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萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，傳感器應(yīng)用遍地開花！

2017-01-04   來(lái)源： 數(shù)字化企業(yè)   評(píng)論：0
摘要：本文概覽傳感器處于整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最底層，即感知層，是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)與根基。萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，給傳感器產(chǎn)業(yè)注入了興奮劑。傳感器

本文概覽

傳感器處于整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最底層，即感知層，是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)與根基。萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，給傳感器產(chǎn)業(yè)注入了“興奮劑”。傳感器越來(lái)越多地被應(yīng)用到社會(huì)發(fā)展及人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，可謂“遍地開花”。

 

而我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)總體處于中低端水平，我們應(yīng)該正視挑戰(zhàn)、積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。期待中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)躋身世界前列的那一天。
 

 物聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展——為傳感器產(chǎn)業(yè)注入“興奮劑”


美/日/德主導(dǎo)傳感器市場(chǎng)


2014年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，少數(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家占據(jù)了傳感器市場(chǎng)70%以上份額。未來(lái)，隨著中國(guó)、印度、巴西等發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)傳感器的需求也將大幅增加，市場(chǎng)有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

 

全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模

全球傳感器市場(chǎng)一直保持快速增長(zhǎng)，2011年受全球經(jīng)濟(jì)下滑的影響，傳感器市場(chǎng)增速下滑。隨著全球市場(chǎng)的逐步復(fù)蘇，市場(chǎng)對(duì)傳感器的需求不斷增加。

 

中國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模

我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)整體素質(zhì)參差不齊，高端產(chǎn)品自給率不足，且小型企業(yè)占比近七成，產(chǎn)品以低端為主，高端產(chǎn)品主要靠進(jìn)口。

 

全球MEMS市場(chǎng)產(chǎn)值現(xiàn)狀及未來(lái)預(yù)測(cè)

近幾年，全球MEMS傳感器產(chǎn)品需求增勢(shì)迅猛，2014年MEMS傳感器市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)130億美元，平均12%-13%的增長(zhǎng)率，2020年MEMS傳感器市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到300億美元。

 

 傳感器應(yīng)用“遍地開花”
 


傳感器在可穿戴設(shè)備的應(yīng)用

如可穿戴設(shè)備安裝各類傳感器來(lái)檢測(cè)和測(cè)量心率、汗液、溫度、睡眠、卡路里、GPS坐標(biāo)、血壓、UV紫外線和葡萄糖水平。已經(jīng)形成市場(chǎng)的這類傳感器設(shè)備，目前主要集中在三大塊：

  • 運(yùn)動(dòng)傳感器，包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、壓力傳感器等；

  • 生物傳感器，包括血糖傳感器、血壓傳感器、心電傳感器等；

  • 環(huán)境傳感器，包括溫濕度傳感器、氣體傳感器、PH傳感器等。

 

傳感器在汽車工業(yè)的應(yīng)用

眾所周知，汽車產(chǎn)業(yè)90%的革新來(lái)自汽車電子的創(chuàng)新。汽車傳感器是信息采集分析的前端系統(tǒng)，一般有兩種類型：一個(gè)是車身感知，包括壓力、流量、加速度傳感器和陀螺儀等，另一個(gè)是環(huán)境感知，包括激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭和紅外夜視等智能傳感設(shè)備。下面對(duì)汽車上應(yīng)用的各類傳感器做簡(jiǎn)單介紹：

  • 水溫傳感器，用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度（提供發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信號(hào)）；

  • 節(jié)氣門位置傳感器，用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門位置（也是用于提供發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信號(hào)）；

  • 爆震傳感器，用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生爆震；

  • 進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器，用于檢測(cè)進(jìn)氣管內(nèi)的進(jìn)氣壓力；

  • 空氣流量計(jì)，用于檢測(cè)進(jìn)氣空氣的質(zhì)量；

  • 加速踏板位置傳感器，用于檢測(cè)加速踏板位置；

  • 輪速傳感器，用于檢測(cè)輪速；

  • 車速傳感器，用于檢測(cè)車速。

 

此外還有風(fēng)速傳感器、雨量傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、車身高度傳感器、燃油液位傳感器、燃油溫度傳感器、機(jī)油壓力傳感器、噴油器升程傳感器等等。

 

傳感器在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用

在自動(dòng)化生產(chǎn)線，各個(gè)組成環(huán)節(jié)都需要傳感器進(jìn)行監(jiān)控，并把數(shù)據(jù)反饋給控制中心，以便對(duì)出現(xiàn)異常節(jié)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)干預(yù)，保證工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行。



傳感器在瓶子生產(chǎn)線的應(yīng)用

機(jī)械制造行業(yè)中，要對(duì)機(jī)床的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，從而控制加工質(zhì)量；在化工、電力等行業(yè)中，要隨時(shí)自動(dòng)檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中溫度、壓力、流量等參數(shù)；可以說(shuō)，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。

 

傳感器在消費(fèi)性電子領(lǐng)域的應(yīng)用

如傳感器在手機(jī)中的應(yīng)用： 

  • 重力傳感器，在極品飛車、天天跑酷等游戲中有著近乎完美的體現(xiàn)； 

  • 加速度傳感器，例如手機(jī)的搖一搖功能就是對(duì)手機(jī)的加速度進(jìn)行感應(yīng)； 

  • 光線傳感器，例如手機(jī)的自動(dòng)調(diào)光功能； 

  • 距離傳感器，例如接電話時(shí)手機(jī)離開耳朵屏幕變亮，手機(jī)貼近耳朵屏幕變黑。 

 

手機(jī)中的傳感器數(shù)不勝數(shù)，很多功能都是利用傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

 

傳感器在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用

傳統(tǒng)傳感器在智能家居領(lǐng)域依舊存在著一些局限性，如組網(wǎng)開銷成本巨大。隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與成熟，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品開始憑借自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，開始逐步替代傳統(tǒng)有線傳感器產(chǎn)品，并滲入到智能家居領(lǐng)域的各個(gè)環(huán)節(jié)，成為市場(chǎng)上的新興熱點(diǎn)。

還有諸多其他領(lǐng)域的應(yīng)用就不一一展開介紹！

傳感器行業(yè)未來(lái)發(fā)展方向
 

微型化

微型傳感器是基于半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展的MEMS（micro-electro mechanical systems微電子機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù)，利用微機(jī)械加工技術(shù)將微米級(jí)的敏感組件、信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上，具有體積小、成本低、便于集成等明顯優(yōu)勢(shì)，并可以提高系統(tǒng)測(cè)試精度。

現(xiàn)在已經(jīng)開始用基于MEMS技術(shù)的傳感器來(lái)取代已有的產(chǎn)品。隨著微電子加工技術(shù)特別是納米加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，傳感器技術(shù)還將從微型傳感器進(jìn)化到納米傳感器。微型傳感器的研制和應(yīng)用將越來(lái)越受到各個(gè)領(lǐng)域的青睞。

 

集成化

集成傳感器的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)傳感器無(wú)法達(dá)到的，它不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的傳感器，其將輔助電路中的元件與傳感元件集成在一塊芯片上，使之具有校準(zhǔn)、補(bǔ)償、自診斷和網(wǎng)絡(luò)通訊的功能。

 

智能化

智能化傳感器是由一個(gè)或多個(gè)敏感元件、微處理器、外圍控制及通訊電路、智能軟件系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，它兼有監(jiān)測(cè)、判斷、信息處理等功能。與傳統(tǒng)傳感器相比，它具有很多特點(diǎn)。

例如，它可以確定傳感器工作狀態(tài)，對(duì)測(cè)量資料進(jìn)行修正，以便減少環(huán)境因素如溫度、濕度引起的誤差；它可以用軟件解決硬件難以解決的問題；它可以完成資料計(jì)算與處理工作等。而且智能傳感器的精度、量程覆蓋范圍、信噪比、智能水平、遠(yuǎn)程可維護(hù)性、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性、可靠性和互換性都遠(yuǎn)高于一般的傳感器。

 

柔性化

在可穿戴設(shè)備2.0時(shí)代，穿戴計(jì)算和貼身智能成為設(shè)計(jì)方向。但目前可穿戴設(shè)備更多是形態(tài)上的變化，無(wú)論是產(chǎn)品實(shí)用性，還是抗沖擊、防鹽防水、衛(wèi)生等等，都還有很長(zhǎng)的路要走。其中很大的一個(gè)制約因素就是制造材料限制。

據(jù)美國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)透明市場(chǎng)研究(Transparency Market Research)公司最新發(fā)布的報(bào)告顯示，到2020年，全球可穿戴傳感器市場(chǎng)將以45.2%的復(fù)合年均增長(zhǎng)率繼續(xù)成長(zhǎng)。Yole Developpement也預(yù)測(cè)，作為傳感器重要組成部分的MEMS傳感器產(chǎn)品需求在近年增勢(shì)迅猛，從2014年起平均以12%-13%的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，2020年MEMS傳感器市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到300億美元。

 

 國(guó)內(nèi)傳感器行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
 

 

 
 

 

 行業(yè)巨頭誰(shuí)將沖出重圍？
 

Robert Bosch（羅伯特•博世）：

 

博世MEMS傳感器主要用于可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等新應(yīng)用。主要產(chǎn)品：專業(yè)級(jí)健康類傳感器解決方案BHV250和BHV160、智能三軸加速度計(jì)BMA422和BMA455、高性能陀螺儀BMG250和BMG280、可定制編程的9軸運(yùn)動(dòng)傳感器BMF055。

 

STmicroelectronicss（意法半導(dǎo)體）：傳感器產(chǎn)品包括MEMS（微機(jī)電傳感器，包括加速度計(jì)、陀螺儀、數(shù)字羅盤、慣性模塊、壓力傳感器、濕度傳感器和麥克風(fēng)）、智能傳感器、Sensor Hub、溫度傳感器和觸摸傳感器。

 

Texas Instruments（德州儀器）：霍爾效應(yīng)磁傳感器、單芯片MEMS溫度傳感器、壓力傳感器、指紋傳感器、光傳感器等，在基于移動(dòng)反射數(shù)字光處理設(shè)備的MEMS銷售方面表現(xiàn)頗佳。

 

Avago Technologies（安華高）：產(chǎn)品組合廣泛多樣，在以下四個(gè)主要目標(biāo)市場(chǎng)中擁有約6500種產(chǎn)品，即：無(wú)線通信、有線基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品以及消費(fèi)品與計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備。

Knowles Electroincs（樓氏電子）：是先進(jìn)的微聲設(shè)備、特種組件以及移動(dòng)通訊、消費(fèi)電子、醫(yī)療科技、軍事/空間和其它工業(yè)終端市場(chǎng)的人機(jī)界面解決方案的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者和全球供應(yīng)商。提供精確可靠的產(chǎn)品，包括助聽器元件、MEMs（微機(jī)電系統(tǒng)）麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、受話器、傳感器、電容器、振蕩器等。

 

歌爾聲學(xué)：主營(yíng)業(yè)務(wù)為聲電器件、光電器件、電子配件及整機(jī)類電子產(chǎn)品等的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備等智能移動(dòng)終端產(chǎn)品及智能家居、汽車電子等領(lǐng)域，主要為3C領(lǐng)域全球頂級(jí)廠商提供軟硬件產(chǎn)品與服務(wù)。

 

大華股份：主營(yíng)安防產(chǎn)品，一體化高清抓拍攝像機(jī)采用嵌入式一體化設(shè)計(jì)，將高清CCD逐行掃描圖像傳感器、DSP車牌識(shí)別單元、圖像存儲(chǔ)及傳輸單元設(shè)計(jì)為一體，實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)像素高清晰圖片的高速抓拍、視頻實(shí)時(shí)錄像、車牌識(shí)別、存儲(chǔ)、檢索等功能，是高速圖像采集處理技術(shù)在高速抓拍領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。

 

航天電子：產(chǎn)品主要包括：高性能傳感器、無(wú)線電測(cè)量控制系統(tǒng)、特種電子通信、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和數(shù)據(jù)收集、傳輸處理系統(tǒng)、衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)，數(shù)字化有線電視網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，衛(wèi)星通信地球站，星上精密機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)部件，大型地面工程業(yè)務(wù)測(cè)控站和電子支持設(shè)備，以及火箭、衛(wèi)星、艦船、飛機(jī)、核能等產(chǎn)品配套使用的各種電連接器、繼電器、電子儀器設(shè)備、電纜網(wǎng)及開關(guān)設(shè)備，GPS/GLONASS/北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用系統(tǒng)及終端設(shè)備等，被廣泛地應(yīng)用于各類型號(hào)衛(wèi)星、火箭運(yùn)載工具、相應(yīng)的地面通信測(cè)量與控制設(shè)備及工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備中。

 

高德紅外：立足自主創(chuàng)新，積極開展紅外光學(xué)、成像電路、圖象處理、人工智能、機(jī)械結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)工程等方面的設(shè)計(jì)與研究，開發(fā)出上百款擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的紅外熱像系統(tǒng)及高科技光電系統(tǒng)。

 

青鳥元芯：專門從事各種微型傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)。公司已經(jīng)批量生產(chǎn)系列化微型濕度傳感器及模塊、MEMS壓力傳感器芯片、MEMS壓力傳感器、加速度傳感器等。


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