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传感器--工业4.0的幕后英雄!

返回列表 来源:脉电科技发布时间:2017-01-10 关注:

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传感器处于整个物联网系统的最底层,即感知层,是物联网的核心技术与根基。万物互联时代的到来,给传感器产业注入了“兴奋剂”。传感器越来越多地被应用到社会发展及人类生活的各个领域,可谓“遍地开花”。

 

而我国传感器产业总体处于中低端水平,我们应该正视挑战、积极推动产业转型升级。期待中国传感器产业跻身世界前列的那一天。

 

 

物联网不断发展为传感器产业注入“兴奋剂”

 

美/日/德主导传感器市场

 

 

2014年统计数据显示,少数经济发达国家占据了传感器市场70%以上份额。未来,随着中国、印度、巴西等发展中国家经济的持续增长,对传感器的需求也将大幅增加,市场有巨大的发展潜力。

 

全球传感器市场规模

 

 

全球传感器市场一直保持快速增长,2011年受全球经济下滑的影响,传感器市场增速下滑。随着全球市场的逐步复苏,市场对传感器的需求不断增加。

 

中国传感器市场规模

 

我国传感器产业整体素质参差不齐,高端产品自给率不足,且小型企业占比近七成,产品以低端为主,高端产品主要靠进口。

 

全球MEMS市场产值现状及未来预测

 

近几年,全球MEMS传感器产品需求增势迅猛,2014年MEMS传感器市场规模超过130亿美元,平均12%-13%的增长率,2020年MEMS传感器市场预计将达到300亿美元。

 

传感器应用“遍地开花”

 

 

传感器在可穿戴设备的应用

 

如可穿戴设备安装各类传感器来检测和测量心率、汗液、温度、睡眠、卡路里、GPS坐标、血压、UV紫外线和葡萄糖水平。已经形成市场的这类传感器设备,目前主要集中在三大块:

 

1、运动传感器,包括加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器等;

 

2、生物传感器,包括血糖传感器、血压传感器、心电传感器等;

 

3、环境传感器,包括温湿度传感器、气体传感器、PH传感器等。

 

传感器在汽车工业的应用

 

众所周知,汽车产业90%的革新来自汽车电子的创新。汽车传感器是信息采集分析的前端系统,一般有两种类型:一个是车身感知,包括压力、流量、加速度传感器和陀螺仪等,另一个是环境感知,包括激光雷达、毫米波雷达、摄像头和红外夜视等智能传感设备。下面对汽车上应用的各类传感器做简单介绍:

 

1、水温传感器,用于检测发动机冷却液温度(提供发动机温度信号);

 

2、节气门位置传感器,用于检测发动机的节气门位置(也是用于提供发动机负荷信号);

 

3、爆震传感器,用于检测发动机是否发生爆震;

 

4、进气歧管绝对压力传感器,用于检测进气管内的进气压力;

 

5、空气流量计,用于检测进气空气的质量;

 

6、加速踏板位置传感器,用于检测加速踏板位置;

 

7、轮速传感器,用于检测轮速;

 

8、车速传感器,用于检测车速。

 

此外还有风速传感器、雨量传感器、光照强度传感器、车身高度传感器、燃油液位传感器、燃油温度传感器、机油压力传感器、喷油器升程传感器等等。

 

传感器在工业自动化领域的应用

 

在自动化生产线,各个组成环节都需要传感器进行监控,并把数据反馈给控制中心,以便对出现异常节点进行及时干预,保证工业生产正常进行。

 

传感器在瓶子生产线的应用

 

机械制造行业中,要对机床的静态、动态参数进行检测,从而控制加工质量;在化工、电力等行业中,要随时自动检测生产过程中温度、压力、流量等参数;可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。

 

传感器在消费性电子领域的应用

 

 

如传感器在手机中的应用:

 

重力传感器,在极品飞车、天天跑酷等游戏中有着近乎完美的体现;

 

加速度传感器,例如手机的摇一摇功能就是对手机的加速度进行感应;

 

光线传感器,例如手机的自动调光功能;

 

距离传感器,例如接电话时手机离开耳朵屏幕变亮,手机贴近耳朵屏幕变黑。

 

手机中的传感器数不胜数,很多功能都是利用传感器来实现的。

 

传感器在智能家居领域的应用

 

传统传感器在智能家居领域依旧存在着一些局限性,如组网开销成本巨大。随着无线传感器网络技术的发展与成熟,无线传感器网络产品开始凭借自身独特的优势,开始逐步替代传统有线传感器产品,并渗入到智能家居领域的各个环节,成为市场上的新兴热点。

 

还有诸多其他领域的应用就不一一展开介绍!

 

传感器行业未来发展方向

 

微型化

 

微型传感器是基于半导体集成电路技术发展的MEMS(micro-electro mechanical systems微电子机械系统)技术,利用微机械加工技术将微米级的敏感组件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上,具有体积小、成本低、便于集成等明显优势,并可以提高系统测试精度。

 

现在已经开始用基于MEMS技术的传感器来取代已有的产品。随着微电子加工技术特别是纳米加工技术的进一步发展,传感器技术还将从微型传感器进化到纳米传感器。微型传感器的研制和应用将越来越受到各个领域的青睐。

 

集成化

 

集成传感器的优势是传统传感器无法达到的,它不仅仅是一个简单的传感器,其将辅助电路中的元件与传感元件集成在一块芯片上,使之具有校准、补偿、自诊断和网络通讯的功能。

 

智能化

 

智能化传感器是由一个或多个敏感元件、微处理器、外围控制及通讯电路、智能软件系统相结合的产物,它兼有监测、判断、信息处理等功能。与传统传感器相比,它具有很多特点。

 

例如,它可以确定传感器工作状态,对测量资料进行修正,以便减少环境因素如温度、湿度引起的误差;它可以用软件解决硬件难以解决的问题;它可以完成资料计算与处理工作等。而且智能传感器的精度、量程覆盖范围、信噪比、智能水平、远程可维护性、准确度、稳定性、可靠性和互换性都远高于一般的传感器。

 

柔性化

 

在可穿戴设备2.0时代,穿戴计算和贴身智能成为设计方向。但目前可穿戴设备更多是形态上的变化,无论是产品实用性,还是抗冲击、防盐防水、卫生等等,都还有很长的路要走。其中很大的一个制约因素就是制造材料限制。

 

据美国市场研究机构透明市场研究(Transparency Market Research)公司最新发布的报告显示,到2020年,全球可穿戴传感器市场将以45.2%的复合年均增长率继续成长。Yole Developpement也预测,作为传感器重要组成部分的MEMS传感器产品需求在近年增势迅猛,从2014年起平均以12%-13%的增长率增长,2020年MEMS传感器市场预计将达到300亿美元。