這個傳感器100%靠進口，為什么中國造不出來？這才是被卡脖子最嚴重的地方！

2020 年, 世界上最大的CTD 傳感器生產(chǎn)商——美國 Seabird 公司對我國用戶限制采購, 其產(chǎn)品不得用于“軍事最終用途”或“軍事最終用戶”，導(dǎo)致我國幾乎所有的水下移動平臺均無法采購到該公司 CTD 傳感器產(chǎn)品, 短期內(nèi)又無法獲得相應(yīng)的替代儀器, 嚴重影響了產(chǎn)品應(yīng)用,?“卡脖子”之痛油然而生。

據(jù)2020年由傳感器國家工程研究中心等四個行業(yè)核心機構(gòu)，聯(lián)合發(fā)布的權(quán)威報告《中國傳感器發(fā)展藍皮書》，特別寫到中國高端傳感器的應(yīng)用市場幾乎被國外壟斷，其中列舉了汽車傳感器、智能氣體傳感器、光纖傳感器等多個高端傳感器市場領(lǐng)域，國產(chǎn)傳感器品牌市場占比最高不超過10%，即90%以上高端傳感器需要靠進口。特別的，有一個傳感器領(lǐng)域國產(chǎn)占比為0%！就是說該傳感器領(lǐng)域100%靠進口。

藍皮書特別提到的這個國產(chǎn)0%市占率的傳感器領(lǐng)域，就是海洋傳感器，主要是CTD儀、ADCP儀用傳感器，尤其是CTD儀，溫鹽深(CTD)是海洋動力環(huán)境要素中最基礎(chǔ)的環(huán)境信息, 海洋調(diào)查首先是對海水的溫度、鹽度隨深度分布及變化的調(diào)查。所有的海洋觀測監(jiān)測平臺都要集成和應(yīng)用溫鹽深（CTD）傳感器，相關(guān)測量儀器已普遍應(yīng)用于臺站, 船舶, 浮標, 潛標, 座底式、拖曳式和水下運動平臺等。

0%的國產(chǎn)市占率，讓我國在該項傳感器技術(shù)一直依賴于進口、受制于人。本文來自國家海洋技術(shù)中心，全面闡述了我國溫鹽深(CTD)傳感器的自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)情況，能夠全面了解我國這個卡脖子最嚴重的傳感器領(lǐng)域！

文中所提出“鮮有人或單位愿意沉下心來對海洋傳感器的高性能敏感材料、封裝材料等進行研究?！薄?strong>在傳感器的測量機理等基礎(chǔ)研究方面主要照抄國外, 缺乏系統(tǒng)深入地研究。為完成科研項目驗收,?片面追求見效快，很多是知其然不知其所以然。”“現(xiàn)階段傳感器批量制作, 不是靠工藝保證，而是靠后期篩選分檔”……等觀點，同樣適用于我國其他傳感器領(lǐng)域困境。

海洋動力環(huán)境要素中, 海水溫度、鹽度、深度是最基礎(chǔ)的海洋環(huán)境信息, 海洋調(diào)查首先是進行海水的溫度、鹽度隨深度分布及變化的水文調(diào)查，因此溫鹽深(conductivity temperature depth,CTD)是海洋調(diào)查和監(jiān)測中最重要的常規(guī)觀測項目。

而在海洋技術(shù)中, 傳感器作為感知部分, 在海洋監(jiān)測/探測領(lǐng)域居于核心和關(guān)鍵地位, 因此所有的海洋觀測監(jiān)測平臺都要集成和應(yīng)用 CTD傳感器, 其測量技術(shù)受到普遍重視。相關(guān)測量儀器已普遍應(yīng)用于臺站, 船舶, 浮標, 潛標, 座底式、拖曳式和水下運動平臺等, 如圖 1 所示。

目前, 國外在海洋 CTD 傳感器的產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)相當成熟, 產(chǎn)品性能也居于世界領(lǐng)先地位。在眾多國家級項目的支持下,?國內(nèi)傳感器科研樣機主要技術(shù)指標已基本接近國際先進水平, 但存在著產(chǎn)品化程度不高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、環(huán)境適應(yīng)性差等缺陷, 業(yè)務(wù)應(yīng)用中對進口傳感器的依賴程度達到 90%以上。

1.1 國外現(xiàn)狀

國外對 CTD 測量技術(shù)的研究始于 20 世紀 60年代, 美國、德國和日本等國先后開展了 CTD 傳感器的研制, 研發(fā)出各具特色的產(chǎn)品, 并在海洋調(diào)查觀測中獲得了廣泛應(yīng)用。

目前, 世界上主要海洋科技強國都擁有自己的 CTD 知名企業(yè), 包括美國 Seabird 和 RDI, 加拿大 AML 和 RBR、德國 Sea & Sun Technology、意大利 IDRONAUT、日本 ALEC 以及英國 VALPORT 等。其中,Seabird 公司的 CTD 傳感器產(chǎn)品在精度、可靠性等方面尤為突出, 占據(jù)了國內(nèi)外大多數(shù)市場份額。一般按照船載、水面和水下、機載 3 類搭載平臺對 CTD 傳感器進行系列化分類, 具體如圖 2所示。

水面和水下固定平臺 CTD 傳感器主要應(yīng)用于海洋臺站、浮標、潛標和海底平臺等, 突出特點表現(xiàn)為長期穩(wěn)定性優(yōu)異, 尤其是在淺表層應(yīng)用, 具備相應(yīng)的抗生物附著措施, 滿足其在水中長期連續(xù)工作的需求。

水下移動平臺 CTD 傳感器主要應(yīng)用于潛水器、自主遙控水下機器人(automatic remote vehicle, ARV)、遙控水下航行器(remote operated vehicle, ROV)、無人水下航行器 (unmanned undersea vehicle,UUV)、自主水下航行器(automatic undersea vehicle, AUV)、水下滑翔機和 Argo 浮標等, 需要盡可能不影響平臺的運動特性, 其突出特點為高精度、體積小、低功耗及低流阻等。

1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

國內(nèi)海洋 CTD測量技術(shù)始于 20世紀 70年代,?國家海洋技術(shù)中心先后研制了千米和 3000 m 自容式 CTD 自記儀, 并成功參與了我國首次南大洋考察。

90 年代后期, 隨著國際海洋科學(xué)研究的興起, 世界環(huán)流試驗計劃(world ocean circulationexperiment, WOCE)對 CTD 測量技術(shù)與設(shè)備提出了更為先進的技術(shù)指標要求。

“九五”開始, 海洋監(jiān)測技術(shù)正式列入了國家科技部“863”計劃,實現(xiàn)了技術(shù)跨越性的發(fā)展。國家海洋技術(shù)中心、山東省科學(xué)院海洋儀器研究所、中科院聲學(xué)所等國內(nèi)科研機構(gòu)先后研發(fā)了各種新型 CTD 傳感器，傳感器精度、響應(yīng)時間等技術(shù)指標上, 居于國內(nèi)領(lǐng)先并接近國際先進水平, 大大縮小了與先進國家的技術(shù)差距。

1.3 國內(nèi) CTD 傳感器應(yīng)用的“卡脖子”之痛

盡管國產(chǎn) CTD 傳感器技術(shù)研究已經(jīng)取得了長足進步, 與國際先進水平的差距正在縮小，部分指標甚至已達到國際先進水平,?但其產(chǎn)品的批量生產(chǎn)幾乎空白, 業(yè)務(wù)應(yīng)用方面更是嚴重依賴于進口，進口 CTD 傳感器幾乎占據(jù)了我國海洋調(diào)查的“整壁江山”。

國家通過各類專項計劃在 CTD傳感器研制方面投入數(shù)千萬的研發(fā)經(jīng)費, 而真正可得到用戶信任的產(chǎn)品卻少之又少。據(jù)不完全統(tǒng)計, 截至 2019 年, 中國市場的各類型 CTD 傳感器市場規(guī)模約 1.5 億元，其中 95%由國外 CTD 傳感器占據(jù), 指標超過 7000 m 的高端 CTD 傳感器更是 100%由國外壟斷。

2020 年, 世界上最大的CTD 傳感器生產(chǎn)商——美國 Seabird 公司對我國用戶限制采購，其產(chǎn)品不得用于“軍事最終用途”或“軍事最終用戶”,?深度 1 000m 以上的載人、無人潛水器和水下滑翔機等均被列為禁止使用范圍。隨后,?幾乎所有的國內(nèi)水下移動平臺均無法采購到該公司 CTD 產(chǎn)品, 短期內(nèi)又無法獲得相應(yīng)的替代儀器, 嚴重影響了產(chǎn)品應(yīng)用, “卡脖子”之痛油然而生。

2 CTD 傳感器“卡脖子”的原因所在

盡管 CTD 傳感器國內(nèi)市場有旺盛的需求，在過去的 20 年里，國家通過各類專項計劃已取得了多種科研成果, 但其成果未能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，現(xiàn)有國產(chǎn) CTD 產(chǎn)品性能落后于國際水平，絕大部分市場被國外儀器占領(lǐng)。

國產(chǎn)海洋儀器生產(chǎn)的模式和能力距離產(chǎn)業(yè)化有很大的差距，生產(chǎn)周期長、效率低、成本高, 產(chǎn)品一致性、可靠性差, 競爭力低, 無法滿足市場快速發(fā)展, 特別是海洋安全對國產(chǎn)儀器的迫切需求,?這主要由以下幾點原因造成。

1) 長期以跟蹤仿制國外產(chǎn)品為主, 原始創(chuàng)新能力不足

習總書記指出要“持之以恒加強基礎(chǔ)研究”,“基礎(chǔ)研究是整個科學(xué)體系的源頭, 是所有技術(shù)問題的總開關(guān)”。海洋傳感器技術(shù)是海洋基礎(chǔ)研究的主要組成部分, 但一直以來我國對海洋傳感器測量的基礎(chǔ)研究不夠深入。

在 CTD傳感器技術(shù)中，傳感器研究和制造長期以國外技術(shù)、產(chǎn)品指標為跟蹤目標, 在傳感器的測量機理等基礎(chǔ)研究方面主要照抄國外, 缺乏系統(tǒng)深入地研究。

有些為完成科研項目驗收, 片面追求見效快,，特別是在對很多進口傳感器的測量原理、敏感探頭與電路的參數(shù)設(shè)計、數(shù)據(jù)處理方法等方面,?很多是知其然不知其所以然。

CTD 傳感器面臨的很多“卡脖子”技術(shù)問題，其根源是基礎(chǔ)理論研究跟不上, 源頭和底層的東西沒有搞清楚, 這些都制約著國產(chǎn)CTD 傳感器很難達到國外 CTD 傳感器的水平。

2) 傳感器關(guān)鍵材料、器件支撐配套能力欠缺

CTD 傳感器等典型海洋傳感器相對于工業(yè)傳感器而言, 生產(chǎn)批量小、應(yīng)用范圍窄, 而對其穩(wěn)定性、可靠性要求又特別高，研制見效周期長。

由于前期科研項目支持海洋傳感器基本都是對標國外產(chǎn)品進行短平快研究, 小批量的科研樣機研制難以創(chuàng)造出上下左右協(xié)同的創(chuàng)新生態(tài)。鮮有人或單位愿意沉下心來對海洋傳感器的高性能敏感材料、封裝材料等進行研究。從而導(dǎo)致現(xiàn)階段我國 CTD 傳感器關(guān)鍵材料、器件的配套能力不足,關(guān)鍵部件配套產(chǎn)品嚴重依賴進口, 傳感器并未實現(xiàn) 100%的國產(chǎn)化。

例如在 CTD 傳感器的壓力測量方面,?高精度壓力傳感器的壓電晶體、萬分之一精度石英諧振傳感器在國內(nèi)仍未能實現(xiàn)自主生產(chǎn), 一旦進口受限, 就會“卡”住我國海洋傳感器研制生產(chǎn)的“脖子”。

3) 對傳感器探頭制作工藝研究不夠重視

對國內(nèi)科研機構(gòu)和企業(yè)來說, CTD 傳感器結(jié)構(gòu)和電路不難,?難的是傳感器部分尤其是敏感探頭的制備工藝。目前,?國內(nèi)傳感器的生產(chǎn)工藝與專用工裝設(shè)備研制相對落后, 微機械加工技術(shù)和封裝技術(shù)不夠先進, 監(jiān)測手段也尚待規(guī)范。這些工藝上的不穩(wěn)定因素造成傳感器性能分散、穩(wěn)定性差。

現(xiàn)階段傳感器批量制作, 不是靠工藝保證，而是靠后期篩選分檔，由此造成生產(chǎn)周期長、成品率低, 成本急劇上升, 企業(yè)不敢投資。由于批產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性和可靠性沒有得到根本解決, 限制了國產(chǎn)傳感器應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4) 尚未構(gòu)建國際一流的海洋傳感器測試體系

我國海洋傳感器研發(fā)投入上一直存在“重研究、輕測試”的情況, 這并不符合海洋儀器海試投入大、風險高、實施困難的特點, 因此, 僅靠研發(fā)單位自主投入, 難以實現(xiàn)對大批量、多批次的國產(chǎn)傳感器進行反復(fù)測試驗證, 有效評測生產(chǎn)定型狀態(tài), 產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性和可靠性難以準確評價和持續(xù)改善, 導(dǎo)致始終無法跳出一個怪圈:?由于缺少支撐國產(chǎn)傳感器研發(fā)、產(chǎn)品化和產(chǎn)品定型的公益性試驗平臺, 致使國產(chǎn)傳感器缺少實戰(zhàn)機會，導(dǎo)致用戶在產(chǎn)品應(yīng)用時對產(chǎn)品質(zhì)量可靠性信心不足, 而應(yīng)用不足又無法有效提升質(zhì)量和可靠性。

在水下無人系統(tǒng)中, 以 CTD 傳感器為例, 我國的典型產(chǎn)品如可用于 Argo 浮標、AUV、UUV、潛水器、ROV、ARV 及水下滑翔機等水下無人自主移動平臺連續(xù)剖面觀測的 OST4X 系列 CTD 剖面測量儀的技術(shù)指標已達到國際先進水平, 如表 1 所示。但由于缺乏長期、嚴格的與國際接軌的檢定、測試和現(xiàn)場驗證體系看，其穩(wěn)定性和可靠性與國外產(chǎn)品還有相當?shù)牟罹? 用戶信任度不夠, 市場競爭長期處于劣勢。

海洋傳感器技術(shù)研究終要走向產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化才能擺脫對國外的依賴, 真正實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控。但是由于科技體制和成果轉(zhuǎn)化機制的原因, 造成了海洋傳感器研、產(chǎn)、用相脫節(jié)。

早期的海洋傳感器研究單位主要集中在大學(xué)和研究所,?這些研究單位更關(guān)注于科研項目的完成，做到正樣機研制階段的并不多, 利用自身條件進行批量化生產(chǎn)和應(yīng)用的更是少之又少, 無法形成批量生產(chǎn)能力, 即使少數(shù)進行批量生產(chǎn)后, 其儀器質(zhì)量、可靠性、穩(wěn)定性、生產(chǎn)周期和服務(wù)等也都無法得到保證。

而近年來新興的海洋傳感器小微企業(yè), 因為其得到政府政策、資金、項目的支持有限, 加上前期投資大、市場容量小、收益周期長等特點, 導(dǎo)致其研發(fā)能力偏弱, 只能進行機械仿制, 企業(yè)生存較為困難。

再加上業(yè)務(wù)單位對國產(chǎn)產(chǎn)品缺乏全面客觀的認識，無法對其性能樹立足夠信心, 從而形成優(yōu)先采購進口裝備的行業(yè)慣性。

3 國產(chǎn) CTD 傳感器自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路

冰凍三尺非一日之寒, 對于長期未解決的CTD 傳感器“卡脖子”的狀況, 需用猛力去破解。

3.1 面向需求, 立足自主創(chuàng)新

一直以來,?在 CTD 傳感器研究方面我國長期以跟蹤仿制為主, 鮮有原理、技術(shù)、材料和工藝方面的創(chuàng)新。而實際上由于我國在工業(yè)制造、微加工、敏感材料等基礎(chǔ)領(lǐng)域方面與歐美國家存在的差距, 導(dǎo)致機械地仿制進口傳感器方案, 無法獲取其高水平的真正精髓之所在, 也致使國內(nèi)傳感器研究的技術(shù)水平和產(chǎn)品的性能和可靠性長期落后于先進國家, 在競爭中處于劣勢。

未來的海洋監(jiān)測需要 CTD 傳感器具備用得住、測得準、易集成的特點, 這就對傳感器的能耗、體積、長期穩(wěn)定性、免維護、自校準和平臺適應(yīng)性等方面提出了更高的要求。

從這個角度而言,?進口傳感器也不是萬能的, 其中很多也不適用于國內(nèi)的實際需求, 尤其是未來海洋監(jiān)測的需求, 很多“西洋貨”在中國的海洋環(huán)境中也會“水土不服”。

特別是在當今國際復(fù)雜局勢的大背景下，更應(yīng)當緊密圍繞我國在海洋經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展、海洋生態(tài)文明建設(shè)、海洋科學(xué)研究和海洋國防建設(shè)等方面的實際需求，真正立足于自主創(chuàng)新, 樹立自立自強的國產(chǎn)傳感器品牌, 讓進口儀器“走下神壇”。

為了實現(xiàn)這一目標, 未來國產(chǎn) CTD 的自主創(chuàng)新主要應(yīng)集中在以下幾個方向:

1) 小型化、低成本、高一致性

對于廣袤海洋的觀測而言, 現(xiàn)有感知能力還很不足, 其制約瓶頸主要體現(xiàn)在現(xiàn)有海洋傳感器體積大、造價高昂、難以廣泛布設(shè), 這就使陸地上蓬勃發(fā)展的泛在感知物聯(lián)網(wǎng)無法實現(xiàn)于海洋之上。

正因為基于現(xiàn)有技術(shù)來連續(xù)監(jiān)測廣袤海洋的成本是難以負擔的,?美國國防高級研究計劃局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)于 2017 年 12 月宣布啟動“海洋物聯(lián)網(wǎng)”(ocean of things)項目, 試圖將海洋感知領(lǐng)入物聯(lián)網(wǎng)時代。其目標是在一定海域布設(shè)數(shù)以萬計的傳感器, 以形成浮動傳感器網(wǎng)絡(luò)。

近年來, 國內(nèi)青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實驗室的吳立新院士提出了“透明海洋”計劃, 其目的也是打造海洋物聯(lián)網(wǎng)。實現(xiàn)海洋物聯(lián)網(wǎng), 首要突破的關(guān)鍵技術(shù)是如何實現(xiàn)多要素傳感器微型化、批量制作高一致性、低成本、微功耗, 將海量傳感器布放和節(jié)點組網(wǎng)變?yōu)楝F(xiàn)實。

其最可行的解決途徑是采用微機電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical system, MEMS)工藝，集微結(jié)構(gòu)、微傳感器、微執(zhí)行器以及信號處理和控制電路于一體, 對海洋傳感器進行革命性創(chuàng)新和應(yīng)用。

目前的技術(shù)已經(jīng)可以在一塊 6 inch基板上一次成型 100 余個微型溫鹽傳感器探頭，且一致性很好, 對于中等精度的傳感器不需要進行逐個標定, 批量化制作大大降低了成本。

這種技術(shù)可形成芯片級的海洋無線物聯(lián)網(wǎng)傳感器, 實現(xiàn)海洋哺乳動物、魚類等動物身體搭載, 記錄洄游規(guī)律和海水環(huán)境要素等信息, 通過海量大數(shù)據(jù)分析, 得到意想不到的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

2) 智能化

傳統(tǒng)的海洋觀測調(diào)查采用調(diào)查船、臺站和浮標等固定平臺, 存在觀測成本過高，且無法長期連續(xù)觀測的難題。

海洋無人自主觀測手段的興起有效解決了這一難題, 將海洋觀測尺度從大洋環(huán)流級推進到中尺度和亞中尺度級, 各種類型的無人自主觀測平臺進行組網(wǎng)觀測, 實現(xiàn)了對海洋環(huán)境長期連續(xù)、高分辨率、低成本觀測, 成為未來海洋觀測技術(shù)發(fā)展的熱點。

未來該項技術(shù)的發(fā)展方向是長壽命、智能化, 其搭載的海洋觀測傳感器也必然要符合這一要求。智能化 CTD 傳感器的典型特點之一是具備自補償、自修正功能, 而目前進口傳感器尚無法實現(xiàn)這一功能。

在水下無人系統(tǒng)中, 以在海洋 0~2000 m 范圍上下往復(fù)做剖面運動的 Argo 浮標為例, 其壽命要長達 3 年, 電導(dǎo)率傳感器受海洋生物附著等影響, 會產(chǎn)生鹽度數(shù)據(jù)漂移, 如圖 3 所示。全球大洋 2 000 m 水深的海水鹽度基本為一定值, 但從該圖中明顯看出, 經(jīng)過多個剖面測量后, 鹽度數(shù)據(jù)已經(jīng)漂移了近 0.3, 嚴重影響觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量。

因為這種漂移主要是電導(dǎo)率傳感器探頭結(jié)構(gòu)參數(shù)上的變化所導(dǎo)致的，可以在傳感器中內(nèi)置自修正算法，以未漂移前的鹽度值作為基準，結(jié)合傳感器漂移后的原始量, 對傳感器進行重新標定, 修正傳感器定標參數(shù)。

基于這種方法可以將傳感器漂移造成的 0.3 左右的鹽度漂移誤差修正到 0.01 以內(nèi)，對于大量無法回收的無人自主觀測平臺, 可以取得更優(yōu)的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量。

海洋傳感器的智能化特征還體現(xiàn)在故障自診斷、自修復(fù)以及在觀測過程中對被觀測對象的特征進行智能化判斷方面。以水下滑翔機為例, 如圖 4 所示, 未來智能化的觀測平臺以及傳感器,可以按照特殊的科學(xué)研究觀測需求, 進行邏輯判斷和自適應(yīng)采樣率動態(tài)控制, 在溫躍層等重點關(guān)注區(qū)域進行加密測量, 其他區(qū)域則降低觀測密度,這樣既可以降低功耗, 又可以增加在位時間。智能化傳感器與平臺電源管理、運動速度和姿態(tài)協(xié)調(diào)相適應(yīng), 可以獲取更多有效的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量,提高觀測效能。

當前, 世界各國均加緊拓展深海極地等海洋戰(zhàn)略空間, 我國也在由近淺海向深遠海邁進。深海、海底、極地等區(qū)域的觀測網(wǎng)建設(shè)對極端環(huán)境傳感器創(chuàng)新提出了迫切需求。

近期,?我國自主研制的萬米載人潛器“奮斗者”號創(chuàng)造了 10909 m 的深潛世界紀錄, 在深淵探測領(lǐng)域進入了國際領(lǐng)先水平。水深 11000 m的深淵具有超高壓、低溫、資源缺乏、黑暗、板塊運動活躍及化學(xué)環(huán)境獨特等特點, 開展深淵科學(xué)研究對揭示地球大陸板塊運動、生命起源、海嘯預(yù)警等科學(xué)問題具有十分重要的意義。

近年來，對深淵的探索發(fā)現(xiàn)備受世界矚目, 而深淵探索離不開全海深(11 000 m)探測技術(shù)與裝備的支撐,?所有全海深調(diào)查技術(shù)裝備都需要通過 CTD 傳感器判斷自身所處的狀態(tài)。

深海環(huán)境受外界擾動很小,背景場穩(wěn)定, 波動度和變化微小, 要測量和有效分辨這些微小的變化, 就要求傳感器必須具有高準確度、高分辨率、高穩(wěn)定性和快速響應(yīng)的特點。目前我國在自主全海深 CTD 傳感器方面尚處空白, 而現(xiàn)今應(yīng)用于深淵考察的進口傳感器也存在著諸多不足。

作為世界上最主流的 CTD 傳感器制造商美國 Seabird 公司的產(chǎn)品, 其溫度測量分辨率為0.000 2℃, 電導(dǎo)率測量分辨率為 0.000 05 s/m, 如圖 5 所示, 該型傳感器在4000 m 水深情況下, 已經(jīng)無法很好地分辨微小的溫度和鹽度變化。針對此, 我國全海深科學(xué)考察所必備的全海深 CTD傳感器必須立足于自主研發(fā)。

海洋傳感器定標與測試能力是傳感器技術(shù)發(fā)展的重要因素,?制約海洋 CTD 測量技術(shù)發(fā)展的高精度校準檢定技術(shù)已有 20 年未在國家科技計劃中立項,?可謂是一直原地踏步, 究其原因主要是標準溯源理論和實用鹽度測量理論方法研究上遇到了瓶頸, 沒有突破創(chuàng)新。

因此, 首先要加強海洋傳感器校準測試的基礎(chǔ)理論方法研究, 吸收國際海洋傳感器評價體系的先進技術(shù)及評價標準,建立高標準的國際一流海洋傳感器標定、校準實驗環(huán)境, 構(gòu)建國際領(lǐng)先水平的海洋傳感器標定、校準和比測評價體系, 大幅度提高海洋傳感器的檢定校準和評價水平。

海洋傳感器需要在不斷使用中積累經(jīng)驗, 提高技術(shù)水平。國產(chǎn)海洋傳感器要走出研制與應(yīng)用“冰火兩重天”的局面, 并向商業(yè)化和規(guī)?；瘧?yīng)用邁進, 需要形成積極使用國產(chǎn)海洋儀器設(shè)備的氛圍。任何一種新型傳感器, 只有在使用中才能發(fā)現(xiàn)問題, 并通過不斷地改進和提高, 形成高性能、高質(zhì)量的產(chǎn)品。

現(xiàn)階段所缺乏的國內(nèi)統(tǒng)一權(quán)威性試驗測試體系, 制約了傳感器自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展, 因此要加快海洋儀器裝備海上試驗場和定型平臺建設(shè), 為國產(chǎn)深海儀器裝備提供試驗平臺、試驗背景場和測試方法標準, 對其實海況的工作可靠性、穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性等性能進行評估與評價, 解決其海上試驗高風險、高成本和長周期的問題, 從而促進國產(chǎn)深海儀器裝備產(chǎn)品定型和產(chǎn)品化, 助力海洋傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3.3 政策扶持, 打通研產(chǎn)用鏈條, 加速產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)

分析國產(chǎn)海洋傳感器研制與應(yīng)用“冰火兩重天”的原因,，除了研產(chǎn)用存在嚴重脫節(jié)的問題，更有政策層面上對應(yīng)用國產(chǎn)儀器設(shè)備的漠視。要走出這種困局，實現(xiàn)海洋傳感器自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展, 就需要有長期的資金投入以及配套的政策和措施支撐。

黨的十九屆五中全會通過的十四五規(guī)劃建議提出“提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力, 促進各類創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚, 推進產(chǎn)學(xué)研深度融合”。海洋傳感器的產(chǎn)業(yè)發(fā)展要按照國家戰(zhàn)略要求, 通過適當?shù)膶ｍ椡度牒驼呒? 引導(dǎo)企業(yè)、科研院所和高校建立聯(lián)合研發(fā)中心、工程技術(shù)中心和重點實驗室等創(chuàng)新平臺, 建立以企業(yè)為主體、大學(xué)-研究所-企業(yè)有機結(jié)合的海洋傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系。

面向海洋傳感器產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)對創(chuàng)新資源的需求, 以解決產(chǎn)業(yè)鏈共性、關(guān)鍵技術(shù)為重點, 開展產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新。通過設(shè)立一批海洋傳感器科技成果孵化器和創(chuàng)投基金, 激發(fā)海洋傳感器領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活力。出臺相應(yīng)的政策和措施, 鼓勵科研業(yè)務(wù)單位積極采購和使用國產(chǎn)設(shè)備,?將應(yīng)用國產(chǎn)設(shè)備的比例設(shè)置為一項重要的考核指標，并要求根據(jù)國產(chǎn)海洋傳感器的功能、性能等來科學(xué)地設(shè)置項目指標, 引導(dǎo)并加強國產(chǎn)海洋傳感器的應(yīng)用。

4 結(jié)束語

CTD 測量技術(shù)為展開海洋科學(xué)研究提供最基礎(chǔ)的海洋環(huán)境信息, 也是支持海洋強國戰(zhàn)略發(fā)展的重要技術(shù)途徑。面對長期未解決的國產(chǎn) CTD傳感器卡脖子狀況, 需要面向需求立足自主創(chuàng)新，加快構(gòu)建國際一流水平的海洋傳感器環(huán)境測試體系, 同時加強政策扶持, 打通研產(chǎn)用鏈條, 加速產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán), 不斷提升國產(chǎn)海洋儀器設(shè)備的性能和質(zhì)量, 使國產(chǎn)海洋儀器設(shè)備成為真正的“國之利器”。

小編題外話

本文最初發(fā)表于《水下無人系統(tǒng)學(xué)報》（2021年第3期），第一作者李紅志，是國家海洋技術(shù)中心海洋裝備技術(shù)研究院院長，在其帶領(lǐng)團隊努力下，2021年國家重點研發(fā)計劃“海洋環(huán)境安全保障”專項“基于水下平臺的系列化溫鹽深流浪潮測量儀產(chǎn)品化”項目通過考核，項目組成功研制了“OST”全系列溫鹽深測量儀，系列化自主溫鹽深傳感器部件國產(chǎn)化率達到100%，處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平，是我國海洋傳感器領(lǐng)域零的突破，填補了我國傳感器領(lǐng)域的一項空白。但因海洋科學(xué)測量的復(fù)雜性，該成果仍處于大規(guī)模應(yīng)用和驗證階段

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