unisense涡动系统的科学考察报告-（英国国家海洋学研究中心）

本项研究使用的是一个定制的着陆器，并为此提供了一个独特的平台，该平台在促进新底栖生物或近海底科学研究的科学测量方面有广泛的应用。这个复杂和多样的着陆器基础仪器包括溶解氧通量或“涡流相关”传感器（丹麦unisense公司）、声纳可用于定位海底距离和轮廓铣，下水柱中的悬浮颗粒的测量和物质高分辨率水流速测量。传感器套件由一个自动化的水采样器，样品的收集和样品的保存设计了一个编程样品容量和收集时间。这些海水样品适合于测定接近海床区域的溶解无机营养素水平。内联过滤器被用来评估每次采样时微粒浓度。作为英国SBS计划的一部分，研究人员在2014年3月至2015年9月利用“发现号”科学考察船进行了一系列科学考察。在这个对凯尔特海4个主要科考点进行了科学考察。研究使用的小型着陆舱的部署地点测试的数据提供了各种以海床为基础的科学研究条件。

图1、小型稳定底栖着陆器的关键部件示意图。此微型稳定着陆器本质上是一个带有三脚架的铝支撑架，在框架的每条腿上安装了100公斤铅的镇流器，这种设计的实现是为了鼓励框架在垂直方向上的部署。中间部分连接有涡动测试系统并联用氧气微电极传感系统，该传感系统采用了一种脆弱的、快速响应的溶解氧微传感器，需要专门的处理技术。该着陆器安装了两个声学应答器，可用于提供框架的水下距离信息。声学应答器还可用于激活水下机械释放系统，以便为着陆器框架部署备份恢复系统。

图2、涡动相关的传感设置示意图，包括涡动部分和氧电极传感器。采样通常位于矢量声敏感阵列中，也就是位于中央平面传感器表面以下15cm处。矢量的速度测定位置与溶解氧传感器上细端对应位置在海床上方的方向距离为10-50cm。

图3、isense公司生产的涡流相关系统，采用溶解氧微传感器、光电溶解氧传感器和矢量水下速度计。如图所示，此着陆器框架的上部安装了控制器和外部电池组。该控制器可以预先编程，从一个专门的快速反应的氧微传感器收集溶解氧的数据，该传感器被封装在一个易碎的玻璃外壳中。还记录了用矢量水下速度计产生的高频水流速度读数。

图4、unisense涡流相关系统及氧微传感器探头在DY030研究巡航中的获得的测试数据响应。Unisense涡动系统收集水流速和微传感器溶解氧测量值的典型耐久性约为2.5天，最大采样速率为每秒64个样本(64Hz)。为了防止传感器的损伤，需要对基于快速采样溶解氧微传感器的易碎玻璃包膜进行特殊处理。本研究中中使用的主着陆器系统需要仔细部署和恢复程序，以防止涡流相关系统，特别是玻璃微传感器受到损坏。图中所示的数据为2015年5月DY030研究巡航期间使用Unisense溶解氧微传感器在底栖生物G的调查点部署前的相关数据响应。

图5、显示了更详细的微型稳定框架的unisense涡动系统在海底的泊布置使用图。选用标准的弓形螺钉销镀锌卸扣，将不同的系泊组件连接在一起。在小型稳定着陆器框架和500公斤铸钢锚重之间使用300米长、12毫米直径、两端镀锌硬眼钢缆作为系泊海床的地线。

图6、图a表示的是小型稳定着陆器部署前的准备。图b表示的是在微型稳定框架下设置的氧传感器和校准涡动装置部分示意图。

图7、最后一步是回收抛锚，将断锚的剩余部分小心拉回水面浮绳，在拖网打捞过程小型着落器时，框架上的部分电缆只受到了轻微的损伤，框架下方脆弱的涡流相关传感器完好无损，包括基于玻璃包膜的溶解氧微传感器。

图8.英国DY034号研究巡航船应用unisense涡动系统所测得的底栖生物a测量点60秒剖面的原始溶解氧和同处原始水下垂直速度分布图。每个图中都添加了滚动或移动平均线，以生成黑色的测量趋势线。这些原始数据图似乎表明微传感器测得的溶解氧浓度的变化量与矢量测得的水下垂直速度的变化量之间存在某种程度的相互作用。通过对这些原始数据进行复杂分析，能得出溶解氧对沉积物通量的估计。

图9、拖网打捞后，框架下方涡流相关系统的玻璃氧微传感器和涡动矢量部分仍完好无损。