2020 年, 世界上最大的CTD 传感器生产商——美国 Seabird 公司对我国用户限制采购, 其产品不得用于“军事最终用途”或“军事最终用户”，导致我国几乎所有的水下移动平台均无法采购到该公司 CTD 传感器产品, 短期内又无法获得相应的替代仪器, 严重影响了产品应用, “卡脖子”之痛油然而生。
据2020年由传感器国家工程研究中心等四个行业核心机构，联合发布的权威报告《中国传感器发展蓝皮书》，特别写到中国高端传感器的应用市场几乎被国外垄断，其中列举了汽车传感器、智能气体传感器、光纤传感器等多个高端传感器市场领域，国产传感器品牌市场占比最高不超过10%，即90%以上高端传感器需要靠进口。特别的，有一个传感器领域国产占比为0%！就是说该传感器领域100%靠进口。
蓝皮书特别提到的这个国产0%市占率的传感器领域，就是海洋传感器，主要是CTD仪、ADCP仪用传感器，尤其是CTD仪，温盐深(CTD)是海洋动力环境要素中最基础的环境信息, 海洋调查首先是对海水的温度、盐度随深度分布及变化的调查。所有的海洋观测监测平台都要集成和应用温盐深（CTD）传感器，相关测量仪器已普遍应用于台站, 船舶, 浮标, 潜标, 座底式、拖曳式和水下运动平台等。
0%的国产市占率，让我国在该项传感器技术一直依赖于进口、受制于人。本文来自国家海洋技术中心，全面阐述了我国温盐深(CTD)传感器的自主创新和产业发展的相关情况，能够全面了解我国这个卡脖子最严重的传感器领域！
文中所提出“鲜有人或单位愿意沉下心来对海洋传感器的高性能敏感材料、封装材料等进行研究。”“在传感器的测量机理等基础研究方面主要照抄国外, 缺乏系统深入地研究。为完成科研项目验收, 片面追求见效快，很多是知其然不知其所以然。”“现阶段传感器批量制作, 不是靠工艺保证，而是靠后期筛选分档”……等观点，同样适用于我国其他传感器领域困境。
海洋动力环境要素中, 海水温度、盐度、深度是最基础的海洋环境信息, 海洋调查首先是进行海水的温度、盐度随深度分布及变化的水文调查，因此温盐深(conductivity temperature depth,CTD)是海洋调查和监测中最重要的常规观测项目。
而在海洋技术中, 传感器作为感知部分, 在海洋监测/探测领域居于核心和关键地位, 因此所有的海洋观测监测平台都要集成和应用 CTD传感器, 其测量技术受到普遍重视。相关测量仪器已普遍应用于台站, 船舶, 浮标, 潜标, 座底式、拖曳式和水下运动平台等, 如图 1 所示。
目前, 国外在海洋 CTD 传感器的产业化方面已经相当成熟, 产品性能也居于世界领先地位。
在众多国家级项目的支持下, 国内传感器科研样机主要技术指标已基本接近国际先进水平, 但存在着产品化程度不高、产品质量不稳定、环境适应性差等缺陷, 业务应用中对进口传感器的依赖程度达到 90%以上。
1、国内外 CTD 传感器技术发展现状
1.1 国外现状
国外对 CTD 测量技术的研究始于 20 世纪 60年代, 美国、德国和日本等国先后开展了 CTD 传感器的研制, 研发出各具特色的产品, 并在海洋调查观测中获得了广泛应用。
目前, 世界上主要海洋科技强国都拥有自己的 CTD 知名企业, 包括美国 Seabird 和 RDI, 加拿大 AML 和 RBR、德国 Sea & Sun Technology、意大利 IDRONAUT、日本 ALEC 以及英国 VALPORT 等。其中,Seabird 公司的 CTD 传感器产品在精度、可靠性等方面尤为突出, 占据了国内外大多数市场份额。一般按照船载、水面和水下、机载 3 类搭载平台对 CTD 传感器进行系列化分类, 具体如图 2所示。
船载平台的 CTD 传感器是调查船必备的装备, 代表着 CTD 测量技术的最高水平。其在船舶处于走航或漂泊状态时进行投放和回收, 测定海洋表面至水下一定深度范围内的海水温度、电导率和压力数据。这类 CTD 传感器的典型特点一般表现为高精度和高采样率, 以对海水温盐随深度变化的规律进行精细刻画。
水面和水下固定平台 CTD 传感器主要应用于海洋台站、浮标、潜标和海底平台等, 突出特点表现为长期稳定性优异, 尤其是在浅表层应用, 具备相应的抗生物附着措施, 满足其在水中长期连续工作的需求。
水下移动平台 CTD 传感器主要应用于潜水器、自主遥控水下机器人(automatic remote vehicle, ARV)、遥控水下航行器(remote operated vehicle, ROV)、无人水下航行器 (unmanned undersea vehicle,UUV)、自主水下航行器(automatic undersea vehicle, AUV)、水下滑翔机和 Argo 浮标等, 需要尽可能不影响平台的运动特性, 其突出特点为高精度、体积小、低功耗及低流阻等。
1.2 国内现状
国内海洋 CTD测量技术始于 20世纪 70年代, 国家海洋技术中心先后研制了千米和 3000 m 自容式 CTD 自记仪, 并成功参与了我国首次南大洋考察。
90 年代后期, 随着国际海洋科学研究的兴起, 世界环流试验计划(world ocean circulationexperiment, WOCE)对 CTD 测量技术与设备提出了更为先进的技术指标要求。
“九五”开始, 海洋监测技术正式列入了国家科技部“863”计划,实现了技术跨越性的发展。国家海洋技术中心、山东省科学院海洋仪器研究所、中科院声学所等国内科研机构先后研发了各种新型 CTD 传感器，传感器精度、响应时间等技术指标上, 居于国内领先并接近国际先进水平, 大大缩小了与先进国家的技术差距。
1.3 国内 CTD 传感器应用的“卡脖子”之痛
尽管国产 CTD 传感器技术研究已经取得了长足进步, 与国际先进水平的差距正在缩小，部分指标甚至已达到国际先进水平, 但其产品的批量生产几乎空白, 业务应用方面更是严重依赖于进口，进口 CTD 传感器几乎占据了我国海洋调查的“整壁江山”。
国家通过各类专项计划在 CTD传感器研制方面投入数千万的研发经费, 而真正可得到用户信任的产品却少之又少。据不完全统计, 截至 2019 年, 中国市场的各类型 CTD 传感器市场规模约 1.5 亿元，其中 95%由国外 CTD 传感器占据, 指标超过 7000 m 的高端 CTD 传感器更是 100%由国外垄断。
2020 年, 世界上最大的CTD 传感器生产商——美国 Seabird 公司对我国用户限制采购，其产品不得用于“军事最终用途”或“军事最终用户”, 深度 1 000m 以上的载人、无人潜水器和水下滑翔机等均被列为禁止使用范围。随后, 几乎所有的国内水下移动平台均无法采购到该公司 CTD 产品, 短期内又无法获得相应的替代仪器, 严重影响了产品应用, “卡脖子”之痛油然而生。
