近日，由中国科学院西安光机所吴国俊研究员牵头，联合青岛海洋科技中心、国家海洋技术中心、厦门大学、自然资源部第二海洋研究所等多家科研机构联合承担的某国家重点研发计划项目取得重要进展。

项目将自主研制的多类海洋生物化学原位传感器搭载国产“海燕”水下滑翔机在南海西沙海槽盆地区域顺利完成海试，成功实现了高时空分辨率的海洋环境长期原位观测，连续获取最大深度达1000米的生化参量深海剖面17个，有效验证了温度、压力等环境因素对参数观测的影响、传感器长期漂移、深海光学探头高集成度封装等多项关键技术。这是我国首次通过水下滑翔机搭载自研传感器的方式获取深海生物化学剖面数据。

自研海洋生物化学原位传感器完成海试

水下移动平台搭载传感器是同时满足多学科、多参数同步海洋观测以及多过程、多界面、多尺度综合观测的重要手段。

吴国俊介绍，团队自主研制了硝酸盐、叶绿素、多环芳烃、溶解氧、下行辐照度等海洋生物化学原位传感器，并搭载国产水下滑翔机进行了海试，实现了大范围、高时空分辨率生物化学剖面参数获取，填补了我国可移动观测的海洋生物化学传感器领域空白，可显著提升我国海洋自主观测能力。

以目前国际海洋学界的研究前沿——海洋碳汇为例，吴国俊团队研发的可移动观测的海洋生物化学传感器，为观测和厘清海洋生物泵的储碳效率与时空格局提供了关键数据。其中，叶绿素观测数据可用于计算上层浮游植物的初级生产力，硝酸盐与光照观测数据是海洋生物泵的关键限制参数，溶解氧观测数据可用于分析弱光层的颗粒物再矿化过程。

吴国俊介绍，本次海试同步进行了与国际先进传感器的比测，剖面浓度变化趋势、拐点深度和绝对浓度等比测结果显示团队研发的部分传感器移动观测能力达到国际同类产品水平。同时，团队突破的多项关键技术在海洋传感器领域具有通用性和推广应用价值，为推动国产海洋高端传感器产业化提供了坚实基础。下一步，团队将在海洋观测网传感技术领域持续攻关，助力我国“海洋生态环境健康实时监测”“厘清海洋碳汇格局与增汇潜力”等建设。

海洋探测中常用的各种传感器仪器及分类

我国拥有广阔的海洋领土，发展海洋经济对我国具有重要战略意义。而要发展海洋、利用海洋，首先要了解海洋，使用各种传感器、科学仪器探测海洋环境。长期以来，我国传感器及仪器设备与国外存在巨大差距，我国80%以上中高端传感器需要靠进口，而在海洋传感器这个领域，2021年前是100%靠进口，此后我国CTD 传感器（盐温深仪）获突破才一举扭转这一局面，实现海洋传感器“零”的突破。

海洋仪器设备的一个最大特点是，生产批量小、应用范围窄、使用寿命短，而稳定、可靠性和一致性，以及测量分辨率和精度等要求又特别高，需要在不断应用中改进制造工艺和提高技术性能。传感器技术是海洋仪器设备的基础，其各方面性能是衡量仪器设备好坏的关键，同时也是调查数据质量的保证，各种数据订正方案应运而生，但是在长期的观测中，传感器的稳定性、漂移、准确度等指标依然是最重要的部分。

海洋中使用了各种各样的传感器仪器，包括声学多普勒电流剖面仪，底流流量计，底部压力和倾斜仪，电导率-温度深度（CTD），溶解氧传感器，数码相机，高清摄像机，水听器，质谱仪，光学衰减传感器，pH和二氧化碳传感器，压力传感器，远程访问液体和DNA采样器，电阻率探头，地震仪，声纳，热敏电阻阵列和湍流电流计等等。

海洋传感器根据检测参数类别可大致划分为水质类、水文类、地质地震类、声学探测类、光学探测类等，每一类检测参数大则包含上百项检测目标，少则数十项检测目标，且根据应用领域和应用环境的不同，每一项检测参数的工作原理和技术实现手段各有不同。

我国海洋监测仪器&传感器仍在“卡脖子”

海洋监测仪器装备是关心海洋、认识海洋、经略海洋的基础保障和重要前提，虽然我国海洋监测仪器装备技术水平与业务化应用近年来进步显著，但相比海洋发达国家仍在“卡脖子”技术、关键设备研制方面存在一定差距。

海洋观测平台是各类传感器的载体、全球海洋立体观测网建设的核心节点，我国已基本掌握固定海洋观测平台的核心技术。大型浮标平台技术相对成熟，规格系列化的海洋浮标产品供应市场，整体达到国际先进水平；特别是大型浮标，在极端恶劣海况下的可靠性达到国际领先水平，满足沿海海域业务化运行需求。潜标研制工作起步较晚但发展迅速，潜标观测系统关键技术基本获得突破，数据实时传输、长期在位观测、水声探测等技术进展良好。海底观测网已在东海海域进行示范运行，验证了相关技术成果。

传感器技术是构建海洋观测能力的基础和前提。近年来，我国在海洋环境传感器技术方向进展显著，新型传感器不断涌现，促进海洋观测、监测、探测朝着实时、原位、精细、立体、智能方向发展;但对比国际先进，国产化海洋传感器技术整体水平仍处于“跟跑”阶段。

在“十二五”“十三五”时期国家重点研发计划等渠道的支持下，约70%的近海、常规传感器实现国产化；但超过80%的深远海、高端传感器依赖进口，潜在的市场垄断和技术封锁不可忽视。国产原位在线生态传感器的长期可用性仍待提高。在传感器通用技术方面，受工业基础、原材料、关键元器件等制约，敏感元件、微弱光电信号检测与处理、功能材料等系列关键技术尚存差距。

要解决海洋领域核心关键技术受制于人的问题，关键是增强科技攻关能力，强化自主创新成果的源头供给。在全球范围内传感器有超过2万亿的市场规模，我国传感器相关企业应抓住机遇，加强技术团队的学科交叉与协同攻关，强化新原理、新方法创新与已有技术的完善，多项并举才能掌握海洋科技发展主动权，合力解决海洋传感器领域的“卡脖子”问题。

未来，我国将基于创新的光电集成芯片和光学传感原理，基于光电集成芯片技术，依靠发展成熟的集成电路的制造设备与工艺水平和在中国国产化的集成电路芯片制造水平，结合我国已搭建起的芯片产业链，通过国内外的密切合作，开发具有自主知识产权的芯片级海洋物理、化学和微生物传感器，并且实现微型化与国产化，应用到高端智能装备的制造领域。