以下文章來(lái)源于電子工程專(zhuān)輯 ，作者顧正書(shū)

據知名市場(chǎng)調研機構Allied Market Research的數據顯示，到2027年，全球智能傳感器市場(chǎng)份額將達到1435.5億美元，智能傳感器擁有巨大的市場(chǎng)成長(cháng)空間。

其中，物聯(lián)網(wǎng)是智能傳感器的強勁增長(cháng)引擎之一，小型化、智能化的智能傳感器加速推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)落地，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)也為傳感器帶來(lái)更多的發(fā)展需求。

本文著(zhù)眼整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)電子行業(yè)的發(fā)展，探討物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器應用的新一輪變革。MEMS傳感器將占據超過(guò)50%市場(chǎng)份額，還有那些傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中獲得巨大收益？

物聯(lián)網(wǎng)真的來(lái)了，這個(gè)世界從未如此渴望這些傳感器！

傳感器專(zhuān)家網(wǎng)（sensorexpert.com.cn）專(zhuān)注于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，致力于對全球前沿市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、技術(shù)趨勢與產(chǎn)品選型進(jìn)行專(zhuān)業(yè)垂直的服務(wù)，是國內領(lǐng)先的傳感器產(chǎn)品查詢(xún)與媒體信息服務(wù)平臺?；趥鞲衅鳟a(chǎn)品與技術(shù)，對廣大電子制造從業(yè)者與傳感器制造者提供精準的匹配與對接。

傳感器與智能傳感器

傳感器是一種可以將特定物理量（如光、聲音、壓力、溫度、振動(dòng)、濕度、速度、加速度、特定化學(xué)成分或氣體的存在、運動(dòng)、灰塵顆粒的存在等）轉換為電信號來(lái)檢測、測量或指示它們的裝置。當傳感器感知并發(fā)送信息時(shí)，執行器被激活并開(kāi)始運作。執行器接收信號并設置其所需的動(dòng)作，以便能在環(huán)境中采取行動(dòng)。

智能傳感器是指能夠對外界環(huán)境信息進(jìn)行感知、采集并自主判斷、分析和處理的智能化傳感器件。智能傳感器具有信息采集、處理、交換、存儲和傳輸功能的多元件集成電路，是集傳感器、通信模塊、微處理器、驅動(dòng)與接口，以及軟件算法于一體的系統級器件，具有自學(xué)習、自診斷和自補償能力，以及感知融合和靈活的通信能力。

與一般傳感器相比，智能傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)：

自檢、自校準和自診斷：自診斷功能在接通電源時(shí)進(jìn)行自檢，并通過(guò)診斷測試來(lái)確定組件是否出現故障。此外，還可以根據使用時(shí)間在線(xiàn)修正，微處理器利用存儲的測量特性數據進(jìn)行比對驗證。感應融合：智能傳感器可同時(shí)測量多個(gè)物理量和化學(xué)量，給出能更全面反映物質(zhì)運動(dòng)規律的信息。例如，融合液體傳感器可以同時(shí)測量介質(zhì)的溫度、流量、壓力和密度。如何機械傳感器可以同時(shí)測量物體某一點(diǎn)的三維振動(dòng)加速度、速度、位移等。精度高：智能傳感器具有信息處理功能，不僅可以通過(guò)軟件校正各種確定性系統誤差，還可以適當補償隨機誤差、降低噪聲，從而大大提高傳感器精度。可靠性高：集成的傳感器系統消除了傳統結構的一些不可靠因素，提高了整個(gè)系統的抗干擾性能。同時(shí)還具有診斷、校準和數據存儲功能，穩定性好。性?xún)r(jià)比高：在同等精度要求下，多功能智能傳感器的性?xún)r(jià)比明顯高于功能單一的普通傳感器，尤其是在集成更便宜的微控制器之后。功能多樣化：智能傳感器可實(shí)現多傳感器多參數綜合測量，通過(guò)編程擴大測量和使用范圍；具有一定的自適應能力，可根據檢測對象或條件的變化，相應地改變輸出數據的范圍形式；具有數字通訊接口功能，可直接發(fā)送到遠程計算機進(jìn)行處理；具有多種數據輸出形式，適用于各種應用系統。信號歸一化：傳感器的模擬信號通過(guò)放大器歸一化，然后通過(guò)模數轉換器轉換成數字信號。微處理器又以串行、并行、頻率、相位和脈沖等多種數字傳輸形式進(jìn)行數字歸一化。

智能傳感器的需求增長(cháng)驅動(dòng)力主要包括：

物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的日益普及汽車(chē)電動(dòng)化和智能化趨勢可穿戴消費電子產(chǎn)品的流行傳感器技術(shù)和MEMS制造工藝的進(jìn)步智能手機中各種傳感器的用量越來(lái)越多（比如CMOS圖像傳感器）工業(yè)自動(dòng)化和智能制造的強勁需求智慧城市、交通和樓宇的智能化

根據Allied Market Research報告，從2020到2027年，全球智能傳感器市場(chǎng)將以18.6%的復合年增長(cháng)率（CAGR）增長(cháng)，2027年將達到1436.5億美元。其中汽車(chē)行業(yè)是全球智能傳感器最大的應用市場(chǎng)，約占四分之一。在2020-2027年的預測期內，汽車(chē)智能傳感器市場(chǎng)增長(cháng)率預計將達到21.7%。此外，可穿戴設備和健康醫療應用將為智能傳感器帶來(lái)短期的增長(cháng)機遇。

從技術(shù)角度看，微機電系統（MEMS）占據了超過(guò)50%的市場(chǎng)份額。在預測期內，納米機電系統（NEMS）有望成為增長(cháng)最快的產(chǎn)品類(lèi)型，但是MEMS技術(shù)仍將保持主導地位。阻礙市場(chǎng)增長(cháng)的因素之一是，設備中的集成智能傳感器會(huì )縮短這些設備的使用壽命。

十大物聯(lián)網(wǎng)應用的智能傳感器技術(shù)趨勢

物聯(lián)網(wǎng)的快速增長(cháng)和普及帶動(dòng)了智能傳感器的強勁需求，下面我們列出10大物聯(lián)網(wǎng)應用場(chǎng)景，來(lái)探討一下智能傳感器在每個(gè)應用領(lǐng)域的技術(shù)趨勢。

智能可穿戴智能家居智慧城市智能交通智能電網(wǎng)智能樓宇智慧農業(yè)智慧醫療環(huán)境監測

10.智能制造

智能可穿戴設備

在很多可穿戴設備中，傳感器都是核心器件，也是設備的主要價(jià)值訴求。例如，智能手表和智能手環(huán)是圍繞提供人體健康追蹤和運動(dòng)數據而構建的產(chǎn)品，并逐漸朝著(zhù)與醫療保健相關(guān)的方向發(fā)展。

虛擬現實(shí)、增強現實(shí)和混合現實(shí)（VR/AR/MR）設備依靠一整套傳感器（包括RGB攝像頭、慣導、3D攝像頭、力度/壓力傳感器等組合），使得用戶(hù)能夠與周?chē)h(huán)境及虛擬內容進(jìn)行交互。其它可穿戴產(chǎn)品類(lèi)別（例如電子皮膚貼片、TWS耳機、智能服裝等）也都相似，需要一套核心傳感器實(shí)現人與環(huán)境交互。

智能可穿戴設備包括五大模塊：處理器和存儲器、電源、無(wú)線(xiàn)通信、傳感器、執行器。其中，傳感器是五大模塊的創(chuàng )新要素，是人與物溝通的芯。得益于傳感器技術(shù)的進(jìn)步，可穿戴設備現在可以實(shí)現更精準的數據監測。

可穿戴設備中集成了很多種傳感器，其中主要包括：

運動(dòng)型傳感器：包括陀螺儀、加速度計、壓力傳感器和磁力計等。它們主要用在手環(huán)等設備中，主要功能是在智能設備中完成運動(dòng)監測、導航和人機交互。通過(guò)運動(dòng)型傳感器隨時(shí)記錄和分析人體活動(dòng)情況，用戶(hù)就可以知道自己跑步的步數、騎車(chē)的距離、睡眠時(shí)間和能量的消耗等運動(dòng)和身體數據。生物型傳感器：包括血糖傳感器、血壓傳感器、心電傳感器、體溫傳感器、腦電波傳感器、肌電傳感器等。主要用于醫療電子設備中，例如血壓計等。這里設備利用生物傳感器采集人體信號，經(jīng)過(guò)信號處理來(lái)完成健康預警和病情的監控功能。環(huán)境傳感器：包括溫濕度傳感器、紫外線(xiàn)傳感器、顆粒物傳感器、氣體傳感器、pH傳感器、氣壓傳感器等，可用于PM2.5便攜式檢測儀、口罩、便攜式個(gè)人綜合環(huán)境監測終端等設備中，通過(guò)測試環(huán)境數據完成環(huán)境監測、天氣預報和健康提醒。

智能家居

智能家居（Smart Home）是以住宅為載體，將安防監控、家電控制、燈光控制、背景音樂(lè )、語(yǔ)音聲控融為一體，通過(guò)綜合布線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò )通信、安全防范、自動(dòng)控制和音視頻等技術(shù)將家居生活有關(guān)的設備智能地聯(lián)系起來(lái)，以集中管理，從而提供更具便捷性、舒適性、安全性、節能性的家庭生活環(huán)境。

這些智能家居設備都離不開(kāi)一個(gè)重要的配件，就是傳感器。智能家居系統由傳感器、執行器、控制中樞、通信網(wǎng)絡(luò )等部分組成，通過(guò)各種類(lèi)型的傳感器獲取室內環(huán)境的各種數據，目前在家庭中使用比較多的傳感器有以下幾種：

溫度傳感器：在智能家居中可以保證室溫的恒定。溫度傳感器可以根據季節的變化或者用戶(hù)的需求來(lái)調整溫度。通過(guò)溫度傳感器可以采集溫度信息，將溫度的信息傳遞給計算機系統，繼而通過(guò)中央控制體系傳輸給空調，實(shí)現智能家居的溫度控制。圖像傳感器：在智能家居系統中，通過(guò)PC端的監控，可以將信息發(fā)送給用戶(hù)的手機或者電腦，實(shí)現遠程監控。在智能監控中，利用圖像傳感器可以進(jìn)行光電轉換。攝像頭主要由CCD或CMOS傳感器組成，實(shí)現對智能家居的全面控制。光電傳感器：通過(guò)光電傳感器可以實(shí)現對智能家居的全面控制。利用光阻可以設計自動(dòng)照明燈，通過(guò)紅外線(xiàn)感應系統，可以實(shí)現對居家的便利化照明，不需要人為進(jìn)行控制。另外，在光電傳感器的運用中，通過(guò)紅外線(xiàn)傳感器可以實(shí)現對水龍頭、溫度計濕度等多種條件的控制，這樣可以節約相應的資源，且會(huì )提升用戶(hù)的享受。空氣傳感器：空氣傳感器則可以為用戶(hù)實(shí)時(shí)監測監控的環(huán)境，一旦超出安全指標即可觸發(fā)家中的空氣凈化設備來(lái)凈化空氣，為家人營(yíng)造健康的空氣環(huán)境?？諝鈧鞲衅骺汕度敫鞣N與空氣中懸浮顆粒物濃度相關(guān)的儀器儀表或環(huán)境改善設備，實(shí)時(shí)監測空氣質(zhì)量。

智慧城市

智慧城市是指使用信息和通信技術(shù)（ICT）框架來(lái)改善城市管理并鼓勵經(jīng)濟增長(cháng)的城市。ICT與連接的網(wǎng)絡(luò )（IoT）進(jìn)行交互，它可以接收，分析和傳輸有關(guān)當前狀況和事件的數據。物聯(lián)網(wǎng)包括可城市更高效或更易訪(fǎng)問(wèn)的任何設備，包括手機、智能車(chē)輛、安全攝像機，以及嵌入在道路中的傳感器等。

智慧城市的三個(gè)主要特征是：物理和技術(shù)基礎設施、環(huán)境監測和響應能力，以及為公民提供的智慧服務(wù)。

一個(gè)智慧的城市由三個(gè)層次構成。首先是技術(shù)基礎，其中包括大量的智能手機和通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò )連接的傳感器；第二層由特定應用組成，要將原始數據轉換為警報、洞察和行動(dòng)都需要適當的工具；第三層是城市、企業(yè)和公眾的利用情況。許多應用只有在被廣泛采用并設法改變行為的情況下才能成功，比如引導人們在下班時(shí)間使用公共交通、改變路線(xiàn)、減少能源和水的消耗，或在一天中的不同時(shí)間段使用，以及通過(guò)預防性自我保健減少醫療保健系統的壓力等。

▲麥肯錫全球分析機構提出的智慧城市三個(gè)層次

在智慧城市中，傳感器、攝像頭、無(wú)線(xiàn)設備和數據中心的網(wǎng)絡(luò )構成了關(guān)鍵的基礎架構。其中傳感是智能基礎架構的核心，傳感器是城市景觀(guān)中隱藏但無(wú)處不在的組成部分，是任何智能控制系統的重要組成部分。

傳感器網(wǎng)絡(luò )包括聲學(xué)、激光雷達、雷達、3D攝像頭傳感器、環(huán)境傳感器、流量傳感器、氣體傳感器以及濕度和溫度傳感器等。集成的傳感器系統有助于與應用和集中式平臺建立無(wú)縫互連的網(wǎng)絡(luò )。

為特定目的而建立的傳感器網(wǎng)絡(luò )（例如路燈）可以啟用其他幾個(gè)連接的應用，例如環(huán)境監控、公共安全，這種集中式網(wǎng)絡(luò )將有助于減少重復的投資成本，并且不需要多個(gè)單獨的復雜網(wǎng)絡(luò )。

未來(lái)智慧城市主要利用四大傳感器技術(shù)來(lái)擴展其智慧功能——電子傳感器、紅外傳感器、熱傳感器以及接近傳感器和激光雷達傳感器。

電子傳感器：電子傳感器部署在環(huán)境監視傳感器和速度計傳感器中，這些傳感器通常部署在智慧城市網(wǎng)絡(luò )中以執行各種任務(wù)，例如監視電源和電流水平以進(jìn)行故障檢測。紅外傳感器：紅外傳感器有助于在動(dòng)態(tài)和不穩定的環(huán)境中無(wú)偏見(jiàn)地生成數據，從而有助于智慧城市中的決策。雷達傳感器可利用復雜的計算機數據來(lái)分析重要的現場(chǎng)信息。熱傳感器：熱傳感器對能量分布進(jìn)行精確跟蹤，而其他智能傳感器則可以管理需求側能量。因此，智能電網(wǎng)傳感器有助于提高能源效率。接近傳感器和激光雷達傳感器：幫助開(kāi)發(fā)自動(dòng)車(chē)輛系統，這對于使城市完全智能化至關(guān)重要。

智能交通

智能交通就是利用各種智能技術(shù)和裝備，推動(dòng)交通的數字化、網(wǎng)聯(lián)化和智能化。其中，網(wǎng)聯(lián)化對于智能交通的發(fā)展至關(guān)重要。利用物聯(lián)網(wǎng)，可以讓交通各環(huán)節和各方面成功聯(lián)網(wǎng)，不僅能有效增強交通監管、升級交通服務(wù)，同時(shí)還能進(jìn)一步完善現有交通業(yè)態(tài)。

智能交通系統(ITS)應用在城市交通中主要體現在微觀(guān)的交通信息采集、交通控制和誘導等方面，通過(guò)提高對交通信息的有效使用和管理來(lái)提高交通系統的效 率，主要是由信息采集輸入、策略控制、輸出執行、各子系統間數據傳輸與通信等子系統組成。

信息采集子系統通過(guò)傳感器采集車(chē)輛和路面信息，策略控制子系統根據設定的目標(如通行量最大、或平均候車(chē)時(shí)間最短等)運用計算方法(例如模糊控制、遺傳算法等)計算出最佳方案，并輸出控制信號給執行子系統(一般是交通信號控制器)，以引導和控制車(chē)輛的通行，達到預設的目標。

在智能交通系統里，傳感器就如同人的五官一樣，發(fā)揮著(zhù)不可替代的重要作用，并且在交通運輸的各個(gè)領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。例如，由無(wú)線(xiàn)傳感器構成的傳感網(wǎng)絡(luò )具備優(yōu)良特性，可以為智能交通系統的信息采集提供一種有效手段，而且可以檢測路口各個(gè)方向上的車(chē)輛，并根據監測結果，改進(jìn)簡(jiǎn)化、改進(jìn)信號控制算法并提高交通效率。

此外，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )還可以應用于執行子系統中的控制子系統和引導子系統等方面，如改進(jìn)信號控制器，實(shí)現智能交通系統的公交優(yōu)先功能。而位置傳感器能夠有助實(shí)現節能、減排等功能。

傳感器除了能幫助追蹤高速公路實(shí)時(shí)路況之外，還能提供駕駛行駛時(shí)間的預測數據，這些數據將會(huì )以動(dòng)態(tài)消息標志(DMS)陳列在高速公路的上方供駕駛參考。大量數據亦有助于交通規劃，為未來(lái)的高速公路改善計劃與決策提供更多有利信息，助力智能交通行業(yè)的建設。

智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是通過(guò)信息化手段實(shí)現能源資源開(kāi)發(fā)、轉換（發(fā)電）、輸電、配電、供電、售電及用電的電網(wǎng)系統，通過(guò)智能管理可以實(shí)現精確供電、互補供電、提高能源利用率、供電安全，以及節省用電的目標。

智能電網(wǎng)的好處在于減少二氧化碳排放、節約能源和減少停電，而建立智能電網(wǎng)所需的主要投入都花費在終端電力分布系統上，以及電力設施上的終端信息系統，其中很大一部分投資在傳感器網(wǎng)絡(luò )上面。

IHS報告顯示，智能電網(wǎng)相關(guān)傳感器的市場(chǎng)從2014年到2021年增長(cháng)近10倍，達到3.5億美元。傳感器網(wǎng)絡(luò )建設是智能電網(wǎng)改造的重要組成部分，關(guān)鍵是傳感器引入各級網(wǎng)格的層次結構。

WSN（無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )）的感知層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層是智能電網(wǎng)構成的三個(gè)層面。其中，感知層包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫(xiě)器、攝像頭、各種傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò )（指由大量各類(lèi)傳感器節點(diǎn)組成的自治網(wǎng)絡(luò )，具有自組織、自愈合的特點(diǎn)），WSN感知層的主要作用是感知和識別物體，采集并捕獲信息。

智能樓宇

智能樓宇不同于智能家居，專(zhuān)指辦公大樓、購物中心和酒店等非住宅建筑。這些建筑物中的設備都連有傳感器，可以提供能源消耗信息，并自動(dòng)做出優(yōu)化運營(yíng)的決策。一系列聯(lián)網(wǎng)傳感器可收集環(huán)境信息，以及與樓宇運行和使用情況有關(guān)的數據。

這些信息既可在邊緣（邊緣計算）處進(jìn)行處理，也可發(fā)送到到本地或云端運行的中央BMS系統。這些信息再被用于觸發(fā)自動(dòng)操作，以便對建筑物內的HVAC系統、照明系統、百葉窗和許多其他設備做出調整。

利用傳感器、執行器和控制器在不同子系統之間建立交叉互聯(lián)，建筑物即可實(shí)現智能化。如果把互聯(lián)比作智能樓宇的骨架，那么實(shí)際設備和控制裝置則相當于建筑物的肌肉和大腦。

智能組件之間的這種交互，能夠根據室內空氣質(zhì)量（IAQ）和室內二氧化碳濃度來(lái)控制通風(fēng)系統。照明系統也可根據是否有人存在及室內亮度等附加因素予以自動(dòng)調整，這樣可以顯著(zhù)降低能源消耗，同時(shí)提高使用者的舒適度和幸福感。

傳感器在設備狀態(tài)監測中起著(zhù)決定性的作用。安裝在設備內部或外部的傳感器，可以收集反映設備運行狀況的各種參數的數據。例如，在HVAC設備中使用氣壓傳感器進(jìn)行氣流監測，在電機驅動(dòng)器中使用電流傳感器進(jìn)行電流測量，或者使用微機電系統（MEMS）麥克風(fēng)進(jìn)行聲音異常和振動(dòng)測量。這些傳感器可以實(shí)時(shí)地檢測出偏離預定最佳狀態(tài)的狀況。

HVAC設備只是作為一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明傳感器如何能夠幫助實(shí)現狀態(tài)監測和預測性維護，從而為樓宇經(jīng)營(yíng)者、租戶(hù)和設備制造商發(fā)掘更多附加價(jià)值。對于電梯、閥門(mén)和照明等其他關(guān)鍵的子系統而言，相關(guān)半導體解決方案和先進(jìn)的軟件智能可解決維護問(wèn)題并提供深入洞見(jiàn)。

智能制造

智能傳感在制造過(guò)程中的典型應用之一，體現在機械制造行業(yè)廣泛采用的數控機床中?，F代數控機床在檢測位移、位置、速度、壓力等方面均部署了高性能傳感器，能夠對加工狀態(tài)、刀具狀態(tài)、磨損情況以及能耗等過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，以實(shí)現靈活的誤差補償與自校正，實(shí)現數控機床智能化的發(fā)展趨勢。此外，基于視覺(jué)傳感器的可視化監控技術(shù)的采用，使得數控機床的智能監控變得更加便捷。

汽車(chē)車(chē)門(mén)檢測（圖片來(lái)源：e-works）

汽車(chē)制造行業(yè)應用智能傳感也較多。以基于光學(xué)傳感的機器視覺(jué)為例，在工業(yè)領(lǐng)域的三大主要應用有視覺(jué)測量、視覺(jué)引導和視覺(jué)檢測。

在汽車(chē)制造行業(yè)，視覺(jué)測量技術(shù)通過(guò)測量產(chǎn)品關(guān)鍵尺寸、表面質(zhì)量、裝配效果等，可以確保出廠(chǎng)產(chǎn)品合格；視覺(jué)引導技術(shù)通過(guò)引導機器完成自動(dòng)化搬運、最佳匹配裝配、精確制孔等，可以顯著(zhù)提升制造效率和車(chē)身裝配質(zhì)量；視覺(jué)檢測技術(shù)可以監控車(chē)身制造工藝的穩定性，同時(shí)也可以用于保證產(chǎn)品的完整性和可追溯性，有利于降低制造成本。

高端裝備行業(yè)的傳感器多應用在設備運維與健康管理環(huán)節。如航空發(fā)動(dòng)機裝備的智能傳感器，使控制系統具備故障自診斷、故障處理能力，提高了系統應對復雜環(huán)境和精確控制的能力。

基于智能傳感技術(shù)，綜合多領(lǐng)域建模技術(shù)和新型信息技術(shù)，可以構建出可精確模擬物理實(shí)體的數字孿生體，該模型能反應系統的物理特性和應對環(huán)境的多變特性，實(shí)現發(fā)動(dòng)機的性能評估、故障診斷、壽命預測等，同時(shí)基于全生命周期多維反饋數據源，在行為狀態(tài)空間迅速學(xué)習和自主模擬，預測對安全事件的響應，并通過(guò)物理實(shí)體與數字實(shí)體的交互數據對比，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題，激活自修復機制，減輕損傷和退化，有效避免具有致命損傷的系統行為。

在工業(yè)電子領(lǐng)域，生產(chǎn)、搬運、檢測和維護等方面均涉及智能傳感器，如機械臂、AGV導航車(chē)、AOI檢測等裝備。在消費電子和醫療電子產(chǎn)品領(lǐng)域，智能傳感器的應用更具多樣化。如智能手機中比較常見(jiàn)的智能傳感器有距離傳感器、光線(xiàn)傳感器、重力傳感器、圖像傳感器、三軸陀螺儀和電子羅盤(pán)等。

可穿戴設備最基本的功能就是通過(guò)傳感器實(shí)現運動(dòng)傳感，通常內置MEMS加速度計、心率傳感器、脈搏傳感器、陀螺儀、MEMS麥克風(fēng)等多種傳感器。智能家居（如掃地機器人、洗衣機等）涉及位置傳感器、接近傳感器、液位傳感器、流量和速度控制、環(huán)境監測、安防感應等傳感器等技術(shù)。

智慧農業(yè)

智慧農業(yè)也稱(chēng)為精準農業(yè)，可以使用最少的資源（例如水、肥料和種子）來(lái)實(shí)現最大化產(chǎn)量。通過(guò)部署傳感器和測繪田地，農業(yè)工作者開(kāi)始從微觀(guān)角度了解農作物生長(cháng)過(guò)程、科學(xué)地節約資源并減少對環(huán)境的影響。

精確農業(yè)中使用了許多傳感技術(shù)，它們提供的數據可幫助監測和優(yōu)化農作物，并適應不斷變化的環(huán)境因素，其中包括：

位置傳感器：使用來(lái)自GPS衛星的信號來(lái)確定緯度、經(jīng)度和高度。三角定位至少需要三顆衛星。精確定位是精準農業(yè)的基石。光學(xué)傳感器：使用光來(lái)測量土壤特性。傳感器在近紅外、中紅外和偏振光譜中測量不同頻率的光反射率，可以放置在諸如無(wú)人機甚至衛星之類(lèi)的車(chē)輛或高空平臺上來(lái)測量下方的土壤。土壤反射率和植物顏色數據只是光學(xué)傳感器的兩個(gè)變量，可以進(jìn)行匯總和處理。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出光學(xué)傳感器來(lái)確定土壤中的粘土，有機物和水分含量。電化學(xué)傳感器：可提供精密農業(yè)所需的關(guān)鍵信息，比如pH值和土壤養分水平。傳感器電極通過(guò)檢測土壤中的特定離子來(lái)工作。當前，安裝在專(zhuān)門(mén)設計的滑板上的傳感器可幫助收集，處理和繪制土壤化學(xué)數據。機械傳感器：可測量土壤壓實(shí)度或機械阻力。傳感器使用一個(gè)探頭，該探頭可穿透土壤并通過(guò)稱(chēng)重傳感器或應變儀記錄電阻。這種技術(shù)的類(lèi)似形式用于大型拖拉機，以預測地面接合設備的牽引要求。像霍尼韋爾 FSG15N1A這樣的張力計可檢測根系在吸水過(guò)程中所使用的力，這對于灌溉干預非常有用。土壤濕度傳感器：通過(guò)測量土壤中的介電常數（電特性隨存在的水分含量而變化）來(lái)評估水分含量。氣流傳感器：測量土壤的透氣性。測量可以在單個(gè)位置進(jìn)行，也可以在運動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行。期望的輸出是將預定量的空氣以預定深度推入地面所需的壓力。各種類(lèi)型的土壤特性，包括壓實(shí)度，結構，土壤類(lèi)型和濕度，都會(huì )產(chǎn)生獨特的識別特征。

智慧醫療

醫療傳感器經(jīng)常被用于造價(jià)高昂的醫療器械，因此醫療電子傳感器是具有高價(jià)值的一類(lèi)傳感器。醫用傳感器主要按工作原理和應用形式進(jìn)行分類(lèi)。

按照工作原理，主要分為：物理傳感器、 化學(xué)傳感器、生物傳感器，以及生物電極傳感器。按照應用形式，主要分為：植入式傳感器、暫時(shí)植入式傳感器、體外傳感器、用于外部設備傳感器、可食用傳感器。

隨著(zhù)材料技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，柔性基質(zhì)材料以其柔韌、可彎曲、延展、可穿戴等優(yōu)勢逐步進(jìn)入醫療市場(chǎng)。

柔性傳感器兼具柔性基質(zhì)材料的優(yōu)點(diǎn)與人體相適應，不論是可穿戴設備還是植入設備都有著(zhù)非常好的適應性。柔性傳感器可用于智能創(chuàng )可貼、智能繃帶、柔性血氧計，以及柔性可穿戴離子型濕度傳感器等。

可植入傳感器是近年來(lái)出現的新型傳感器，具有體積小、重量輕、生物相容性強等特征?？芍踩雮鞲衅饕话阕约汗╇姴⒗脽o(wú)線(xiàn)技術(shù)傳輸。與可消化傳感器不同的是，可植入傳感器通常植入皮下或器官中，獲取用戶(hù)的電生理或化學(xué)信號進(jìn)行傳輸，重要用途在于精準監控生理信號有助于實(shí)現個(gè)性化醫療。

傳統的可植入傳感器的難點(diǎn)是傳感器本身不可降解長(cháng)期存在體內損害體內周?chē)M織或細胞造成二次感染，手術(shù)取出也會(huì )造成二次傷害，近年來(lái)生物降解的可植入傳感器也開(kāi)始被采用。

環(huán)境檢測

傳感器技術(shù)在環(huán)境檢測中的應用體現在兩個(gè)方面：與檢測物質(zhì)中的污染物發(fā)生物理或化學(xué)反應，判斷檢測物質(zhì)中是否存在污染物；把化學(xué)信號轉化為電信號。傳感器技術(shù)的應用在很大程度上提升了環(huán)境檢測結果的可信度。

根據檢測方式的不同，可將傳感器技術(shù)分為光學(xué)傳感器和電化學(xué)傳感器；根據反應機理的不同，可分為生物傳感器和免疫傳感器；根據檢測對象的不同，可分為液體傳感器和氣體傳感器。

生物傳感器的基本原理是將功能基因、抗體等生物材料作為敏感材料，利用信號采集裝置采集生物化學(xué)信息，分析轉化為電信號的生物化學(xué)信息。

隨著(zhù)生物傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，敏感材料和傳感器元件越來(lái)越多，有助于準確識別環(huán)境中更多的污染物質(zhì)。

與常規傳感器相比，生物傳感器具有更強的選擇性，操作也更加便捷，測試速度更加快速，結果也更為準確。生物傳感器技術(shù)大多應用在大氣環(huán)境檢測中，包括：

二氧化硫檢測。利用氧電極與含有亞硫酸鹽氧化酶的肝微粒體構筑生物傳感器，以雨水為對象，通過(guò)測定亞硫酸鹽濃度檢測大氣環(huán)境中二氧化硫的含量。傳感器中設置的微粒體能夠氧化亞硫酸鹽，消耗一定的氧氣后，可降低低氧電極周?chē)娜芙庋鯘舛?，帶?dòng)傳感器內電流的波動(dòng)，以間接方式反映亞硫酸鹽濃度，該方法在重現性和準確性方面有明顯優(yōu)勢。二氧化氮檢測。多孔氣體滲透膜與固定消化細菌和氧電極配合構建生物傳感器，硝化細菌對亞硝酸鹽進(jìn)行硝化，使生物傳感器具備呼吸活性，保證了檢測效果的可靠性和準確性。

水體環(huán)境的檢測是通過(guò)液體傳感器技術(shù)實(shí)現的，液體傳感器技術(shù)能夠檢測水體中的各種污染物。目前來(lái)看，水環(huán)境污染的主要污染物有兩種：有機物污染和無(wú)機物污染。

這些污染物絕大多數是人類(lèi)生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的，污染物排放超出環(huán)境承受能力，引起水體污染。液體傳感器技術(shù)在水環(huán)境檢測中的應用主要體現在以下兩個(gè)方面：

重金屬離子檢測：水環(huán)境污染中重金屬污染問(wèn)題尤其突出，比較常見(jiàn)的重金屬物污染物有鉛、汞等，這些污染物對人體危害巨大，且無(wú)法完全去除，一旦進(jìn)入水體，將會(huì )引起嚴重后果。農藥殘留物檢測：農藥中有多種有害化學(xué)成分，發(fā)生殘留后，會(huì )通過(guò)食物進(jìn)入到人體，對人體產(chǎn)生嚴重影響。液體傳感器技術(shù)通過(guò)鈷-苯二甲藍染料同三嗪類(lèi)除草劑的化學(xué)反應，檢測水體中是否存在農藥。

氣體傳感器能夠檢測大氣環(huán)境中的氮氧化物以及含硫氧化物，該方法操作簡(jiǎn)單，檢測效果良好。氣體傳感器的基本原理：氣體通過(guò)傳感器探頭時(shí)，探頭收集和分析氣體的相關(guān)信息，將獲得的氣體體積分數轉化為電信號，通過(guò)分析判斷是否存在污染物質(zhì)。

以氮氧化物為例，利用氣體傳感器技術(shù)檢測氮氧化物時(shí)，通常利用金屬氧化物半導體對其進(jìn)行檢測，目前研究人員又提出了更為先進(jìn)的技術(shù)，例如傳感器將鉑作為電極，離子轉換器采用的是氧化釔和氧化鋯，檢測廢氣時(shí)，只需將其放在排放口位置，待數據收集后，便可準確檢測出氮氧化物的含量。

結語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為傳感器帶來(lái)了海量的需求，這個(gè)世界從來(lái)沒(méi)有一個(gè)時(shí)代像現在這樣渴望各種傳感器。

2015年，日本電子原料和磁材料巨頭TDK看中物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，押注重要的底層器件傳感器，并購了應美盛、Epcos等全球傳感器大企，因此造就了TDK今日傳感器業(yè)務(wù)的爆發(fā)，成為其業(yè)務(wù)增長(cháng)的重要支柱。

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代剛剛開(kāi)始，傳感器走向了舞臺的中央，我們中國傳感器企業(yè)要把握好這次契機。

參考來(lái)源：

1. Allied Market Research

2. 傳感器專(zhuān)家網(wǎng)

3. Techbriefs

責編：Steve

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來(lái)源：電子工程專(zhuān)輯

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