早在19世纪初，人们已开始使用白色透明度盘确定自然光在海水中的垂直衰减（沉入水下的最大可见深度）及海水的透明程度。由于这种方法简便易行，至今还在使用。1826年瑞士物理学家克拉顿（Clarton）和法国数学家斯特姆（Sturm）在日内瓦湖测量声在水中传播的速度。加拿大裔美籍发明家R.A.费森登（Reginald Aubrey Fessenden）制造了第一台测量水下目标的回声探测仪；声呐于第一次世界大战末期出现，在1906年由英国数学家、物理学家、气象学家L.F.理查森（Lewis Fry Richardson）所发明，在第二次世界大战中成为不可或缺的海军装备，声呐技术不仅在水下军事通信、导航和反潜作战中享有非常重要的地位，而且在和平时期已经成为人类认识、开发和利用海洋的重要手段。1922年，英国物理学家谢尔福德（Shelford）等首次将光电池用于研究水中光辐射与太阳高度和水深的关系，以及透入海水中的光与海洋中的植物分布的关系。20世纪30年代，瑞典等国的科学家设计制造了测定海水的线性衰减系数、体积散射系数和光辐射场分布的海洋光学仪器，进行了一系列现场测量。1936年，国际海洋开发委员会将海水的光透射率和垂直衰减的测定法标准化。1950年后，光电技术的发展，促使海洋光学仪器朝着深海探测、光谱分光、自动记录、微机控制和多功能方向发展。20世纪60年代中期以后，随着近代光学、激光、计算机科学、光学遥感和海洋科学的发展，开拓了海洋光学研究的新领域，特别是结合信息传递的要求，理论上用蒙特-卡罗法定量地计算各种复杂模型的海洋辐射传递过程，使海洋辐射传递基础研究日趋完善，并较好地解决了激光在水中的传输、海面向上光辐射与海水固有光学性质之间的关系等问题，极大的促进了海洋光学仪器的发展。

中国在国家863计划和重点研发计划等支持下，科技人员突破了一系列关键技术，研制了一系列海洋光学特性测量仪器和海洋声学特性测量设备。以激光拉曼光谱测量应用为例，中国科学院大连化学物理研究所在深海紫外激光拉曼光谱领域进行探索，研发了国际上首台以紫外激光作为激发光源的深海拉曼光谱仪，成功通过了在马里亚纳海沟进行的7000米海试验证，创造了最大工作水深记录，并且获取了原位光谱数据。中国海洋大学在前期水下多光谱联合原位探测研发的基础上，从2016年开始进行“深海热液化学场多光谱联合原位综合探测系统”的研制，已经研制了基于拉曼光谱技术、激光诱导击穿光谱、激光诱导荧光的三套子系统。声学探测方面，中国科学院声学研究所和中船重工715研究所分别研制了系列定点和走航式声学多普勒流速剖面仪（ADCP）等，并与企业合作推系列化产品；中国科学院海洋研究所开展了逆式回声仪（Inverted Echo Sounder，IES）的研制，它是一种通过测量声波从海底到海面的传播时间来反演海洋温度、盐度、海流及海面高度等参数的仪器。

国内深远海科考船舶不断增多，由浅海到深海大洋潜标和浮标阵的布设，以及诸多海洋调查监测载体技术的日益完善，都会使海洋物理仪器得到广泛应用，并通过这些应用，有力地促进了海洋物理仪器的发展，并促进了现代海洋物理学的研究，使其沿着理论和观测实验紧密结合的途径向前发展。

一般可以将海洋物理仪器分为海水光学特性测量仪器（简称海洋光学仪器）、海水声学特性测量仪器（简称海洋声学仪器）和海洋电磁学特性测量仪器。其中，发展较快与应用较多的是海洋光学仪器和海洋声学仪器。

海水光学特性测量仪器是借助于海洋辐射传递过程的研究，以及海面光辐射、水中能见度、海水光学传递函数、激光与海水相互作用等研究，应用遥感、激光、水中照相工程等海洋探测方法和技术而形成海洋观测仪器。根据所测量的海洋光学性质的不同，海洋光学仪器可以分为两类，一是测量海水固有光学性质的仪器，这类仪器既可以在现场测量，又可以在实验室测量；二是测量海水表观光学性质的仪器，因表观性质都与外界环境有密切关系，所以对其测量必须在现场进行，并尽量避免人为因素引起自然条件的改变。测定海水固有光学性质的仪器主要包括线性衰减系数测定仪（和准直光透射率仪）、测定体积散射函数的β仪、测定总散射系数的b仪。其中的β仪和b仪，都称为水中光散射仪。测定表观光学性质的仪器主要包括辐照仪、辐亮度仪和辐亮度偏振仪等。

海水声学特性测量仪器是借助于声波在海洋水层传播规律的研究（其主要研究内容是海洋中声的传播和声速分布、声吸收和声散射、海洋中的自然噪声、海洋水层中的声学探测等），并深入探究声学在海洋探测和海洋开发中的应用，由此而形成的海洋探测仪器。从原理上说，海洋声学仪器分为主动式和被动式两大类。主动式是从仪器发射声信号，然后接收通过海洋介质、或由海洋介质散射回来的声信号；被动式是单纯接收海洋中的声信号，并加以分析处理，从而得到海洋中的有关参数。

海洋电磁学特性测量仪器是利用电磁波在海水中的传播，以及海水中电磁场与电导率之间的相互关系来获取海洋信息，进行海洋探测研究。如利用海底电导率与海底地层及其结构特点有关的特性，可研究分析海底地质结构、油气储层等。

从世界范围看，海洋物理仪器发展有如下特点：①多样化。20世纪90年代以后，随着技术的发展，海洋物理原理与技术更加广泛的应用到海洋观/监测中，形成了各式各样的海洋物理仪器，比如海洋光纤传感器、海洋痕量物质测量和分析仪器、光学溶解氧仪、水体激光散射仪、海洋高光谱仪、辐照度和辐亮度仪、海洋水色仪、水声换能器、声学成像仪和声层析仪等等，电磁技术被更多的应用在海底探测上。②系统化。海洋物理仪器开始是单项测量的仪器，由20世纪40年代末开始，出现了现场用的电子测量仪器，使得多要素综合测量有了可能。因为海洋观测调查是一项耗资巨大的工作，单项测量极不合算，多要素测量仪器获得越来越广泛的应用。如果各要素都独立处理，其采集与控制记录器不够合理，于是进行了系统化的考虑，除各种要素的传感器不同外，信号形式、处理器、记录器尽量通用，这样可使仪器结构简化，耗电减少，而使标准性、通用性、互换性提高。③高新技术的应用。以机械仪器为主发展到电子仪器是一次变革，而运用计算技术、遥感技术、水声技术、激光技术等又是一次变革。特别是微电子技术的应用，使其尺寸、重量、耗电等都极大的减小，操作更简便，可靠性更强，极大的促进了海洋物理仪器的发展。

图1 深海原位激光拉曼光谱探测系统用于深海热液高温流体的探测

直读式ADCP产品（上） 自容式ADCP产品（下）图2 国产系列ADCP产品