海洋是一个庞大的水体，它无时无刻不在运动着。水有很强的流动性。水透过大气层接收了太阳的热能，这些热能的一部分转化成势能和动能，于是产生了海洋表面的海水与大气的物质和热量的交换，产生了波浪、海流、上升流、温度和盐度的不均匀分布。月球与太阳对海水的引力产生了潮汐，也就是海面水位的变化。海水的水质受到自然和人为的污染，海水中溶解的物质的浓度因而发生变化。生物的初级生产力随时随地不同。海洋中的运动变化要素，还可以举出很多。这些海洋要素随着时间、地点不断地变化。它们的变化从表面上看起来似乎是没有规律的，科学家把它们叫做随机变化，可是经过统计数学的计算，又可以找出它们的规律。人的心脏在跳动，血液在循环，要知道人的健康如何，只要摸摸脉搏就行了，脉搏的节奏、力度可以反映人体各部分的情况。海洋也是一样，上面所列出的那些要素就是海洋运动变化的脉搏。诊断疾病时，最简单的是摸手腕部的脉搏，要了解得更清楚就需要做心电图。了解海洋的情况也与此类似，可是显然要复杂得多。要摸准海洋的脉搏，就得选准能够反映海洋情况的要素，找出有代表性的观测点、观测线和海域，研究出准确、方便的方法和技术对选出来的那些要素进行测量。
在漫长的地质年代里，海底在不停地变化，只是不容易察觉罢了。要研究海底的变化历程，预测未来的变化，探寻海底蕴藏的资源，就需要探测海底的地形、地貌、沉积物、地质结构、重力和磁力，还需要在海底钻深孔，以研究地球内部的构造。
这可不是件简单的事。海洋学家花了一二百年的时间，做了大量的调查研究，积累了资料，建立了包括物理海洋学、海洋化学、海洋地质学和海洋生物学等在内的海洋科学，终于勾画出给海洋诊脉时需要观测的问题的轮廓，制定出观测的规划，开发出了观测的技术。
在给海洋诊脉时，需要观测的要素非常多，而且五花八门。海洋学家在开始的时候，针对每一种待测的要素研究出一种观测技术。当时所有的观测工作都是在调查船上进行的。观测水温当然得用水银温度计，可是要想测不同深度层的水温，就得使温度计指示待测层的温度。于是研制出很巧妙的颠倒温度计，把在那一水层测得的温度的示值固定下来，再将温度计提上水面读数。测量海流的速度有两种非常直观的办法：一种是漂流瓶法，把能浮在水面的瓶子投到海中，以它漂流的距离和漂流的时间相除可以得出海流速度；另一种是从船上放出漂浮的绳子，从绳子放出去的长度和时间也可得出海流速度来。绳子是一节一节的，所以把速度的单位定为节，也就是1海里每小时，或者1.83千米每小时。从海水中用颠倒开闭的采水器舀取各层的海水样品，带回实验室用化学分析法化验，可以得出水的成分。海底的样品是用拖网、抓斗或取样管采集上来的。最原始的观测波浪的方法是用肉眼观测波浪的高低，这样的观测不但很辛苦，而且带有观测人的主观因素，因而不够准确。
随着电子技术和计算技术的发展，人们只要把待测的量（非电量）转换成与它们成正比的电量，就有办法处理了。处理这些转换出来的电量的模式是统一的。
把待测量转换成电量的仪器叫传感器，或者叫换能器，它能够把各种量的变化变成电压大小、电流大小或频率高低的变化。传感器是一个很兴旺的家族，有多少要素就得研究多少种传感器去对付它。