此前，新加坡頂級產(chǎn)品研究和咨詢(xún)初創(chuàng )公司Twimbit，給出了未來(lái)3年內全球傳感器發(fā)展的20個(gè)大趨勢，本文來(lái)自其報告：《Transformational Trends：Paradigm shift continues till 2023》（變革趨勢：至2023年的變化），是其全球傳感器產(chǎn)業(yè)研究項目的一部分。
文中，根據其調研數據，展望了從2021年到2023年，全球傳感器產(chǎn)業(yè)的20個(gè)變化趨勢，具有一定參考意義。據小編觀(guān)察，2023年這些趨勢正在進(jìn)行中，并可能成為未來(lái)至少5年來(lái)的發(fā)展方向。
如需《Transformational Trends：Paradigm shift continues till 2023》（PDF）資料可在傳感器專(zhuān)家網(wǎng)公眾號對話(huà)框回復關(guān)鍵詞【資料下載】獲取保存、下載鏈接，在頁(yè)面搜索找到對應資料下載即可。
全球傳感器變革關(guān)鍵要點(diǎn)
傳感器正在向智能化、思維化、分析化和診斷化的方向發(fā)展，具有自我糾錯的能力。智能系統具有獨立性，以保持端到端的高效性和安全性。
可穿戴和可植入的傳感器滿(mǎn)足大量健康預防需求。
IO-Link允許從物聯(lián)網(wǎng)到PLC直接進(jìn)行數字數據傳輸，這非常具有成本效益、速度快且數據丟水率低。
技術(shù)發(fā)展促進(jìn)了自然傳感器接口的部署，這些接口安全性高、可靠性強。
快速檢測的生物傳感器滿(mǎn)足了對可能引起大流行的病毒進(jìn)行即時(shí)檢測的需求
軟傳感器（softsensor）正逐漸取代物理傳感器的功能，以實(shí)現高精度的集成系統。
越來(lái)越多的非接觸式技術(shù)平臺用于開(kāi)發(fā)新的傳感器，因為它們是安全的，且不干擾介質(zhì)。這些技術(shù)也具有成本效益。
物聯(lián)網(wǎng)平臺的采用，讓未來(lái)3 年內全球連接設備數達到 21.5B（215億）成為可能。
20個(gè)傳感器變革趨勢
1、3D傳感器帶來(lái)精細測量
3D深度傳感器的技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)了先進(jìn)制造、安全系統、智能汽車(chē)和運輸系統、交互式游戲和服務(wù)機器人等應用。
3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和離散領(lǐng)域的滲透越來(lái)越廣泛。獲取三維視覺(jué)數據的方法包括飛行時(shí)間（TOF）、結構光、立體視覺(jué)和3D干涉檢查。
3D深度傳感器和觸覺(jué)成像傳感器為各種應用帶來(lái)的影響，從消費電子到人機界面，極大地顛覆了過(guò)往的交互設計體驗。DARPA（美國國防部高級研究計劃局）開(kāi)發(fā)了廣泛部署的用于軍事監控的3D技術(shù)。
發(fā)展重點(diǎn)：由于對高精度設計、操作控制和安全性的需求，對3D傳感器的需求正在增長(cháng)。
2、聲學(xué)——聲表面波（SAW）和體聲波（BAW）傳感器
聲表面波（SAW）和體聲波（BAW）已被開(kāi)發(fā)用于工業(yè)、健康和消費者應用的大量傳感器和生物傳感器的通用平臺。
今年年初，傳感器Kinesis創(chuàng )新了基于SAW技術(shù)的快速埃博拉檢測生物傳感器。由于聲學(xué)技術(shù)非常便宜，因此存在著(zhù)探索各種應用的重大機會(huì )。AlsoBAW廣泛用于智能手機的揚聲器應用。
今年年初，Sensor Kinesis 創(chuàng )新了基于 SAW 技術(shù)的快速 埃博拉病毒檢測?物傳感器。
由于這些聲學(xué)技術(shù)成本?常便宜，因此存在探索各種聲學(xué)技術(shù)應用場(chǎng)景的機會(huì )。BAW 也?泛?于智能?機的揚聲器應?。
發(fā)展重點(diǎn)：使用聲學(xué)技術(shù)檢測大量被測物參數的潛力創(chuàng )造了許多應用場(chǎng)景。智能手機和類(lèi)似便攜式設備的大規模更換和擴展，確保了巨大的市場(chǎng)需求。
3、能量采集的使用讓傳感器能夠獨立運作
遠程的單獨傳感器、無(wú)線(xiàn)傳感器和連續監測傳感器需要自供電。為了實(shí)現傳感器的自供電，我們正在大量部署傳感器能量采集器。
這些微能量回收系統從太陽(yáng)能、振動(dòng)和熱能等多種來(lái)源產(chǎn)生電力。它滲透了航空航天、汽車(chē)、環(huán)境監測、消費電子、醫療設備、植入式傳感器、國土安全和國防等多個(gè)領(lǐng)域。
Lord Microstrain開(kāi)發(fā)了一種新方法，使用壓電材料將應變能轉換為電能存儲。
發(fā)展重點(diǎn)：獨立持續供電和集成傳感器觸發(fā)需求。
4、人工智能（AI）創(chuàng )造思維傳感器
機器學(xué)習的技術(shù)發(fā)展，使機器在計算機的幫助下能夠像人類(lèi)一樣思考，具有語(yǔ)音識別、語(yǔ)言翻譯和視覺(jué)感知等特性。
嵌入式人工智能（AI）賦予機器實(shí)時(shí)決策的能力。??智能傳感器的普及 正在引領(lǐng)過(guò)程和離散的?業(yè)空間中的精密控制應?場(chǎng)景發(fā)?變化。 ??智能正在逐漸滲透到商業(yè)和消費領(lǐng)域。
發(fā)展重點(diǎn)：具有智能化實(shí)時(shí)數據分析和過(guò)程校正功能的傳感器大量增加。此外，現場(chǎng)設備的交互性更具有高精度和完整性。
5、組合和混合傳感器促進(jìn)多參數檢測應用
部署組合傳感器用于監測多個(gè)參數。除了難以到達的地方外，它們還用于閉環(huán)自動(dòng)化應用。溫度+濕度、壓力+流量、振動(dòng)+加速度+減速等傳感器是部署最多的組合傳感器。技術(shù)人員正在努力開(kāi)發(fā)更多的組合，用于實(shí)時(shí)同時(shí)檢測各種參數。
發(fā)展重點(diǎn)：現有傳感器將逐漸轉換為組合傳感器。
6、數字健康平臺保障健康
預防和診斷健康問(wèn)題都表現出對傳感器的?益依賴(lài)。傳感器應用包括生命支持植入物、預防措施，殘疾和嚴重患者的長(cháng)期監測，機器人手術(shù)和遠程患者監測。
醫療點(diǎn)和家庭診斷市場(chǎng)對傳感器的依賴(lài)性與日俱增。物聯(lián)網(wǎng)兼容和可穿戴傳感器在健康應用中蓬勃發(fā)展。傳感器有助于老年護理監測。它們已經(jīng)發(fā)展到各種醫學(xué)應用中，人工智能、DNA測試、3D打印器官和物聯(lián)網(wǎng)數字平臺正在改變現有健康預防模式。
據 CB Insights在2020年報告里的數據：共有806億美元融資金額、5.5萬(wàn)宗風(fēng)險投資。北美、亞洲和歐洲的融資同比都有所增加。2020年共有187輪醫療保健大型融資（1億美元以上），創(chuàng )下新紀錄。傳感器繼續受益于此類(lèi)醫療投資。
發(fā)展重點(diǎn)：高精度、快速、遠程患者訪(fǎng)問(wèn)界面和可更新等特性，加強了傳感器對健康保障的滲透。
7、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )確保連接性
距離能量聚類(lèi)結構算法 (DECSA) 是對低能耗自適應聚類(lèi)層次協(xié)議 (LEACH) 的重?改進(jìn)。DECSA考慮節點(diǎn)的距離和剩余能量信息，增加使用壽命，降低能耗。
發(fā)展重點(diǎn)：低能量集群提高了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的效率和速度。
8、新型智能傳感器
新型智能傳感器更加智能化，越來(lái)越多的智能傳感器用在各種應?中。
這些智能傳感器具有準確的功能診斷能力，大多數傳感器已從交互式轉向預測性。大量傳感器可能用于預測事故并消除故障。該技術(shù)有望在傳感器中產(chǎn)生認知屬性。
發(fā)展重點(diǎn)：對于所有智能傳感器來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)巨大的增長(cháng)機會(huì )。它們促進(jìn)了需要高精度控制的多種應用需求。
9、IO-Link 數字化加快數據傳輸
IO-Link可實(shí)現數字連接，直接將數據從傳感器傳輸到物聯(lián)網(wǎng)接口和可編程邏輯控制器（PLC）。與模擬技術(shù)相比，IO-Link技術(shù)具有成本效益。
IO-Link是一種短距離、雙向、數字、點(diǎn)對點(diǎn)、有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)適用的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )。連接遵循IEC-61131-9、IEC 60947-5-2標準。IO-Link控制與連接的IO-Link傳感器、設備和系統的通信，無(wú)論其是否智能化。
發(fā)展重點(diǎn)：大多數系統正在轉向數字平臺，IO-Link允許從傳感器到物聯(lián)網(wǎng)和PLC的直接數據傳輸，這可能會(huì )促進(jìn)大規模使用。
10、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現遠程監控
在物聯(lián)網(wǎng)傳感器的支持下，工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域正在逐漸轉向遠程監控。這些傳感器使管理者能夠遠程使用物聯(lián)網(wǎng)平臺來(lái)執行關(guān)鍵控制功能，尤其是在石化和煉油廠(chǎng)等大型工廠(chǎng)中。這種使用物聯(lián)網(wǎng)平臺的實(shí)時(shí)監控和控制，無(wú)論關(guān)鍵程度如何，都能確保零停機時(shí)間、絕對安全、高效率和全過(guò)程。
發(fā)展重點(diǎn)：物聯(lián)網(wǎng)正在被廣泛使用，大多數傳感器現在與物聯(lián)網(wǎng)平臺兼容。預計到2023年，物聯(lián)網(wǎng)設備數量將達到215億。
11、激光雷達即時(shí)捕獲數百萬(wàn)個(gè)數據點(diǎn)
最近，激光雷達，一種非接觸式傳感器，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種波長(cháng)頻段以滿(mǎn)足汽車(chē)、環(huán)境監測、風(fēng)能、測量和航空航天等應用需求。
激光雷達產(chǎn)品的差異性取決于其應用，減少激光雷達產(chǎn)品的尺寸，是工程師和技術(shù)專(zhuān)家持續努力的方向。激光雷達是應用領(lǐng)域不斷擴大的傳感器之一。
發(fā)展重點(diǎn)：研發(fā)支持更高的采用率的激光雷達產(chǎn)品
12、自然用戶(hù)界面和感官捕捉
語(yǔ)音、觸控和手勢的高靈敏度使其成為與計算機交互的主要方式，精確的設備定位和映射傳感器，使各種新的交互模式成為可能。
增長(cháng)重點(diǎn)：轉向自然界面可確保安全性、成本效益和精確度。
13、非接觸式傳感技術(shù)
非接觸式傳感技術(shù)，如紅外、光學(xué)、超聲波、磁、激光、激光雷達、圖像和聲學(xué)，正在歷經(jīng)技術(shù)發(fā)展和越來(lái)越多的部署。
目前，紅外溫度傳感器對冠狀病毒檢測和監測的需求很高。工業(yè)衛生和健康應用對非接觸技術(shù)有著(zhù)強烈的需求。
增長(cháng)重點(diǎn)：由于更高的準確性，非接觸式傳感器將滲透到大多數應用中。
14、快速檢測生物傳感器促進(jìn)及時(shí)診斷
快速檢測生物傳感器設備的開(kāi)發(fā)消除了在檢測食品、埃博拉、新冠肺炎等多種病原體之前的樣品富集。
像大腸桿菌這樣的食品病原體有兩種檢測方式：一種可以檢測多達兩種病原體，另一種仍在試驗中，可以檢測多達四種病原體。
最近，Sensor Kinesis開(kāi)發(fā)了一種基于聲表面波（SAW）技術(shù)的快速檢測生物傳感器，用于檢測細菌。為了檢測新型冠狀病毒疾病，2020年初開(kāi)發(fā)了基于等溫DNA擴增的快速床旁測試。CRISPR基因編輯工具受益于分子診斷的高靈敏度和特異性以及易于使用的橫向流動(dòng)檢測。樣本合并和DNA測序加速了新興快速檢測生物傳感器的大規模測試。
增長(cháng)重點(diǎn)：快速檢測非典型新冠病毒的需求推動(dòng)了這一增長(cháng)。
15、傳感器融合賦能實(shí)時(shí)智能決策
智能傳感器正在加速無(wú)人駕駛汽車(chē)的發(fā)展，此類(lèi)傳感器支持汽車(chē)安全系統中的由低到高級別的傳感器融合技術(shù)。
傳感器具有嵌入式智能，用于準確決策和實(shí)時(shí)操作。融合來(lái)自多個(gè)傳感器的數據是為了利用不同傳感器的優(yōu)勢。這些智能傳感器使自動(dòng)化的汽車(chē)能夠集成系統、數據分析和控制。
增長(cháng)重點(diǎn)：傳感器集成系統需要傳感器的數據融合，從而實(shí)現更高級別的智能操作。轉向傳感器集成系統涉及了所有終端用戶(hù)，帶來(lái)巨大商機。
16、無(wú)人機中的傳感器
無(wú)人機被認為是飛行傳感器的組件，完全依賴(lài)于傳感器。
無(wú)人機中使用的傳感器類(lèi)型包括激光雷達、傾斜傳感器、慣性測量單元、電流傳感器、磁性傳感器、各向異性磁阻（AMR）傳感器、加速計、發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣流量傳感器、GPS、陀螺儀、位置傳感器和一些溫度傳感器。與連接的傳感器、設備和系統的通信控制確保了安全性和準確性。
GoPro、波音、洛克希德·馬丁、3D Robotics、Parrot SA、Yuneec、Autel Robotics、Hubsen和Aerovironmen是在該市場(chǎng)競爭的主要無(wú)人機制造商。
無(wú)人機正在滲透到郵件遞送、快遞、監控、繪圖、測量等應用中，并開(kāi)始擴展到多個(gè)垂直市場(chǎng)。
發(fā)展重點(diǎn)：無(wú)人機市場(chǎng)正處于起步階段，發(fā)展機會(huì )巨大。
17、傳感器滲透到各種應用中
傳感器在所有終端用戶(hù)市場(chǎng)的廣泛應用導致了所有地區對傳感器的需求不斷增加。傳感器在每一種需要感知的應用中被使用，已經(jīng)成為大多數自動(dòng)化系統的眼睛、耳朵、顧問(wèn)甚至危機管理者。
為現有和潛在應用開(kāi)發(fā)新的傳感器，升級現有傳感器，并采用產(chǎn)品差異化策略，將創(chuàng )造更高的市場(chǎng)增長(cháng)和滲透率。
發(fā)展重點(diǎn)：據估計，對傳感器的日益依賴(lài)將導致未來(lái)幾年對傳感器的需求不斷增加。
18、轉向軟傳感器以實(shí)現高精度的集成系統
越來(lái)越多的傳感器應用正在轉向軟傳感器（softsensor）。這一趨勢在過(guò)程自動(dòng)化中最為顯著(zhù)，其中許多控制功能由軟件激活并由計算機輔助。它允許輕松定制過(guò)程控制和離散功能，更高水平的自動(dòng)化加強了這一趨勢。
高可靠性和高精度是軟傳感器的標志，譬如，水處理和用于檢測峰值負荷事件的基于pH值的軟傳感器。
發(fā)展重點(diǎn)：軟傳感器由高級自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)、智能和實(shí)時(shí)分析系統以及無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )提供有力支持。
19、光學(xué)傳感器技術(shù)轉型擴大應用基礎
光學(xué)技術(shù)無(wú)處不在。集成芯片的開(kāi)發(fā)主要或完全由硅制成，光學(xué)和電子部分在硅上集成。光學(xué)和光電子學(xué)技術(shù)（photonics technologies，光學(xué)技術(shù)的一部分），在智能手機顯示器、計算設備、光纖、物聯(lián)網(wǎng)、醫療診斷、軍事增強和工業(yè)精密制造中已經(jīng)有許多應用。
發(fā)展重點(diǎn)：來(lái)自太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的機遇以及互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的指數級增長(cháng)。
20、可穿戴和可植入傳感器實(shí)時(shí)傳輸健康數據
可穿戴傳感器的創(chuàng )新帶來(lái)了健康監測方式的變化。他們在預防性護理中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用?？纱┐髟O備提供量化的運動(dòng)數據和各種生理數據，從而實(shí)現精確的診斷。
在這些關(guān)鍵設備中使用了大量傳感器，如圖像（CMOS）、振動(dòng)、血糖和光學(xué)傳感器等。
發(fā)展重點(diǎn)：大力推動(dòng)轉變預防性健康監測帶來(lái)了巨大機遇。醫療保健行業(yè)的所有利益相關(guān)者，如聯(lián)邦政府、州政府、保險公司、醫療保健專(zhuān)業(yè)人士、健身專(zhuān)家和設備制造商，都在努力加強預防保??；從而為增長(cháng)創(chuàng )造了更大的機會(huì )。
結語(yǔ)
文中列舉了未來(lái)3年里，傳感器技術(shù)發(fā)展的最主要的20個(gè)趨勢以及相關(guān)發(fā)展重點(diǎn)。
傳感器是世界上許多應用依賴(lài)的基礎技術(shù)，在航天航空、國防、民用等方方面面發(fā)揮著(zhù)重要作用。譬如智能手機發(fā)展迅速，有賴(lài)于MEMS傳感器提供各種智能感知功能。
這些趨勢，不僅在未來(lái)3年，甚至在更遠的將來(lái)，都將發(fā)揮重要作用。
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