海洋觀測(cè)儀器

1、海洋觀測(cè)儀器概念 觀察和測(cè)量海洋現(xiàn)象的基本工具。 通常指采樣、測(cè)量、 觀察、 分析和數(shù)據(jù)處理等設(shè)備。海洋觀測(cè)儀器主要是為了滿足海洋學(xué)研究的需要而設(shè)計(jì)的，有些國(guó)家以“海洋學(xué)儀器”命名，中國(guó)習(xí)慣上稱為“海洋儀器”。發(fā)展概況 早在15世紀(jì)中葉，便有人研制測(cè)量海水深度的儀器。但是比較簡(jiǎn)便而又可靠的測(cè)溫工具,是1874年研制出的顛倒溫度表。隨后又設(shè)計(jì)出埃克曼海流計(jì)。20世紀(jì)初研制出了回聲測(cè)深儀。1938年研制出機(jī)械式深溫計(jì)，從而可以快速觀測(cè)水溫隨深度的變化。直到20世紀(jì)50年代以前，海洋觀測(cè)主要使用機(jī)械式儀器，回聲測(cè)深儀是唯一的電子式測(cè)量裝置。60年代以后，海洋觀測(cè)儀器在設(shè)計(jì)上大量采用新技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)了

2、電子化。海洋觀測(cè)儀器的電子化，是從單項(xiàng)測(cè)量?jī)x器開始的，以后又發(fā)展多要素的綜合儀器,例如鹽溫深測(cè)量?jī)x。今后,海洋觀測(cè)儀器將不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu),降低功耗，增加可靠性,除傳感器多樣化外,信號(hào)形式和儀器終端將日趨通用化,并進(jìn)一步向智能化發(fā)展。種類 （一）按照結(jié)構(gòu)原理: 聲學(xué)式儀器、光學(xué)式儀器、電子式儀器、機(jī)械式儀器，以及遙測(cè)遙感儀器等 （二）根據(jù)運(yùn)載工具不同:船用儀器、潛水器儀器、浮標(biāo)儀器、岸站儀器和飛機(jī)、衛(wèi)星儀器。 其中船用海洋觀測(cè)儀器品種最多，按其操作方式又可分為投棄式、自返式、懸掛式、拖曳式等。投棄式儀器使用時(shí)將其傳感器部分投入海中，觀測(cè)的數(shù)據(jù)通過導(dǎo)線或無(wú)線電波傳遞到船上，傳感器用后不再回收。自返式儀

3、器觀測(cè)時(shí)沉入海中，完成測(cè)量或采樣任務(wù)后卸掉壓載物，借自身浮力返回海面。懸掛式儀器利用船上的絞車吊桿從船舷旁送入海中，在船只錨碇或漂流的情況下進(jìn)行觀測(cè)。拖曳式儀器工作時(shí)從船尾放入海中，拖曳在船后進(jìn)行走航觀測(cè)。 （三）海洋觀測(cè)儀器對(duì)使用者來說，通常按所測(cè)要素分類。例如測(cè)溫儀器、測(cè)鹽儀器、測(cè)波儀器、測(cè)流儀器、營(yíng)養(yǎng)鹽儀器、重力和磁力儀器、底質(zhì)探測(cè)儀器、浮游生物與底棲生物儀器等等。 將它們歸納起來可以劃分成 4大類，即海洋物理性質(zhì)觀測(cè)儀器、海洋化學(xué)性質(zhì)觀測(cè)儀器、海洋生物觀測(cè)儀器、海洋地質(zhì)及地球物理觀測(cè)儀器。溫度計(jì)電子溫鹽深測(cè)儀浮子式驗(yàn)潮儀顛倒采水器返回鹽度計(jì)PH計(jì)溶氧測(cè)定儀分光光度計(jì)熒光測(cè)定返回篩網(wǎng)采泥

4、器拖網(wǎng)生物網(wǎng)電子稱GPS返回海洋物理性質(zhì)觀測(cè)儀器用于觀測(cè)海洋中的聲、光、溫度、密度、動(dòng)力等現(xiàn)象。因?yàn)楹Ｋ芏炔槐阒苯訙y(cè)定，通常用溫度、鹽度和壓力值計(jì)算得到，所以鹽度取代密度成為一個(gè)必測(cè)參數(shù)。觀測(cè)海水溫度、鹽度和壓力的儀器，20世紀(jì)60年代以前只能用顛倒溫度表、采水器、滴定管和機(jī)械式深溫計(jì)(BT)，現(xiàn)在則用電子式鹽溫深測(cè)量?jī)x(STD或CTD)等。船只走航測(cè)溫常用投棄式深溫計(jì)(XBT)?？罩羞b感觀測(cè)海水溫度則用紅外輻射溫度計(jì)。岸邊潮汐觀測(cè)使用浮子式驗(yàn)潮儀,外海測(cè)潮采用壓力式自容儀,大洋潮波的觀測(cè)依靠衛(wèi)星上的雷達(dá)測(cè)高儀。海浪觀測(cè)儀器的品種比較繁雜，有各種形式的測(cè)波桿、壓力式測(cè)波儀、光學(xué)原理的測(cè)波儀、

5、超聲波式測(cè)波儀。近年用得較多的是加速度計(jì)式測(cè)波儀。海流觀測(cè)相當(dāng)困難，或用儀器定點(diǎn)測(cè)量，或用漂流物跟蹤觀測(cè)。定點(diǎn)測(cè)流是海洋觀測(cè)中常用的辦法，所用儀器有轉(zhuǎn)子式海流計(jì)、電磁式海流計(jì)、聲學(xué)海流計(jì)等，其中最流行的是轉(zhuǎn)子式儀器（見測(cè)流裝置）。海洋聲參數(shù)儀器主要有聲速儀，用以觀測(cè)聲波在海水里的傳播速度。海洋光參數(shù)儀器有透明度計(jì)和照度計(jì)，用以觀測(cè)海水對(duì)光線的吸收和海洋自然光場(chǎng)的強(qiáng)度。海洋化學(xué)性質(zhì)觀測(cè)儀器 海洋觀測(cè)中所用的化學(xué)儀器，主要用來測(cè)定海水中各種溶解物的含量。60年代以前，除少數(shù)幾項(xiàng)可在船上用滴定管和目力比色裝置完成外，大部分項(xiàng)目要保存樣品帶回陸上實(shí)驗(yàn)室分析。60年代以后，調(diào)查船上逐漸采用船用鹽度計(jì)、船

6、用pH計(jì)、溶解氧測(cè)定儀，以及船用分光光度計(jì)和船用熒光計(jì)。近年來船用單項(xiàng)化學(xué)分析儀器與自動(dòng)控制裝置相結(jié)合，形成船用多要素的自動(dòng)測(cè)定儀器。這種綜合儀器還可配備電子計(jì)算機(jī)，提高其自動(dòng)化程度。船用化學(xué)分析儀器的工作原理大致分兩類：一類用傳感器(主要為電極)直接測(cè)定化學(xué)參數(shù)；一類通過樣品顯色進(jìn)行光電比色測(cè)定。目前，海水中的各種營(yíng)養(yǎng)鹽靠比色儀器測(cè)定，pH值、溶解氧、氧化-還原電位等利用電極式儀器測(cè)定。海洋生物觀測(cè)儀器 海洋生物種類繁多，從微生物、浮游生物、底棲生物到游泳生物，相應(yīng)有不同的觀測(cè)儀器。海水中的微生物需采樣后進(jìn)行研究，采樣工具有復(fù)背式采水器和無(wú)菌采水袋。浮游生物采樣器主要有浮游生物網(wǎng)和浮游生物連

7、續(xù)采集器。底棲生物采樣使用海底拖網(wǎng)、采泥器和取樣管。游泳生物采樣依靠魚網(wǎng)，觀察魚群使用魚探儀（見海洋生物采樣器）。海洋初級(jí)生產(chǎn)力的觀測(cè)，除利用化學(xué)儀器測(cè)營(yíng)養(yǎng)鹽，利用光學(xué)儀器測(cè)定光場(chǎng)強(qiáng)度之外，還用熒光計(jì)測(cè)定海水中的葉綠素含量。為了觀察海洋生物在海中的自然狀態(tài)，需要利用水中攝象，有時(shí)還得使用潛水技術(shù)。水下實(shí)驗(yàn)室可使人們?cè)诤５淄Ａ糨^長(zhǎng)時(shí)間，是觀察海洋生物活動(dòng)情況的良好設(shè)備。海洋地質(zhì)及地球物理觀測(cè)儀器 底質(zhì)取樣設(shè)備是最早發(fā)展的海洋地質(zhì)儀器，分表層取樣設(shè)備與柱狀取樣設(shè)備兩類。 表層取樣設(shè)備又稱采泥器，有重力式采泥器、彈簧式采泥器和箱式采泥器，其中箱式采泥器能保持沉積物原樣。 底質(zhì)柱狀采樣工具有重力取樣管、振動(dòng)活塞取樣管、重力活塞取樣管和水下淺鉆，有一種靠玻璃浮子裝置使柱狀樣品上浮的重力取樣管稱為自返式取樣管。結(jié)合底質(zhì)取樣，還可進(jìn)行海底照相。回聲測(cè)深儀是觀測(cè)水深、地貌和地層結(jié)構(gòu)最常用的儀器。側(cè)掃聲吶又稱地貌儀,安裝在船殼上或拖曳體上,可以觀測(cè)海底地貌。地層剖面儀利用聲波在海底沉積物中的傳播和反射測(cè)出地層結(jié)構(gòu)。海洋地球物理儀器有重力儀(見海洋重力測(cè)量)、磁力儀（見海洋磁力測(cè)量）和地?zé)嵊?jì)等。地?zé)嵊?jì)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，將熱敏電阻安放在鋼質(zhì)探針的頂端，靠重力作用插入海底，便能測(cè)出海底