傳感器技術(shù)相當于物聯(lián)網(wǎng)的耳朵,主要負責接受物體和環(huán)境的聲音。如果沒(méi)有傳感器對信息進(jìn)行采集,那么接下來(lái)的控制就無(wú)法實(shí)現。信息的采集具體來(lái)說(shuō)就是將溫度、濕度、光線(xiàn)、電壓、電流等被測量轉換成可用的輸出信號。但是物聯(lián)網(wǎng)設備經(jīng)常會(huì )處于自然惡劣環(huán)境中,傳感器會(huì )受到環(huán)境惡劣的考驗,因此對傳感器技術(shù)的要求會(huì )更加嚴格。目前傳感器主要分為超聲波傳感器、紅外線(xiàn)傳感器、激光掃描儀、毫米波雷達以及立體視覺(jué)攝像頭,各自?xún)?yōu)劣勢如下表:
傳感器組成:一般由敏感元件、轉換元件和變換電路三部分組成,有時(shí)還加上輔助電源。敏感元件:直接感受被測量,并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉換元件:傳感器的核心元件,以敏感元件的輸出為輸入,把感知的非電量轉換為電信號輸出。轉換元件本身可以作為獨立傳感器使用,叫做元件傳感器。變換電路:把傳感元件輸出的電信號轉換成便于處理、控制、記錄和顯示的有用電信號所涉及的有關(guān)電路。
傳感器是數據的采集入口,是物聯(lián)網(wǎng)、智能工業(yè)、智能設備、無(wú)人駕駛等的心臟。傳感器應用領(lǐng)域:1. 工業(yè)領(lǐng)域:傳感器是實(shí)現工業(yè)自動(dòng)檢測和控制的首要環(huán)節。和消費電子等民用領(lǐng)域相比,工業(yè)環(huán)境對傳感器的要求更高,在其精度、穩定性、抗震動(dòng)和抗沖擊性方面要求更為苛刻。工業(yè)傳感器分為光電、熱敏、氣敏、力敏、磁敏、聲敏、濕敏等不同類(lèi)別;2. 消費電子:消費電子領(lǐng)域以智能手機的應用多為主;3. 通信電子:射頻傳感器等;4. 汽車(chē)電子:多功能傳感設備高精要求;5. 物聯(lián)網(wǎng);6. 醫療保健。
國內傳感器技術(shù)發(fā)展與創(chuàng )新的重點(diǎn)在材料、結構和性能改進(jìn)3個(gè)方面。材料:敏感材料從液態(tài)向半固態(tài)、固態(tài)方向發(fā)展;結構:結構向小型化、集成化、模塊化、智能化方向發(fā)展;性能:性能向檢測量程寬、檢測精度高、抗干擾能力強、性能穩定、壽命長(cháng)久方向發(fā)展;技術(shù):產(chǎn)品正逐漸向MEMS技術(shù)、無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)、紅外技術(shù)、新材料技術(shù)、納米技術(shù)、陶瓷技術(shù)、薄膜技術(shù)、光纖技術(shù)、激光技術(shù)、復合傳感器技術(shù)、多學(xué)科交叉融合的方向發(fā)展。
由于世界各國普遍重視和投入開(kāi)發(fā),傳感器發(fā)展十分迅速。目前世界上從事傳感器研制生產(chǎn)單位已超過(guò)6500家。美國、歐洲、俄羅斯各自從事傳感器研究和生產(chǎn)廠(chǎng)家1000余家,日本有800余家。
近年來(lái),全球傳感器市場(chǎng)一直保持快速增長(cháng),隨著(zhù)經(jīng)濟環(huán)境的持續好轉,市場(chǎng)對傳感器的需求將不斷增多。我國傳感器市場(chǎng)也持續快速增長(cháng),年均增長(cháng)速度超過(guò)20%。
2017年12月工信部發(fā)布傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南,預計2021年市場(chǎng)規模將達到5937億元,傳感器技術(shù)已經(jīng)成為國家發(fā)展的重中之重。
從產(chǎn)品結構來(lái)看,CMOS圖像傳感器占據傳感器市場(chǎng)的29%,MEMS傳感器占20%的市場(chǎng),而單一材料傳感器中電壓式指紋識別傳感器占比達8%。另外射頻傳感器和雷達傳感器在通訊、汽車(chē)、軍事上有著(zhù)遠距離探測和信息傳遞的應用,分別占比16%和11%。
從應用領(lǐng)域來(lái)看,工業(yè)、汽車(chē)電子、通信電子、消費電子四部分是傳感器最大的市場(chǎng)。國內工業(yè)和汽車(chē)電子產(chǎn)品領(lǐng)域的傳感器占比約42%左右,而發(fā)展最快的是汽車(chē)電子和通信電子應用市場(chǎng)。
傳感器的增長(cháng)浪潮主要分為三波,第一波是汽車(chē)電子,僅僅是提供最初級的加速度檢測和壓力檢測等,電子化程度較低;第二波浪潮是以智能手機為代表的消費類(lèi)電子,需要檢測光線(xiàn)、聲音以及震動(dòng)等多個(gè)物理量,此外由于電子設備集成度的提升,傳感器的體積也出現了明顯的縮??;物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對傳感器需求帶來(lái)新一波的浪潮,進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品接入數預計將出現量級上的增長(cháng),傳感器重心逐漸轉向體積小、功耗低的MEMS傳感器領(lǐng)域發(fā)展,對技術(shù)要求也相應提高。
根據YoleDevelopment研究報告對2021年傳感器的整體市場(chǎng)規模的預測可 以看到,其中占比靠前的細分市場(chǎng)包括CIS、指紋識別、3D攝像頭以及硅麥克風(fēng)。
預計到2023年,傳感器的整體市場(chǎng)將超過(guò)1000億美元,其中規模最大的為RF及CIS領(lǐng)域,規模將達到225億美元及215億美元,主要的市場(chǎng)推動(dòng)因素是5G來(lái)臨及其帶來(lái)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用。