深海“体检 CT”上岗！西安光机所研发出国产海洋传感器

近日，中国科学院西安光学精密机械研究所吴国俊研究员率领的团队，牵头研制了能够给海洋进行多方位“加强CT”的多型国产海洋生物地球化学原位传感器，标志着我国在深海移动观测领域打破了长期以来对进口设备的依赖，实现从跟跑向并跑、部分领跑的关键跨越。

董晶：“这个就是我们研发的硝酸盐传感器……”

在西安光机所海洋光学技术研究室里，29岁的助理研究员董晶博士，正在对硝酸盐传感器做迭代升级的设计工作。

记者看到，在一个钛合金做的大约长60公分的圆柱体上，有一个半圆型的缺口，海水经过缺口时，圆柱体一端的氘气灯放射出的紫外光通过蓝宝石穿过海水，另一端的光谱仪检测硝酸盐的光谱，并通过数据端口，传回实时监测数据。

董晶说，这是海洋生物地球化学原位传感器中的一款，该系列传感器分荧光类、光谱类、pH三类七款，从10公分到60公分不等，分别搭载在自沉浮式剖面探测浮标和水下滑翔机上，从海平面到深海自由滑行或“飞翔”，做纵向或横向的扫描，并通过北斗卫星传回实时监测数据，可一年四季在海下工作，是一套可游走深海4000米的“加强CT”。

科研攻关中，团队最先面对的是海洋温差大、生态环境复杂等难题。为避免海洋中多余离子的干扰，传感器集成主控芯片，进行观测数据的实时采集、初步筛选与智能处理，并通过优化算法，屏蔽掉非观测离子数据，提高数据准确性。传感器中的LED或惰性气体光源，保障原位光学测量所需的稳定光强。为降低由于传感器长期运行后带来的数据误差影响，团队展开核心部件的光路结构、原位自校准等专项攻关。

尽管如此，董晶所在的硝酸盐传感器研发小组，还是经历过一次意外。

董晶：“我们最开始的设想是做单光路的，但是下去之后发现不行。我们想做双光路，有一个切换光路的装置，可以理解为两个挡光板在主光路和参考光路来交替开关的，在海试中它卡住了。我们后面就不敢再用这样的形式，即使它能校正，但是如果传感器没有数据，这才是最可怕的，后面优化成了单个开关。”

董晶告诉记者，此前我国海洋调查主要依赖科考船，就像给海洋拍“照片”，而国际上则多采用可搭载移动平台的传感器进行“立体扫描”。为突破这一难题，2022年底，西安光机所承担了国家重点研发计划海洋生物地球化学原位传感器的研发工作，并于2025年底成功结项，平台、传感器、测量系统等国产化率达到90%，助力我国打造可感知、可洞察的“透明海洋”体系。

董晶：“首先和国际接轨，‘透明海洋’就是要各个角度能观测，是一个三维立体的海洋观测。其次，之前做海洋科学研究的科学家们，很多是从国外公开的数据库里来获取数据，我们国家布放的点位非常少，数据非常少的。在这经过这个项目之后，我们在南海做实验，那一片的数据库我们就有获取，对我们国家进行海洋环境监测和科学研究有极大的促进作用。” 

记者：刘洁

来源：陕西台新闻中心

编辑：陕视新闻