• 壓力傳感器：短時間水下監(jiān)測中，壓阻式壓力傳感器較為常用。其工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)，當(dāng)傳感器受到水下壓力作用時，其內(nèi)部的半導(dǎo)體應(yīng)變片發(fā)生形變，導(dǎo)致電阻值改變。通過惠斯通電橋等測量電路將電阻變化轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出，進(jìn)而得到與壓力成正比的電信號，從而測量出不同深度下的水壓值，再根據(jù)水壓與深度的關(guān)系計算出相應(yīng)的深度信息。

• 溫度傳感器：常用的熱電阻溫度傳感器依據(jù)金屬或半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化的特性工作。在水下，水溫的變化會引起熱電阻的電阻值相應(yīng)改變，通過測量電路檢測電阻值的變化，并依據(jù)預(yù)先校準(zhǔn)的電阻 - 溫度關(guān)系曲線，將電阻值轉(zhuǎn)換為溫度值，實現(xiàn)對水下溫度的精確測量。

2、應(yīng)用領(lǐng)域

• 海洋科學(xué)研究：

  • 海洋生態(tài)短期調(diào)查：在進(jìn)行海洋生態(tài)的短期調(diào)查時，可使用溫度傳感器和光學(xué)傳感器等監(jiān)測特定區(qū)域的水溫、水質(zhì)渾濁度等參數(shù)，了解海洋生態(tài)環(huán)境的短期變化情況，研究海洋生物的棲息地環(huán)境、浮游生物的分布規(guī)律等，為海洋生態(tài)保護(hù)和資源管理提供數(shù)據(jù)支持。

  • 海洋地質(zhì)與地球物理研究：通過在短時間內(nèi)利用聲學(xué)傳感器進(jìn)行海底地形測繪和地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測，獲取海底地貌、地層分布等信息，有助于研究海洋地質(zhì)演化、板塊運動等地球物理過程，為海洋資源勘探和海洋工程建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

• 水產(chǎn)養(yǎng)殖：

  • 養(yǎng)殖環(huán)境短期監(jiān)測：在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，利用短時間水下監(jiān)測的傳感器可快速了解養(yǎng)殖水體的水質(zhì)狀況。例如，使用溶解氧傳感器、pH 傳感器等監(jiān)測養(yǎng)殖水域的溶解氧含量、酸堿度等關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)，以便及時調(diào)整養(yǎng)殖環(huán)境，確保水產(chǎn)養(yǎng)殖生物的生存和生長條件，預(yù)防疾病發(fā)生，提高養(yǎng)殖效益。

  • 魚類行為研究：借助聲學(xué)傳感器和水下攝像機等光學(xué)傳感器，在短時間內(nèi)觀察魚類在養(yǎng)殖環(huán)境中的行為模式、攝食習(xí)慣等，為優(yōu)化養(yǎng)殖管理措施提供科學(xué)依據(jù)，如合理調(diào)整養(yǎng)殖密度、投喂時間和飼料種類等。

• 水下工程建設(shè)：

  • 施工過程監(jiān)測：在水下工程施工期間，如港口建設(shè)、橋梁基礎(chǔ)施工等，使用壓力傳感器、位移傳感器等對水下結(jié)構(gòu)物的安裝位置、受力狀態(tài)進(jìn)行短時間的實時監(jiān)測。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整施工工藝和參數(shù)，確保施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全，防止因施工不當(dāng)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變形、位移等問題。

  • 工程質(zhì)量檢測：在工程建設(shè)完成后的短期驗收階段，利用各種傳感器對水下結(jié)構(gòu)的完整性、密封性等進(jìn)行檢測。例如，通過聲學(xué)檢測技術(shù)對水下混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，使用壓力傳感器對水下管道的密封性進(jìn)行測試，為工程質(zhì)量評估提供科學(xué)依據(jù)。

• 環(huán)境監(jiān)測與災(zāi)害預(yù)警：

  • 水質(zhì)污染監(jiān)測：在發(fā)生可能導(dǎo)致水質(zhì)污染的突發(fā)事件后，如海上溢油、化工泄漏等，可迅速部署水質(zhì)傳感器進(jìn)行短時間的水下監(jiān)測，實時獲取污染區(qū)域的水質(zhì)變化情況，包括污染物濃度、擴散范圍等信息，為應(yīng)急處理和環(huán)境修復(fù)提供數(shù)據(jù)支持。

  • 海洋災(zāi)害預(yù)警：通過在海洋中部署聲學(xué)傳感器和壓力傳感器等，短時間內(nèi)監(jiān)測海洋環(huán)境參數(shù)的變化，如海嘯引發(fā)的水位異常變化、海底地震產(chǎn)生的聲學(xué)信號等，實現(xiàn)對海洋災(zāi)害的快速預(yù)警，為沿海地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)提供寶貴時間。

• 潛水作業(yè)與水下探險：

  • 潛水員安全保障：在潛水作業(yè)過程中，為潛水員配備溫度傳感器、深度傳感器等設(shè)備，實時監(jiān)測潛水員所處的水下環(huán)境溫度、深度等參數(shù)，確保潛水員在安全的環(huán)境條件下作業(yè)，防止因低溫、高壓等因素對潛水員身體造成傷害。

  • 水下探險與考古：在水下探險和考古活動中，利用光學(xué)傳感器和聲學(xué)傳感器等設(shè)備，短時間內(nèi)獲取水下遺址、文物的圖像、聲音等信息，為探險和考古研究提供直觀、詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，同時保障探險人員的安全和文物的保護(hù)。