本項研究使用的是一個定制的著陸器，并為此提供了一個獨特的平臺，該平臺在促進新底棲生物或近海底科學研究的科學測量方面有廣泛的應(yīng)用。這個復(fù)雜和多樣的著陸器基礎(chǔ)儀器包括溶解氧通量或“渦流相關(guān)”傳感器（丹麥unisense公司）、聲納可用于定位海底距離和輪廓銑，下水柱中的懸浮顆粒的測量和物質(zhì)高分辨率水流速測量。傳感器套件由一個自動化的水采樣器，樣品的收集和樣品的保存設(shè)計了一個編程樣品容量和收集時間。這些海水樣品適合于測定接近海床區(qū)域的溶解無機營養(yǎng)素水平。內(nèi)聯(lián)過濾器被用來評估每次采樣時微粒濃度。作為英國SBS計劃的一部分，研究人員在2014年3月至2015年9月利用“發(fā)現(xiàn)號”科學考察船進行了一系列科學考察。在這個對凱爾特海4個主要科考點進行了科學考察。研究使用的小型著陸艙的部署地點測試的數(shù)據(jù)提供了各種以海床為基礎(chǔ)的科學研究條件。

圖1、小型穩(wěn)定底棲著陸器的關(guān)鍵部件示意圖。此微型穩(wěn)定著陸器本質(zhì)上是一個帶有三腳架的鋁支撐架，在框架的每條腿上安裝了100公斤鉛的鎮(zhèn)流器，這種設(shè)計的實現(xiàn)是為了鼓勵框架在垂直方向上的部署。中間部分連接有渦動測試系統(tǒng)并聯(lián)用氧氣微電極傳感系統(tǒng)，該傳感系統(tǒng)采用了一種脆弱的、快速響應(yīng)的溶解氧微傳感器，需要專門的處理技術(shù)。該著陸器安裝了兩個聲學應(yīng)答器，可用于提供框架的水下距離信息。聲學應(yīng)答器還可用于激活水下機械釋放系統(tǒng)，以便為著陸器框架部署備份恢復(fù)系統(tǒng)。

圖2、渦動相關(guān)的傳感設(shè)置示意圖，包括渦動部分和氧電極傳感器。采樣通常位于矢量聲敏感陣列中，也就是位于中央平面?zhèn)鞲衅鞅砻嬉韵?5cm處。矢量的速度測定位置與溶解氧傳感器上細端對應(yīng)位置在海床上方的方向距離為10-50cm。

圖3、isense公司生產(chǎn)的渦流相關(guān)系統(tǒng)，采用溶解氧微傳感器、光電溶解氧傳感器和矢量水下速度計。如圖所示，此著陸器框架的上部安裝了控制器和外部電池組。該控制器可以預(yù)先編程，從一個專門的快速反應(yīng)的氧微傳感器收集溶解氧的數(shù)據(jù)，該傳感器被封裝在一個易碎的玻璃外殼中。還記錄了用矢量水下速度計產(chǎn)生的高頻水流速度讀數(shù)。

圖4、unisense渦流相關(guān)系統(tǒng)及氧微傳感器探頭在DY030研究巡航中的獲得的測試數(shù)據(jù)響應(yīng)。Unisense渦動系統(tǒng)收集水流速和微傳感器溶解氧測量值的典型耐久性約為2.5天，最大采樣速率為每秒64個樣本(64Hz)。為了防止傳感器的損傷，需要對基于快速采樣溶解氧微傳感器的易碎玻璃包膜進行特殊處理。本研究中中使用的主著陸器系統(tǒng)需要仔細部署和恢復(fù)程序，以防止渦流相關(guān)系統(tǒng)，特別是玻璃微傳感器受到損壞。圖中所示的數(shù)據(jù)為2015年5月DY030研究巡航期間使用Unisense溶解氧微傳感器在底棲生物G的調(diào)查點部署前的相關(guān)數(shù)據(jù)響應(yīng)。

圖5、顯示了更詳細的微型穩(wěn)定框架的unisense渦動系統(tǒng)在海底的泊布置使用圖。選用標準的弓形螺釘銷鍍鋅卸扣，將不同的系泊組件連接在一起。在小型穩(wěn)定著陸器框架和500公斤鑄鋼錨重之間使用300米長、12毫米直徑、兩端鍍鋅硬眼鋼纜作為系泊海床的地線。

圖6、圖a表示的是小型穩(wěn)定著陸器部署前的準備。圖b表示的是在微型穩(wěn)定框架下設(shè)置的氧傳感器和校準渦動裝置部分示意圖。

圖7、最后一步是回收拋錨，將斷錨的剩余部分小心拉回水面浮繩，在拖網(wǎng)打撈過程小型著落器時，框架上的部分電纜只受到了輕微的損傷，框架下方脆弱的渦流相關(guān)傳感器完好無損，包括基于玻璃包膜的溶解氧微傳感器。

圖8.英國DY034號研究巡航船應(yīng)用unisense渦動系統(tǒng)所測得的底棲生物a測量點60秒剖面的原始溶解氧和同處原始水下垂直速度分布圖。每個圖中都添加了滾動或移動平均線，以生成黑色的測量趨勢線。這些原始數(shù)據(jù)圖似乎表明微傳感器測得的溶解氧濃度的變化量與矢量測得的水下垂直速度的變化量之間存在某種程度的相互作用。通過對這些原始數(shù)據(jù)進行復(fù)雜分析，能得出溶解氧對沉積物通量的估計。

圖9、拖網(wǎng)打撈后，框架下方渦流相關(guān)系統(tǒng)的玻璃氧微傳感器和渦動矢量部分仍完好無損。