物聯網和智能工業傳感器分類和發展概況

傳感器技術相當于物聯網的“耳朵”，主要負責接受物體和環境的“聲音”。如果沒有傳感器對信息進行采集，那么接下來的控制就無法實現。信息的采集具體來說就是將溫度、濕度、光線、電壓、電流等被測量轉換成可用的輸出信號。但是物聯網設備經常會處于自然惡劣環境中，傳感器會受到環境惡劣的考驗，因此對傳感器技術的要求會更加嚴格。目前傳感器主要分為超聲波傳感器、紅外線傳感器、激光掃描儀、毫米波雷達以及立體視覺攝像頭，各自優劣勢如下表：

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電路。

傳感器是數據的采集入口，是物聯網、智能工業、智能設備、無人駕駛等的“心臟”。

傳感器應用領域：

1. 工業領域：傳感器是實現工業自動檢測和控制的首要環節。和消費電子等民用領域相比，工業環境對傳感器的要求更高，在其精度、穩定性、抗震動和抗沖擊性方面要求更為苛刻。工業傳感器分為光電、熱敏、氣敏、力敏、磁敏、聲敏、濕敏等不同類別；

2. 消費電子：消費電子領域以智能手機的應用多為主；

3. 通信電子：射頻傳感器等；

4. 汽車電子：多功能傳感設備高精要求；

5. 物聯網；

6. 醫療保健。

國內傳感器技術發展與創新的重點在材料、結構和性能改進3個方面。材料：敏感材料從液態向半固態、固態方向發展；結構：結構向小型化、集成化、模塊化、智能化方向發展；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、壽命長久方向發展；技術：產品正逐漸向MEMS技術、無線數據傳輸技術、紅外技術、新材料技術、納米技術、陶瓷技術、薄膜技術、光纖技術、激光技術、復合傳感器技術、多學科交叉融合的方向發展。

由于世界各國普遍重視和投入開發，傳感器發展十分迅速。目前世界上從事傳感器研制生產單位已超過6500家。美國、歐洲、俄羅斯各自從事傳感器研究和生產廠家1000余家，日本有800余家。

近年來，全球傳感器市場一直保持快速增長，隨著經濟環境的持續好轉，市場對傳感器的需求將不斷增多。我國傳感器市場也持續快速增長，年均增長速度超過20%。

2017年12月工信部發布傳感器產業三年行動指南，預計2021年市場規模將達到5937億元，傳感器技術已經成為國家發展的重中之重。

從產品結構來看，CMOS圖像傳感器占據傳感器市場的29%，MEMS傳感器占20%的市場，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、軍事上有著遠距離探測和信息傳遞的應用，分別占比16%和11%。

從應用領域來看，工業、汽車電子、通信電子、消費電子四部分是傳感器最大的市場。國內工業和汽車電子產品領域的傳感器占比約42%左右，而發展最快的是汽車電子和通信電子應用市場。

傳感器的增長浪潮主要分為三波，第一波是汽車電子，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電子，需要檢測光線、聲音以及震動等多個物理量，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小；物聯網的發展對傳感器需求帶來新一波的浪潮，進入萬物互聯的時代，物聯網產品接入數預計將出現量級上的增長，傳感器重心逐漸轉向體積小、功耗低的MEMS傳感器領域發展，對技術要求也相應提高。

根據YoleDevelopment研究報告對2021年傳感器的整體市場規模的預測可看到，其中占比靠前的細分市場包括CIS、指紋識別、3D攝像頭以及硅麥克風。

預計到2023年，傳感器的整體市場將超過1000億美元，其中規模最大的為RF及CIS領域，規模將達到225億美元及215億美元，主要的市場推動因素是5G來臨及其帶來的車聯網應用。