21世紀是海洋世紀，隨著國際安全形勢的發展變化，世界各國尤其是海上大國特別注重發展海上裝備。隨著光電技術、生物計算機等先進信息技術、新材料、新能源等高技術的進一步發展，2l世紀海洋探測裝備將向靈巧化、小型化方向發展，可能出現能在水下、水面、阻地、空軍作戰的多棲作戰平臺，海軍武器裝備和海洋探測方式將產生質的變化。

傳感器技術是海洋儀器設備的基礎，其各方面性能是衡量儀器設備好壞的關鍵，同時也是調查數據質量的保證，各種數據訂正方案應運而生，在長期的觀測中，傳感器的穩定性、漂移、準確度等指標依然是最重要的部分。開發海洋資源的前提是海洋信息的實時采集與監測，隨著物聯網技術在海洋領域的廣泛應用，海洋環境實時監測、海洋信息實時采集成為了保障海洋環境質量的基礎。

海洋傳感器的特點包括微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化，不僅促進了傳統產業的改造與更新換代，還可能建立新型工業，成為未來新的增長點。海洋傳感器在海洋監測、觀測領域的應用十分廣泛，可測量并提供各種海洋環境要素，如溫度、電導率/鹽度和壓力/深度等基本物理海洋學要素的原始數據，不僅用于海洋科學研究，還是海洋資源開發應用不可或缺的重要數據源。

傳感器能夠測量不同波段的海面反射、散射或自發輻射的電梯波能量，通過對攜帶信息的電梯波能量的分析，人們可以反演某些海洋物理量。目前用于海洋觀測的所有衛星傳感器，均根據電磁輻射原理獲取海洋信息。遙感技術所使用的電磁波段主要為可見光、紅外和微波,傳感器又是收集、探測、記錄地物電磁波輻射信息的工具。它的性能決定遙感的能力，即傳感器對電磁波段的響應能力、傳感器的空間分辨率及圖像的幾何特征、傳感器獲取地物信息量的大小和可靠程度。

海洋儀器設備的一個最大特點是，生產批量小、應用范圍窄、使用壽命短，而穩定、可靠性和一致性，以及測量分辨率和精度等要求又特別高，需要在不斷應用中改進制造工藝和提高技術性能。

隨著海洋觀測技術的不斷發展，作為各種觀測要素的感知、采集、轉換、傳輸和處理的功能器件，傳感器的作用日益突出。海洋傳感器是海洋觀測系統的神經末梢，作為海洋觀測數據的設備基礎，可獲取海洋水質、水文、生態、成像、地形地貌、地震波等信息，其觀測數據的準確性、原位性、連續性等，與最終海洋觀測結果息息相關。因此，開發、研制海洋傳感器，意義深遠。

海洋傳感器種類繁多，常規監測參數達上千種，常用傳感器達數百類。海洋傳感器根據應用領域大致分為海洋生態環境保護應用、海洋資源勘探開發應用、國防安全應用和科學研究應用等。在不同的應用領域，觀測目標和參數各有不同，同一參數的觀測方法和原理也多種多樣。

海洋傳感器根據檢測參數類別可大致劃分為水質類、水文類、地質地震類、聲學探測類、光學探測類等，每一類檢測參數大則包含上百項檢測目標，少則數十項檢測目標，且根據應用領域和應用環境的不同，每一項檢測參數的工作原理和技術實現手段各有不同，見下表1。

表1 海洋傳感器及其分類

海洋的溫鹽深觀測，是現今海洋調查的基本內容之一，從20世紀60年代開始，溫鹽深測量儀（CTD）已被廣泛用于海洋調查中，它的發展隨著科學技術的進步而同步前進。CTD能適應如走航實時觀測、定點自容觀測、拋棄式探頭觀測等多種觀測方式，并且獲取調查海區水體現場實時的高精度物理環境參數，是目前物理海洋調查中使用最為廣泛的儀器設備之一。

在海洋儀器設備研發領域，不光要有重金投入，更要有技術積累，還要有多場景應用，用戶越多，累積的場景越多，就可能對產品進行優化。像美國著名的海鳥（SBE）公司，是全球最大的海洋監測設備和方案供應商，在研制和生產海洋傳感器及其各類CTD儀器領域已有45年歷史，也會不斷遇到新的技術問題，從而不斷對產品進行改進、迭代。

如由該公司研制生產的剖面浮標，就曾發現其油壓系統存在空洞癥狀和氣閥粘滯等問題；此外，還曾在不同類型的CTD中發現了壓力傳感器的微泄露和壓力傳感器的壓力偏差等問題，也都及時做了召回處理。

溫鹽深測量儀，來自傳感器專家網

海洋中使用了各種各樣的傳感器儀器，包括聲學多普勒電流剖面儀，底流流量計，底部壓力和傾斜儀，電導率-溫度深度（CTD），溶解氧傳感器，數碼相機，高清攝像機，水聽器，質譜儀，光學衰減傳感器，pH和二氧化碳傳感器，壓力傳感器，遠程訪問液體和DNA采樣器，電阻率探頭，地震儀，聲納，熱敏電阻陣列和湍流電流計等等。

如今隨著傳感器，微電子學和計算機的最新發展，現代深海研究和開發取得了良好的進展。比如，具有低功率，精確且精致的傳感器的電子系統可收集重要信息，可以幫助研究人員測量和記錄深海環境和潮汐數據。再比如，水下無人機和帶有智能傳感器的便攜式潛水機器人，可監測水溫，自動羅盤方向和深度，轉彎，俯仰和橫滾等，可以自由，更快，更輕松地在海洋中移動。

世界上潛水最深的水下航行器Nereus，可以配置為作為遠程操作的車輛（ROV）進行操作，也可以獨立于人為操作而作為自主的水下航行器（AUV）進行操作。Nereus能夠使用聲納和照相機探索和繪制海床。

人們通過在海底放置壓力傳感器來監測水下的地震活動，但是，壓力傳感器易于漂移，并且隨著時間的流逝會失去準確性。為此，華盛頓大學的電子工程師現在正在測試一種低成本的自校準壓力傳感器，該傳感器可以部署在海底以監視長期地震活動。來自深海傳感器網絡的數據可以幫助科學家了解沿斷層線發生的情況。

與淺水通信相比，深?？碧叫枰环N不同的通信方法,水下應用包括監視、災難管理、軍事、導航和體育。水下傳感器網絡（UWSN）用于水下勘探，它是一個自治的傳感器節點網絡，這些節點在空間上分布在水下，以收集溫度，壓力和其他與水有關的數據。

國內也一直有科研機構在從事海洋傳感器方面的研究，山東省科學院海洋儀器儀表研究所側重在化學/物理測量、溫度/熱量測量、非特定變量測量、力的測量以及控制系統方面進行技術布局；中國海洋大學側重在非特定變量、距離/攝影測量、化學/物理測量、重力測量和控制系統方面進行技術布局；國家海洋技術中心側重在距離測量、化學/物理測量、溫度測量、流量測量和船用設備方面進行技術布局；天津大學的專利技術主要布局在化學/物理測量、平衡測量、距離測量、船用設備和非特定變量測量等領域；浙江大學的專利技術主要布局在化學/物理測量、平衡測量、信號控制傳輸、液力機械和船用設備等領域；浙江海洋大學的專利技術主要布局在船用設備、化學/物理測量、控制系統、平衡測量、電場分離等領域；大連科技學院的專利技術主要布局在非特定變量測量、化學/物理測量、長度/角度等測量、液力機械和距離/攝影測量等領域。研究方向主要聚焦在遙感、海洋學、影像科學與攝影技術、工程、氣象與大氣科學、地質學、環境科學與生態、光學、海洋與淡水生物學、地球化學與地球物理學等方面。

在產業化方面，我國90%的傳感器依賴進口，只有通過國產化來降低成本，國內海工裝備才用得起傳感器。國外的海洋傳感器已經近二十年沒有更新換代了，但是在過去二十年，材料技術、信息技術、集成電路技術等都取得了很大的進步，當這些新技術滲透到海洋傳感器領域的時候，就會有大的突破，也是國內海洋傳感器領域的機遇所在。

海洋化學傳感器、海洋微生物傳感器也都存在不能與時俱進的問題，我國目前尚不具備全面、完整的微生物數據庫，適合長期海洋監測的便攜、低功耗、原位、實時、快速、精確的海洋微生物傳感器也未有相關產品。

目前，進口CTD溫鹽深剖面儀、ADCP等海洋儀器設備在我國還有占有很大的市場份額。但令人欣喜的看到，通過近些年來國內相關科技企業的共同努力，在部分海洋傳感器領域已經做到了國產代替，其實驗室測量精度已與國外同類產品不相上下，與世界先進水平也已相差無幾，只是其穩定、可靠性還需要進一步提升。

比如：在CTD領域，青島道萬科技有限公司已經有系列化的國產替代產品進入市場，核心器件全部自主研發生產或國內采購，整機國產化率達99%，技術上實現自主可控；在ADCP市場，無錫海鷹加科海洋技術有限公司和江蘇中海達海洋信息技術有限公司推出了完全國產化的用于淺水ADCP測量的系列產品，成為現在水利部門政府采購的主流產品；蘇州聲之源電子科技有限公司推出了國產自主可控的聲吶系列產品，已經廣泛應用于國產裝備的海洋探測、海洋通訊和水下定位等領域，而且在深海領域也實現了突破。

未來，我國將基于創新的光電集成芯片和光學傳感原理，基于光電集成芯片技術，依靠發展成熟的集成電路的制造設備與工藝水平和在中國國產化的集成電路芯片制造水平，結合我國已搭建起的芯片產業鏈，通過國內外的密切合作，開發具有自主知識產權的芯片級海洋物理、化學和微生物傳感器，并且實現微型化與國產化，應用到高端智能裝備的制造領域。

要解決海洋領域核心關鍵技術受制于人的問題，關鍵是增強科技攻關能力，強化自主創新成果的源頭供給。在全球范圍內傳感器有超過2萬億的市場規模，我國傳感器相關企業應抓住機遇，加強技術團隊的學科交叉與協同攻關，強化新原理、新方法創新與已有技術的完善，多項并舉才能掌握海洋科技發展主動權，合力解決海洋傳感器領域的“卡脖子”問題。