一种基于二级制冷方式的材料样品结冰状况实时采集控制系统，包括水冷机、半导体制冷箱体、控制器、CMOS相机图像采集系统、PC机；其水冷机进、出水管与半导体制冷箱体的出、进水管对应相连，半导体制冷箱体的环境温度、湿度、风速、大气压力传感器引线接控制器,控制器通过USB线与PC机通信，CMOS相机图像采集系统通过USB线与PC机通信。本系统能达到对2L空间温度2℃到-10℃的精确控制、湿度实时监测、风速0-1m/s20级可调可测、水滴0uL/s-20uL/s10级可调、大气压实时可测，并通过相机实时获取相应条件下小于2cm×2cm的样品结冰及超疏水状况、结冰厚度图并可计算相应结冰厚度等参数。