什麼是海洋觀測儀器

觀察和測量海洋現象的基本工具。通常指採樣、測量、 觀察、 分析和數據處理等設備。海洋觀測儀器主要是為了滿足海洋學研究的需要而設計的，有些國家以“海洋學儀器”命名，中國習慣上稱為“海洋儀器”。

發展概況

早在15世紀中葉，便有人研製測量海水深度的儀器。但是比較簡便而又可靠的測温工具，是1874年研製出的顛倒温度表。隨後又設計出埃克曼海流計。20世紀初研製出了回聲測深儀。1938年研製出機械式深温計，從而可以快速觀測水温隨深度的變化。直到20世紀50年代以前，海洋觀測主要使用機械式儀器，回聲測深儀是唯一的電子式測量裝置。60年代以後，海洋觀測儀器在設計上大量採用新技術，逐步實現了電子化。海洋觀測儀器的電子化，是從單項測量儀器開始的，以後又發展多要素的綜合儀器，例如鹽温深測量儀。今後，海洋觀測儀器將不斷改進結構，降低功耗，增加可靠性，除傳感器多樣化外，信號形式和儀器終端將日趨通用化，並進一步向智能化發展。

海洋觀測儀器的種類

海洋觀測儀器可以按照結構原理分為聲學式儀器、光學式儀器、電子式儀器、機械式儀器，以及遙測遙感儀器等。還可以根據運載工具不同，劃分成船用儀器、潛水器儀器、浮標儀器、岸站儀器和飛機、衞星儀器。其中船用海洋觀測儀器品種最多，按其操作方式又可分為投棄式、自返式、懸掛式、拖曳式等。投棄式儀器使用時將其傳感器部分投入海中，觀測的數據通過導線或無線電波傳遞到船上，傳感器用後不再回收。自返式儀器觀測時沉入海中，完成測量或採樣任務後卸掉壓載物，借自身浮力返回海面。懸掛式儀器利用船上的絞車吊杆從船舷旁送入海中，在船隻錨碇或漂流的情況下進行觀測。拖曳式儀器工作時從船尾放入海中，拖曳在船後進行走航觀測。

海洋觀測儀器對使用者來説，通常按所測要素分類。例如測温儀器、測鹽儀器、測波儀器、測流儀器、營養鹽儀器、重力和磁力儀器、底質探測儀器、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，即海洋物理性質觀測儀器、海洋化學性質觀測儀器、海洋生物觀測儀器、海洋地質及地球物理觀測儀器。

海洋物理性質觀測儀器

用於觀測海洋中的聲、光、温度、密度、動力等現象。因為海水密度不便直接測定，通常用温度、鹽度和壓力值計算得到，所以鹽度取代密度成為一個必測參數。觀測海水温度、鹽度和壓力的儀器，20世紀60年代以前只能用顛倒温度表、採水器、滴定管和機械式深温計(BT)，現在則用電子式鹽温深測量儀(STD或CTD)等。船隻走航測温常用投棄式深温計(XBT)。空中遙感觀測海水温度則用紅外輻射温度計。岸邊潮汐觀測使用浮子式驗潮儀，外海測潮採用壓力式自容儀，大洋潮波的觀測依靠衞星上的雷達測高儀。海浪觀測儀器的品種比較繁雜，有各種形式的測波杆、壓力式測波儀、光學原理的測波儀、超聲波式測波儀。近年用得較多的是加速度計式測波儀。海流觀測相當困難，或用儀器定點測量，或用漂流物跟蹤觀測。定點測流是海洋觀測中常用的辦法，所用儀器有轉子式海流計、電磁式海流計、聲學海流計等，其中最流行的是轉子式儀器（見測流裝置）。海洋聲參數儀器主要有聲速儀，用以觀測聲波在海水裏的傳播速度。海洋光參數儀器有透明度計和照度計，用以觀測海水對光線的吸收和海洋自然光場的強度。

海洋化學性質觀測儀器

海洋觀測中所用的化學儀器，主要用來測定海水中各種溶解物的含量。60年代以前，除少數幾項可在船上用滴定管和目力比色裝置完成外，大部分項目要保存樣品帶回陸上實驗室分析。60年代以後，調查船上逐漸採用船用鹽度計、船用pH計、溶解氧測定儀，以及船用分光光度計和船用熒光計。近年來船用單項化學分析儀器與自動控制裝置相結合，形成船用多要素的自動測定儀器。這種綜合儀器還可配備電子計算機，提高其自動化程度。船用化學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)直接測定化學參數；一類通過樣品顯色進行光電比色測定。目前，海水中的各種營養鹽靠比色儀器測定，pH值、溶解氧、氧化-還原電位等利用電極式儀器測定。

海洋生物觀測儀器

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，相應有不同的觀測儀器。海水中的微生物需採樣後進行研究，採樣工具有復背式採水器和無菌採水袋。浮游生物採樣器主要有浮游生物網和浮游生物連續採集器。底棲生物採樣使用海底拖網、採泥器和取樣管。游泳生物採樣依靠魚網，觀察魚羣使用魚探儀（見海洋生物採樣器）。海洋初級生產力的觀測，除利用化學儀器測營養鹽，利用光學儀器測定光場強度之外，還用熒光計測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，需要利用水中攝象，有時還得使用潛水技術。水下實驗室可使人們在海底停留較長時間，是觀察海洋生物活動情況的良好設備。

海洋地質及地球物理觀測儀器

底質取樣設備是最早發展的海洋地質儀器，分表層取樣設備與柱狀取樣設備兩類。表層取樣設備又稱採泥器，有重力式採泥器、彈簧式採泥器和箱式採泥器，其中箱式採泥器能保持沉積物原樣。底質柱狀採樣工具有重力取樣管、振動活塞取樣管、重力活塞取樣管和水下淺鑽，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。結合底質取樣，還可進行海底照相。回聲測深儀是觀測水深、地貌和地層結構最常用的儀器。側掃聲吶又稱地貌儀，安裝在船殼上或拖曳體上，可以觀測海底地貌。地層剖面儀利用聲波在海底沉積物中的傳播和反射測出地層結構。海洋地球物理儀器有重力儀(見海洋重力測量)、磁力儀（見海洋磁力測量）和地熱計等。地熱計結構比較簡單，將熱敏電阻安放在鋼質探針的頂端，靠重力作用插入海底，便能測出海底沉積物的温度。