新闻是有分量的

工业4.0革命全面爆发 传感器成幕后推手!

2019-05-31 09:59栏目:评测
TAG:

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

blob.png


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

blob.png

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

blob.png

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

blob.png

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”

blob.png

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:

运动传感器,包括加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器等;

生物传感器,包括血糖传感器、血压传感器、心电传感器等;

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:

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);

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);

爆震传感器,用于检测发动机是否发生爆震;

进气歧管绝对压力传感器,用于检测进气管内的进气压力;

空气流量计,用于检测进气空气的质量;

加速踏板位置传感器,用于检测加速踏板位置;

轮速传感器,用于检测轮速;

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。

blob.png


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

blob.png

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

blob.png

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。

国内传感器行业面临的挑战

如何向中高端转型?

行业巨头谁将冲出重围?

Robert Bosch(罗伯特·博世):

博世MEMS传感器主要用于可穿戴设备、物联网等新应用。主要产品:专业级健康类传感器解决方案BHV250和BHV160、智能三轴加速度计BMA422和BMA455、高性能陀螺仪BMG250和BMG280、可定制编程的9轴运动传感器BMF055。

STmicroelectronicss(意法半导体):

传感器产品包括MEMS(微机电传感器,包括加速度计、陀螺仪、数字罗盘、惯性模块、压力传感器、湿度传感器和麦克风)、智能传感器、Sensor Hub、温度传感器和触摸传感器。

Texas Instruments(德州仪器):

霍尔效应磁传感器、单芯片MEMS温度传感器、压力传感器、指纹传感器、光传感器等,在基于移动反射数字光处理设备的MEMS销售方面表现颇佳。

Avago Technologies(安华高):

产品组合广泛多样,在以下四个主要目标市场中拥有约6500种产品,即:无线通信、有线基础设施、工业和汽车电子产品以及消费品与计算机外围设备。

Knowles Electroincs(楼氏电子):

是先进的微声设备、特种组件以及移动通讯、消费电子、医疗科技、军事/空间和其它工业终端市场的人机界面解决方案的市场领导者和全球供应商。提供精确可靠的产品,包括助听器元件、MEMs(微机电系统)麦克风、扬声器、受话器、传感器、电容器、振荡器等。

歌尔声学:

主营业务为声电器件、光电器件、电子配件及整机类电子产品等的研发、生产与销售,产品广泛应用于智能手机、平板电脑、可穿戴设备等智能移动终端产品及智能家居、汽车电子等领域,主要为3C领域全球顶级厂商提供软硬件产品与服务。

大华股份:

主营安防产品,一体化高清抓拍摄像机采用嵌入式一体化设计,将高清CCD逐行扫描图像传感器、DSP车牌识别单元、图像存储及传输单元设计为一体,实现百万像素高清晰图片的高速抓拍、视频实时录像、车牌识别、存储、检索等功能,是高速图像采集处理技术在高速抓拍领域的综合应用。

航天电子:

产品主要包括:高性能传感器、无线电测量控制系统、特种电子通信、自动跟踪系统和数据收集、传输处理系统、卫星电视广播系统,数字化有线电视网络设备,卫星通信地球站,星上精密机构及结构部件,大型地面工程业务测控站和电子支持设备,以及火箭、卫星、舰船、飞机、核能等产品配套使用的各种电连接器、继电器、电子仪器设备、电缆网及开关设备,GPS/GLONASS/北斗卫星导航应用系统及终端设备等,被广泛地应用于各类型号卫星、火箭运载工具、相应的地面通信测量与控制设备及工业自动化控制设备中。

高德红外:

立足自主创新,积极开展红外光学、成像电路、图象处理、人工智能、机械结构及系统工程等方面的设计与研究,开发出上百款拥有完全知识产权的红外热像系统及高科技光电系统。

青鸟元芯:

专门从事各种微型传感器的研发和生产。公司已经批量生产系列化微型湿度传感器及模块、MEMS压力传感器芯片、MEMS压力传感器、加速度传感器等。