有人说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况,就需要传感器。

什么是传感器?

2016090500038

传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器——万物互联的基础

传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术是实现物联网的三大关键技术!

传感器分类

通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。    常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟:

  • 压敏/温敏/流体传感器——触觉

  • 气敏传感器——嗅觉

  • 光敏传感器——视觉

  • 声敏传感器——听觉

  • 化学传感器——味觉

目前对传感器尚无一个统一的分类方法,但比较常用的有如下几种:

1、按被测物理量分:如:力,压力,位移,温度,角度传感器等;

2、按照传感器的工作原理分:如:应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等;

3、按照传感器转换能量的方式分:

(1)能量转换型:如:压电式、热电偶、光电式传感器等;

(2)能量控制型:如:电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等;

4、按照传感器工作机理分:

(1)结构型:如:电感式、电容式传感器等;

(2)物性型:如:压电式、光电式、各种半导体式传感器等;

5、按照传感器输出信号的形式分:

(1)模拟式:传感器输出为模拟电压量;

(2)数字式:传感器输出为数字量,如:编码器式传感器。

6、根据能量转换原理可分为:

(1)有源传感器:有源传感器将非电量转换为电能量,如电动势、电荷式传感器等;

(2)无源传感器:无源程序传感器不起能量转换作用,只是将被测非电量转换为电参数的量,如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等。

传感器应用领域

2016090500039

全球主流传感器厂商

目前,全世界约40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发,研发机构6000余家。其中美、日、德等国家实力较强,产品门类繁多,各种产品累计2万余种。全球著名的公司包括美国霍尼韦尔公司、福克斯波罗公司、美国恩德福克公司,荷兰飞利浦公司,德国英飞凌公司,英国Bell&Howell公司等。

▼全球著名传感器厂商及产品应用领域 2016090500040

2016090500041

▼国内主要传感器制造企业 2016090500042

全球传感器市场分析

市场规模分析

2016090500043

近年来,全球传感器市场一直保持快速增长,2009年和2010年增长速度达20%以上;2011年受全球经济下滑的影响,传感器市场增速比2010年下滑5%,市场规模为828亿美元。随着全球市场的逐步复苏,2012年全球传感器市场规模已达到952亿美元,2013年约为1055亿美元。随着经济环境的持续好转,市场对传感器的需求将不断增多,2015年市场规模约达1500亿美元。

区域布局状况

目前,从全球总体情况看,美国、日本等少数经济发达国家占据了传感器市场70%以上份额,发展中国家所占份额相对较少。其中,市场规模最大的3个国家分别是美国、日本和德国,分别占据了传感器整体市场份额的29.0%、19.5%、11.3%。未来,随着中国、印度、巴西等发展中国家经济的持续增长,对传感器的需求也将大幅增加;但发达国家在传感器领域具有技术和品牌等优势,这种优势在未来几年内仍将保持,因此,全球传感器市场分布状况并不会得到明显的改变。

2016090500044

2016090500045

国内传感器市场规模

我国已有1700多家从事传感器的生产和研发的企业,其中从事微系统研制、生产的有50多家。同时,传感器越来越多地被应用到社会发展及人类生活的各个领域。如工业自动化、农业现代化、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等。

三大传感器生产基地建立

目前,国内有三大传感器生产基地,分别为:安徽基地,主要是建立力、光敏规模经济;陕西省敏感技术产业集团公司,主要是建立电压敏、热敏、汽车电子规模经济为主要目标;黑龙江基地主要建立气、湿敏规模经济为主要目标。

传感器产业地域格局

我国传感器的生产企业主要集中在长三角地区,并逐渐形成以北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为主的区域空间布局。

长三角区域:以上海、无锡、南京为中心。逐渐形成包括热敏、磁敏、图像、称重、光电、温度、气敏等较为完备的传感器生产体系及产业配套。

珠三角区域:以深圳中心城市为主。由附近中小城市的外资企业组成以热敏、磁敏、超声波、称重为主的传感器产业体系。

东北地区:以沈阳、长春、哈尔滨为主。主要生产MEMS力敏传感器、气敏传感器、湿敏传感器。

京津区域:主要以高校为主。从事新型传感器的研发,在某些领域填补国内空白。北京已建立微米/纳米国家重点实验室。

中部地区:以郑州、武汉、太原为主。产学研紧密结合的模式,在PTC/NTC热敏电阻、感应式数字液位传感器和气体传感器等产业方面发展态势良好。

此外,传感器产业伴随着物联网的兴起,在其他区域,如陕西、四川和山东等地发展很快。

传感器未来发展趋势

2016090500046

未来ADAS技术、智能汽车发展将带动传感器市场快速增长

传感器是无人驾驶的基础硬件,是感知环境的载体。

据美国波士顿咨询测算,无人驾驶汽车创造的市场价值将达到420亿美元

2035年前,全球将有1800万辆汽车拥有部分无人机驾驶功能,1200万辆汽车成为完全无人驾驶汽车,而中国将是最大的智能汽车市场。

谷歌无人驾驶传感器包括激光雷达、摄像头、毫米雷达、超声波及惯性测量单元等

物联网时代,传感器迎来爆发

2016090500047

总结:传感器的特点包括微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。所以,在物联网时代,了解传感器的知识和发展趋势就极为重要了。