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國家海洋技術中心作為國家海洋觀測和海洋能業(yè)務的支撐單位，一直堅持以黨中央、國務院決策部署為引領，以支撐國家重大需求為戰(zhàn)略任務，集聚力量持續(xù)推進原創(chuàng)性引領性海洋技術攻關，為建設海洋科技強國提供技術支撐。2023年5月20日-31日是全國科技活動周，為落實習近平總書記關于科技創(chuàng)新的重要論述，大力弘揚科學家精神，樹立熱愛科學、崇尚科學的社會風尚，開展中心“海洋科技成果巡禮”活動。

 

“海洋科技成果巡禮”專欄—溫鹽深傳感器

 

一、背景介紹

海水溫度、鹽度、深度是最基礎的海洋環(huán)境信息，不僅在海洋科學研究中占據(jù)重要地位，還是業(yè)務化海洋觀測預報和海洋安全保障等領域不可或缺的數(shù)據(jù)源，在海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、交通運輸、海洋漁業(yè)等領域都有廣泛的應用。在海洋技術中，傳感器是感知部分，在海洋觀測監(jiān)測和調查領域居于關鍵地位，是自主設備研發(fā)的關鍵突破口之一。因此，海洋溫鹽深傳感器是海洋觀測網中多種觀測設備必備的“關鍵共性部件”，自主研發(fā)和應用溫鹽深傳感器，對實現(xiàn)高水平科技自立自強、加快國家海洋強國建設具有重要意義。

海洋溫鹽深測量的主要應用領域

海洋溫鹽深傳感器在海洋觀測網中應用分布

 

二、技術發(fā)展歷程

國家海洋技術中心是國內最早開展溫鹽深測量技術研究的單位，是該技術領域的國家隊和主力軍。上世紀70年代自行研制的1000米自容式溫鹽深自記儀應用于國家718工程，獲取了海上試驗場的溫鹽深水文數(shù)據(jù)資料，為洲際導彈發(fā)射試驗成功做出貢獻。1984年，我們的溫鹽深剖面儀隨我國南極考察隊進行了首次南大洋考察，在南回歸線海域獲得3080米溫鹽深剖面數(shù)據(jù)，被考察隊列為首次南大洋考察突出成就之一，儀器被永久保留在南極長城站。科研人員經過多年潛心鉆研，出版了國內第一本溫鹽深測量專著《海水鹽度測量技術》。

上世紀70年代科研人員布放1000米自容式溫鹽深自記儀

1984年3000米溫鹽深剖面儀與南極長城站合影

國內溫鹽深測量領域第一本專著《鹽度測量技術》

 

90年代，世界環(huán)流試驗計劃（WOCE）對溫鹽深測量技術與設備提出了具體的先進指標要求，國際上有實力的海洋儀器公司紛紛響應，眾多高技術性能產品出現(xiàn)并開始大舉進入國內，國內外傳感器技術水平差距慢慢拉大，我國自主海洋傳感器技術遇到了嚴峻的挑戰(zhàn)。到本世紀初期，我國動力要素海洋儀器水平大幅度落后，國內市場95%以上被進口儀器所占據(jù)，高精度傳感器更是被進口產品100%壟斷。

三、突破核心關鍵技術，實現(xiàn)自主創(chuàng)新

在國家重點研發(fā)計劃“海洋環(huán)境安全保障”重點專項支持下，國家海洋技術中心溫鹽深傳感器科研團隊承擔了“基于水下平臺的系列化溫鹽深測量儀產品化”“船載系列溫鹽深測量儀產品化技術研究”“大深度溫鹽深流同步觀測與感應傳輸技術研究”“多層溫鹽深準實時觀測技術研究”等多個項目任務。

經過持續(xù)研發(fā)，固化傳感器工藝，不斷提高傳感器性能，解決了困擾科研人員多年的批量制作一致性、成品率、穩(wěn)定性、可靠性不高等難題。實現(xiàn)20余型高精度溫鹽深傳感器的系列化、產品化，形成具有自主知識產權的海洋儀器設備品牌“OST”，部件國產化率達到100%，器件國產化率90%以上，主要指標達到國際同類先進儀器水平，可形成貨架產品替代進口，滿足全球海洋立體觀測網等國家重大工程建設對自主傳感器的需求。

系列化溫鹽深傳感器

系列化溫鹽深傳感器亮相國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展

系列化溫鹽深傳感器先后應用在極區(qū)感應耦合漂流浮標、西風帶浮標、西太平洋全國產化浮標和實時傳輸潛標上，累計海上運行時間超20萬小時，打破了國外對我的進口限制，真正實現(xiàn)了關鍵核心技術完全自主可控，完成了我國海洋傳感器技術從“跟跑”向“并跑”的跨越。

2020年央視網報道國產傳感器西風帶布放試驗

2020年8月至9月，OST15M船載高精度自容式溫鹽深傳感器搭載“向陽紅03號”科學考察船，完成西太平洋海域夏季調查航次海上試驗任務，最大布放深度為5915米，突破國產高精度溫鹽深傳感器最大試驗水深記錄。完成了與美國進口SBE911 plus、SBE19的多剖面同步比測試驗，經與進口儀器數(shù)據(jù)對比，國產儀器在總有效數(shù)據(jù)量占比、剖面數(shù)據(jù)動態(tài)跟蹤、數(shù)據(jù)一致相關性等方面均達到國外先進產品水平。

進入 “十四五”， 國家海洋技術中心溫鹽深傳感器科研團隊聚焦深海和極地探測等國際前沿，加強海洋傳感器基礎研究和原始創(chuàng)新，開展全海深傳感器和基于MEMS技術的低成本“物聯(lián)網”傳感器研發(fā)。這兩項技術國外也尚未完全實現(xiàn)產品化，國家海洋技術中心溫鹽深傳感器科研團隊基于完全自主的目標正在向國際“領跑”進軍，不斷為國產海洋核心傳感器自主創(chuàng)新貢獻技術力量。