初步认识传感器
小学信息技术传感器体验教案
小学信息技术传感器体验教案传感器是一种能够感知、接收并转换某种物理量或信号的装置,在信息技术教学中,通过让小学生体验传感器,可以增强他们对于科技的兴趣以及对信息技术的理解。
基于此目的,设计了以下小学信息技术传感器体验教案。
一、教学目标1. 了解传感器的基本概念和作用,培养学生对传感技术的兴趣。
2. 通过亲身体验,让学生掌握传感器的简单应用。
3. 培养学生观察和实验的能力。
二、教学准备1. 硬件设备:各种传感器(例如光敏电阻、温度传感器、压力传感器等)、电子模块、面包板、导线等。
2. 软件工具:Arduino编程软件、Processing软件。
三、教学过程1. 导入(10分钟)通过问题引导学生思考:你身边有哪些设备或物品是能够感知周围的环境的?请举例说明。
引导学生思考,初步了解传感器的概念。
2. 了解传感器(15分钟)分小组进行,每组选择一种传感器进行研究,并准备一份简单的介绍。
让学生通过自己的发现和了解来认识不同的传感器。
3. 传感器体验(60分钟)3.1 实验一:光敏电阻(15分钟)学生使用光敏电阻,连接电路并通过Arduino编写程序,实现通过光照强度控制LED灯的亮度。
3.2 实验二:温度传感器(15分钟)学生使用温度传感器,连接电路并通过Arduino编写程序,实现通过温度变化控制LED灯的颜色。
3.3 实验三:压力传感器(15分钟)学生使用压力传感器,连接电路并通过Arduino编写程序,实现通过压力大小控制蜂鸣器的声音大小。
3.4 实验四:声音传感器(15分钟)学生使用声音传感器,连接电路并通过Arduino编写程序,实现通过声音大小控制舵机的转动角度。
4. 总结与展示(20分钟)学生将各小组的实验结果进行总结,并通过Processing软件将实验结果进行可视化展示。
每个小组派一名代表介绍实验过程和展示结果。
五、教学评价通过实验的方式,学生能够了解不同传感器的基本原理、使用方法以及实际应用。
1.传感器及其工作原理学案
选修3----2第六章传感器1.传感器及其工作原理(学案)学习目标1.通过观察一些现象和常见的实例,初步认识传感器。
2.初步认识三种制作传感器的敏感元件。
本节重点认识三种制作传感器的敏感元件。
自主学习1.干簧管是一种__________的传感器。
2.传感器是一种能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等__________,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等__________,或转换为__________的一类元件。
3.光敏电阻能够把__________转换为__________。
4.热敏电阻或金属热电阻能够把__________转换为__________这个电学量。
5.霍尔元件能够把__________转换为__________这个电学量。
学习过程1.实验探究一:目的:引起学生的好奇心。
内容方法:干簧管控制电路的通断。
2.实验探究二:目的:了解光敏电阻对电路的影响。
实验方案设计:对课本的实验进行修改。
使用电池、灵敏电流计、导线、光敏电阻组成电路,用光照光敏电阻时观察电流的变化。
实验分析:电流为什么变化。
实验理解:光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
3.实验探究三:目的:了解热敏电阻对电路的影响。
(同上略)实验小结:介绍光敏电阻、热敏电阻的组成材料及半导体的特性。
4.理论探究:(教师讲解)霍尔元件例题书54页问题与练习第一题(答案见教参)作业书55页问题与练习第二题(答案见教参)自主学习答案1。
能够感知磁场2.非电学量;电学量;电路的通断3.光照强弱这个光学量;电阻这个电学量4.温度这个热学量;电阻5磁感应强度这个磁学量;电压。
2024-2025学年新教材高中物理第5章传感器1认识传感器教案新人教版选择性必修第二册
3.实验器材:
-准备不同类型的传感器实物,如光敏电阻、热敏电阻、压力传感器等,以便于学生观察和学习。
-确保传感器实验套件充足,包括传感器、信号放大器、显示装置等,以便学生进行实际操作。
-准备实验所需的连接线、电源、测量仪器(如万用表)等辅助工具。
3.随堂测试:
-设计针对传感器基础知识、特性参数和实际应用的随堂测试,以评估学生对本节课重点内容的掌握情况。
-分析测试结果,了解学生的知识盲点和理解误区,为后续教学提供参考。
4.实验操作评价:
-观察学生在实验操作中的规范性和安全性,评估学生对实验原理的理解和实验技能的掌握。
-检查实验报告的撰写质量,包括实验数据的记录、分析和结论的推导。
-湿度监测与改善建议:学生需要描述如何使用湿度传感器监测植物生长环境的湿度,并提出根据监测结果调整浇水或增加湿度的措施。
-学会了与他人合作,能够在小组讨论中发挥自己的优势,共同解决问题。
3.情感态度与价值观:
-增强了对物理学科的兴趣,认识到传感器在现代科技中的重要性,激发了进一步学习的欲望。
-培养了创新意识和实践精神,敢于提出自己的观点,勇于尝试新的解决方案。
-提升了环保意识和社会责任感,了解到传感器在环境保护、资源节约等方面的应用价值。
教学评价与反馈
1.课堂表现:
-观察学生在课堂上的参与度、提问回答的积极性和准确性,以及学生对传感器知识点的理解和掌握程度。
-关注学生在课堂上的注意力集中情况,以及他们对传感器案例分析的感兴趣程度。
2.小组讨论成果展示:
-评估各小组讨论的深度和广度,以及提出的解决方案的创新性和实用性。
-检查小组成果展示的逻辑性和清晰度,以及学生在展示过程中的表达能力和沟通技巧。
高二传感器知识点总结
高二传感器知识点总结一、传感器的基本概念传感器是一种能够感知周围环境并将感知到的信息转化为电信号或其他形式信号的器件。
传感器在工业自动化、智能家居、医疗设备、汽车工业等领域都有广泛的应用,对于提高生产效率、改善生活质量有着重要的作用。
二、传感器的分类1. 按照测量物理量分类传感器根据其测量的物理量不同可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器、力传感器、位移传感器等多种类型。
2. 按照传感原理分类传感器还可以按照其传感原理不同进行分类,常见的传感原理包括电阻传感器、电容传感器、电感传感器、霍尔传感器、红外线传感器、激光传感器等。
3. 按照传感器的工作原理分类按照传感器的工作原理可以分为接触式传感器和非接触式传感器两种。
接触式传感器需要直接接触被测物体,而非接触式传感器可以通过无线、光学或者声波等方式进行测量。
三、传感器的特点1. 灵敏度高传感器能够感知到微小的变化,具有高的灵敏度。
2. 可靠性高传感器具有良好的稳定性和可靠性,能够长时间稳定工作。
3. 多功能性强传感器可以感知多种物理量,具有多功能性。
4. 体积小、重量轻传感器通常体积小、重量轻,便于安装和携带。
5. 自动化程度高传感器可以实现自动检测和自动控制,有助于提高生产效率。
四、传感器的应用1. 工业自动化传感器在工业自动化领域有着广泛的应用,可以用于测量温度、压力、液位、流量等参数,实现设备的自动化控制。
2. 智能家居在智能家居领域,传感器可以应用于智能灯光控制、温湿度监测、门窗开关检测等方面,提高生活的便利性和舒适性。
3. 医疗设备在医疗设备领域,传感器可以用于心率监测、血压监测、血糖监测等,为医疗人员提供重要的生理参数。
4. 汽车工业在汽车工业中,传感器可以用于车速测量、车重检测、发动机温度检测等,提高车辆的性能和安全性。
五、传感器的未来发展趋势1. 多功能集成传感器未来发展趋势是实现多功能集成,将多种传感功能整合在一个器件中,提高传感器的智能化和多功能性。
各类传感器原理及说明
各类传感器原理及说明传感器是一种用于感知环境变化并将变化转化成可测量的信号输出的设备。
它是现代智能系统中不可或缺的部分,广泛应用于各个领域,如工业控制、交通运输、医疗设备等。
本文将介绍一些常见的传感器,包括光电传感器、压力传感器、温度传感器、声音传感器和加速度传感器,并对它们的原理和应用进行说明。
1.光电传感器:光电传感器是一种利用光敏元件感知光的存在和强度的装置。
它通常由光源、接收器和信号处理电路组成。
光源发射光束,射向目标物体,当光束被反射或吸收时,接收器接收光信号并将其转化为电信号。
光电传感器可以用于检测物体的存在、位置和颜色等信息,广泛应用于自动化控制、测距仪等领域。
2.压力传感器:压力传感器是一种测量压力的装置。
它通常由传感器芯片、密封部件和信号处理电路组成。
传感器芯片可根据受力大小产生相应的电信号,信号处理电路通过放大和滤波等处理,将输出与压力成正比的电压或电流信号。
压力传感器可以用于测量气体和液体的压力情况,广泛应用于环境监测、工业控制等领域。
3.温度传感器:温度传感器是一种测量温度的装置。
常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻等。
热电偶通过两种不同金属的连接产生温差效应,将温差转化为电信号输出;热敏电阻则是利用电阻值随温度变化的特性来测量温度。
温度传感器广泛应用于气象、医疗设备、热水器等领域。
4.声音传感器:声音传感器是一种测量声音的装置。
常见的声音传感器有麦克风和声压传感器等。
麦克风通过接收声音引起的振动,并将振动信号转化为电信号输出;声压传感器则通过测量声音引起的压力差,将压力差转化为电信号输出。
声音传感器广泛应用于通信、声音识别等领域。
5.加速度传感器:加速度传感器是一种测量物体加速度的装置。
它通常由质量块和压电传感器等组成。
当物体受到加速度作用时,质量块受力产生位移,压电传感器将位移转化为电信号输出。
加速度传感器广泛应用于汽车、航空航天、运动感应等领域。
总之,传感器是现代智能系统中必不可少的重要组成部分。
传感器原理及应用
传感器原理及应用传感器是一种能够感知、检测某种特定物理量并将其转化为可供人们观测或处理的信号的装置。
它在现代科技领域中起着至关重要的作用,广泛应用于工业控制、环境监测、医疗诊断、智能家居等领域。
本文将从传感器的原理及其应用展开介绍。
首先,传感器的原理是基于物理效应或化学效应实现的。
常见的传感器类型包括光电传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器等。
光电传感器利用光电效应,将光信号转化为电信号,常用于光电开关、光电编码器等设备中。
压力传感器则是利用压电效应或电阻应变效应来检测压力变化,广泛应用于汽车制动系统、工业自动化等领域。
温度传感器则是利用热电效应、热敏电阻效应等原理来感知温度变化,常见于电子设备、空调系统等。
湿度传感器则是利用介电常数变化或电阻变化来检测湿度变化,应用于气象观测、农业温室等领域。
气体传感器则是利用气体的化学反应来检测气体浓度,常见于环境监测、工业安全等领域。
其次,传感器的应用非常广泛。
在工业控制领域,传感器常用于测量温度、压力、流量、液位等参数,用于实现自动化生产、设备监测等功能。
在环境监测领域,传感器被广泛应用于大气污染监测、水质监测、土壤湿度监测等方面,为环保工作提供重要数据支持。
在医疗诊断领域,传感器被用于测量体温、血压、心率等生理参数,为医生提供诊断依据。
在智能家居领域,传感器被用于感知人体活动、光照强度、温湿度等信息,实现智能灯光、智能门锁、智能空调等功能。
总之,传感器作为现代科技的重要组成部分,其原理和应用已经深入到人们的生活和工作中。
随着科技的不断发展,传感器的种类和性能将会不断提升,应用领域也将会不断拓展,为人们的生活和生产带来更多便利和可能。
希望本文能够为读者对传感器有更深入的了解提供一些帮助。
传感器实验心得体会(精选7篇)
传感器实验心得体会(精选7篇)传感器实验心得体会篇1传感器应用极其广泛,而且种类繁多,涉及的学科也很多,通过对传感器的学习让我基本了解了传感器的基本概念及传感器的静、动态特性电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式、磁敏式、光电式传感器与光纤传感器的结构、工作原理及应用。
传感器的特性主要是指输出入输入之间的关系。
当输入量为常量或变化很慢时,其关系为静态特性。
当输入量随时间变换较快时,其关系为动态特性。
传感器的`静态特性是指对静态的输入信号,传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。
因为这时输入量和输出量都和时间无关,所以它们之间的关系,即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程,或以输入量作横坐标,把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。
表征传感器静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。
所谓动态特性,是指传感器在输入变化时,它的输出的特性。
在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。
这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得,并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系,往往知道了。
前者就能推定后者。
最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种,所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。
传感器的作用主要是感受和响应规定的被测量,并按一定规律将其转换成有用输出,特别是完成非电量到电量的转换。
传感器的组成并无严格的规定。
一般说来,可以把传感器看做由敏感元件(有时又称为预变换器)和变换元件(有时又称为变换器)两部分组成。
敏感元件在具体实现非电量到电量的变换时,并非所有的非电量都能利用现有的技术手段直接变换为电量,有些必须进行预变换,即先将待测的非电量变为易于转换成电量的另一种非电量。
这种能完成预变换的器件称为敏感元件。
变换器能将感受到的非电量变换为电量的器件称为变换器,例如,可以将位移量直接变换为电容、电阻及电感的电容变换器、电阻变换器及电感变换器,能直接把温度变换为电势的热电偶变换器。
图像传感器ppt课件
图2.6 PN结像素结构
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6.cmos传感器的动态范围
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2.2 CMOS传感器的像素结构
❖ 由于PPD像素结构在暗电流和噪声方面的优异表现,近 年来市面上的CMOS传感器都是以PPD结构为主。但是 ,PPD结构有4个晶体管,有的设计甚至有5个,这大大 降低了像素的填充因子(即感光区占整个像素面积的比 值),这会影响传感器的光电转换效率,进而影响传感 器的噪声表现。
图2.7 PPD像素结构
对于PPD,右边部分电路只是信号读出电路。读出电路与光电转换结 构通过TX完全隔开,这样可以将光感区的设计和读出电路完全隔离开 ,有利于各种信号处理电路的引入(如CDS,DDS等)。另外,PPD 感光区的设计采用的是p-n-p结构,减小了暗电流
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2.2 CMOS传感器的像素结构
passivel Pixel噪声较大有2 个主要原因:
1、相对读出电路上的寄生电 容,PN结的电容相对较小。 代表其信号的电压差相对较小, 这导致其对电路噪声很敏感。 2、如图2.5(b),PN结的信号, 先经过读出电路,才进行放大。 这种情况,注入到读出信号的 噪声会随着信号一起放大。
传感器的认知与应用
任务传感器的认知与应用
磁性开关的内部电路如图2 -4中虚线框内所示。 磁性开关有蓝色和棕色2根引出线,使用时蓝色引出线应连接到PLC输
入公共端,棕色引出线应连接到PLC输入端。在磁性开关上设置的LED 显示灯用于显示其信号状态,供调试时使用。磁性开关动作时,输出信 号“1",LED亮;磁性开关不动作时,输出信号“0", LED不亮。磁性开关 的安装位置可以调整,调整方法是松开它的紧定螺栓,让磁性开关顺着 气缸滑动,到达指定位置后,再旋紧固定螺栓。 2.电感式接近开关 电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器,属于一种开关量输出 的位置传感器。电涡流效应是指,当金属物体处于一个交变的磁场中, 在金属内部会产生交变的电涡流,该涡流又会反作用于产生它的磁场的 一种物理效应。
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任务传感器的认知与应用
图2 -9 (c)所示的反射式光电接近开关亦是集发射器与接收器于一体, 光电接近开关发射器发出的光线经过反射镜,反射回接收器,当被检测 物体经过且完全阻断光线时,光电接近开关就产生了检测开关信号。反 射式光电接近开关检测距离可从几厘米到几米。
4.光纤型光电传感器 光纤型光电传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成,放大器和光
二、创建新的数据库文件
在Protel 99 SE的主窗口,可以创建一个新 的设计数据库文件。执行菜单File→ New,弹出 下图所示的新建设计数据库文件对话框。
在对话框中可以进行以下设置:
该软件采用Client/Server (客户/服务器)体 系结构,包含了电子电路原理图设计、多层印制 电路板设计(包含印制电路板自动布线)、通用 可编程逻辑器件设计、模拟电路与数字电路混合 信号仿真及分析、图表生成、电子表格生成、同 步设计、联网设计、3D模拟等功能。
传感器应用技术课程标准
《传感器应用技术》课程标准课程名称:传感器应用技术课程类别:专业核心课课程制定依据:《工业自动化仪表及应用专业人才培养方案》建议课时数:104学时适用专业:工业自动化仪表及应用专业一、课程性质与设计思路(一)课程性质本课程是中等职业学校“工业自动化仪表及应用”专业的一门专业核心课程,适用于中等职业学校仪表类专业,是从事仪表生产、销售、售后服务、仪表系统工程服务等岗位工作的必修综合技术应用课程之一。
(二)课程任务通过教师的课堂讲授,学生课堂讨论、习题、实验等环节的参与,使学生获得传感器及其应用的基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,为学生学习《仪器仪表装配与维修》《过程控制系统应用》《自动控制仪表调校与选型》等后续课程的学习打下良好的基础。
(H)设计思路本课程的设计思路是以学生将来从事的职业岗位群所需要的相关知识和基本技能为依据确定课程目标,设计课程内容,按中等职业学校学生的认知特点设计学习过程,突破了学科为中心的课程体系,将学科内容按“项目”进行整合,在内容安排上由简到繁,逐步深入,以各种物理量测量为主线,传感器的应用贯穿课程整个内容,包含“安全常识”、“初识传感器”、“温度及环境量的检测”、“位移的检测”、“力和压力的检测”、“位置的检测”、“液位和流量的检测”、“传感器综合实训”等8个项目,每个项目又分为若干个典型任务,每个任务将相关知识和实践实验进行有机的结合,突出实际应用,减少理论推导,让学生在“用什么、学什么、会什么”的过程中,逐步掌握专业技能和相关专业知识,注重培养学生的实际应用能力和分析解决问题的实际工作能力。
二、课程目标通过学习使学生掌握传感器的结构组成和基本工作原理,以及构建测试电路的基本技能;了解传感器在生产实践中的应用,以及传感器的应用技术和发展趋势;学会常用传感器的使用、调试方法,学会选用传感器。
学习科学探究方法,养成自主学习习惯,培养良好的思维习惯和职业规范,为后期学习和就业打好基础;锻炼学生的团队合作精神,掌握实际操作技能。
传感器教学设计
传感器教学设计一、教学目标(一)知识与技能目标1、学生能够理解传感器的定义、工作原理和基本组成。
2、学生能够识别常见的传感器类型,并了解其应用领域。
3、学生能够掌握传感器的性能指标,并能够根据实际需求选择合适的传感器。
(二)过程与方法目标1、通过实验探究和案例分析,培养学生的观察能力、动手能力和分析解决问题的能力。
2、引导学生运用类比、归纳等方法,自主学习和探究传感器的相关知识。
(三)情感态度与价值观目标1、激发学生对传感器技术的兴趣,培养学生的创新意识和实践精神。
2、使学生认识到传感器技术在现代科技和生活中的重要作用,增强学生的科技意识和社会责任感。
二、教学重难点(一)教学重点1、传感器的定义、工作原理和基本组成。
2、常见传感器的类型、特点和应用。
(二)教学难点1、传感器工作原理的理解。
2、如何根据实际需求选择合适的传感器。
三、教学方法讲授法、实验法、讨论法、案例分析法四、教学过程(一)导入新课(5 分钟)通过展示一些日常生活中常见的使用传感器的设备,如智能手机、自动门、智能家电等,引发学生的兴趣,提问学生这些设备是如何实现自动控制和智能化的,从而引出传感器的概念。
(二)讲授新课(30 分钟)1、传感器的定义和工作原理(10 分钟)(1)给出传感器的定义:传感器是一种能够感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
(2)以温度传感器为例,讲解传感器的工作原理。
例如,热电偶温度传感器是利用两种不同金属在温度变化时产生的热电势差异来测量温度的。
(3)通过动画演示和实物展示,让学生更加直观地理解传感器的工作原理。
2、传感器的基本组成(5 分钟)(1)介绍传感器通常由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。
(2)解释敏感元件的作用是直接感受被测量,并将其转换成与被测量有确定关系的物理量;转换元件的作用是将敏感元件输出的物理量转换成电信号;转换电路的作用是将转换元件输出的电信号进行放大、调理和转换,以便于后续的处理和显示。
小学信息技术认识传感器教学设计
小学信息技术认识传感器教学设计第1课物联网就在身边——初识物联网1、知识与技能(1)了解物联网的概念(2)了解物联网应用的相关知识2、过程与方法通过实地观察、调查等途径,了解周边物联网技术的应用3、情感态度与价值观(1)让学生养成遵守网络道德规范的良好习惯(2)培养学生了解、学习使用物联网的兴趣和意识1课时1、重点:了解物联网的概念2、难点:了解物联网应用的相关知识多媒体教学课件、因特网1、导入从古至今,人们传递信息的方式有哪些?这些传递信息方式都有哪些特点?(突出现代工具为人们传递信息带来的方便与快捷等优点)刚才我们了解了人与人之间的信息传递,那么,物体与物体之间又是如何传递信息的呢?学生思考、讨论、交流2、新授教师:学习物联网介绍物联网概念①教师提出任务:生自读概念物联网是新一代信息技术的重要组成部分其英文名称是“TheInternetofthings”由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其连接端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮②介绍物联网的三大特征感知物体、信息传输、智能应用③看图,提出问题:通过图画你看懂了什么?想想现实中物联网有怎样的应用?2经验交流:把自己获得的物联网知识与大家分享了解物联网应用①自读课本2-3页,初步了解物联网在各方面的实际运用②播放相关的光盘内容③深入介绍,加深学生印象,使学生对物联网的应用有更加深入的了解教师适当讲解物联网在智能家电、智能交通、智能物流、智能电网、智能环保、智能医疗、智能工业、智能农业、智能安防方面的应用相关参考资料:智能家居:智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境它融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备,比如,通过家触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备,更可以执行场景操作,使多个设备形成联动;另一方面,智能家居内的各种设备相互间可以通讯,不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行,从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全智能交通:智能交通是未来交通系统的发展方向,它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合交通运输管理系统智能交通的发展跟物联网的发展是离不开的,只有物联网技术概念的不断发展,智能交通系统才能越来越完善智能交通是交通的物联化体现在该系统中,车辆靠自己的智能在道路上自由行驶,公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态,借助于这个系统,管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚智能农业:智能农业是指在相对可控的环境条件下,采用工业化生产,实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式,就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式它集科研、生产、加工、销售于一体,实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产;它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科,以现代化农业设施为依托,科技含量高,产品附加值高,土地产出率高和劳动生产率高,是我国农业新技术革命的跨世纪工程智能医疗:通过打造健康档案区域医疗信息平台,利用最先进的物联网技术,实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动,逐步达到信息化在不久的将来医疗行业将融入更多人工智慧、传感技术等高科技,使医疗服务走向真正意义的智能化,推动医疗事业的繁荣发展在中国新医改的大背景下,智能医疗正在走进寻常百姓的生活讨论:物联网技术在社会生产和生活中得到了广泛的应用,举例说明物联网技术给你的生活带来了怎样的体验和变化?3、课堂小结教师:这节课同学们学习了物联网技术,了解了物联网技术的概念以及其在实际生活中的应用课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径,更加客观清楚的认识物联网,了解物联网的技术应用,在生活实践中体验到物联网带给我们的方便和巨大作用4、布置作业完成实践园通过实地观察、调查或网络搜索等途径,了解周边物联网技术的应用第2课智能楼道灯——红外线传感器[教学目的与要求]1、知识与技能(1)认识红外线传感器(2)认识红外线传感器的应用2、过程与方法通过实地观察、调查等途径,了解周边红外线传感器的应用3、情感态度与价值观(1)让学生养成观察、调查的良好习惯(2)培养学生对红外线传感器的兴趣和意识[课时安排]1课时[教学重点与难点]1、重点:认识红外线传感器2、难点:认识红外线传感器的应用[教学准备]多媒体教学网、计算机能连通因特网[教学过程]1、导入大家知道或者了解红外线么?什么东西可以发出红外线呢,人体可以么?学生思考、讨论、交流2、新授教师:介绍红外线的知识和概念生介绍红外线知识①教师提出任务:生自读概念②红外线感应楼道灯又是如何工作的呢?③生自读课本了解相关原理和知识经验交流:把自己的亲身经历与大家分享认识红外线传感器①阅读课本,初步认识红外线传感器②指名学生说出红外线传感器的操作特点③深入介绍,加深学生印象,使学生对物联网的应用有更加深入的了解课后完成实践园通过实地观察、调查或网络搜索等途径,了解周边楼道开关的控制方式认识红外线传感器的应用①师介绍红外线传感器的应用,使学生了解其应用非常广泛②思考:楼道灯自动点亮后,为什么需要延迟一段时间再自动熄灭?学生思考、讨论、交流③按照要求完成探究屋的内容填写成果篮3、课堂小结教师:这节课同学们学习了红外线传感器,认识红外线传感器以及其在实际生活中的应用课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径,更加客观清楚的认识红外线传感器,了解红外线传感器的技术应用,在生活实践中体验到红外线传感器带给我们的方便和巨大作用第3课电子温度计——温度传感器1.知识与技能认知温度传感器极其应用,了解湿度传感器?2.过程与方法课时第一课时教学目标通过观察实物和网络进行知识的学习3.情感态度与价值观感受物联网在生活中的作用,激发了解物联网的兴趣4.行为与创新积极思考生活中的物联网,感受信息技术的作用教学重难点课前准备认知温度传感器极其应用,了解湿度传感器?导入同学们,在上节课的学习中,我们了解了红外线传感器,实际上我们生活中这样的传感器还有很多,你知道还有些什么的吗?大家说了很多,今天老师给大家带来了其中一样,大家看看这是什么,你知道它使用的是什么传感器吗?二、温度传感器这是在我们生活中常见的电子温度计,它使用的是温度传感器,那么温度传感器是做什么的呢?大家一起看看书上的介绍能够探测物体温度及其变化并转换成电信号的电子器件叫作温度传感器大家思考一下,温度传感器的作用很明显和红外线相同是用来探测温度的,那么它能用在什么方面呢?小组讨论,并进行汇报师:温度控制,还有探测环境,在一些环境中也可以搭配红外做报警装置等等它的用途也是相当广泛的三、湿度传感器在天气预报中,经常会出现温度和湿度的预报,这是因为对种植业来说,湿度和温度同样重要湿度指的是什么有同学知道吗?原来我们的空气,是有一定的水汽,水汽的多和少对环境还是很有影响的,这也是很多铁制品,在放置一段时间后,会生锈的原因,那么怎么样的湿度是适宜的呢,我们一起来看看书上的介绍学生观察书上的介绍,了解适宜的湿度数据温度不控制,对生活的影响大家很容易感受到,那么湿度如果不控制,对我们的生活是否有影响呢?请学生上网搜索相关知识,组内交流,进行汇报四、总结通过今天的学习,我们简单的了解了温度和湿度传感器,相对于温度我们比较熟悉,湿度我们是第一次了解,但大家可以发现,它在我们的生活中,其实也有非常重要的影响课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径,更加客观清楚的认识这两种传感器,了解它们的技术应用,在生活实践中体验到它们带给我们的方便和巨大作用第4课感知变幻——运动传感器——《智能电子秤---称重传感器》《智能电子秤——称重传感器》是江苏凤凰科学技术出版社出版的小学六年级《信息技术》第16课的内容,主要介绍了称重传感器及其应用,重点体现了信息的感知在物联网的体系架构中,信息感知是基础只有首先感知到信息,才能实现相互沟通,并最终实现智能应用本课的教学对象是小学六年级的学生,这些学生已具备了一定的信息素养通过前面几节课的学习,对各类传感器已经有了基本认识,也能对传感器进行解释和描述,这些都为本节课的学习打下了良好的基础然而,小学生对于生活中诸多物联网技术的应用,往往是知其然,不知其所以“然”所以,消除学生对物联网的神秘感,帮助学生了解称重传感器在物联生活中的常见应用并建构简易的物联网应用系统,是教学设计的重点1.知识与技能认识称重传感器,知道电子秤内部含有称重传感器;能对称重传感器做出解释和描述,并能列举称重传感器在日常生活中的典型应用;厘清称重传感器在物联网应用系统中的工作过程2.过程与方法通过对“简易电子秤物联网应用系统”的分析与实验,体验分析问题、解决问题的一般过程;通过设计“称重传感器”的创新应用更好地发挥学生的想象力,达到学以致用的目的3.情感态度与价值观通过建模演示,提高学生学习与使用物联网技术的兴趣;通过讨论交流与展示创新发明,激发学生的创新意识教学重点:认识称重传感器,描述其特点列举称重传感器在日常生活中的典型应用18、课机器人传感器学生通过以往所学的传感器,已经对机器人传感器的运用有了一定的基础,对于灰度传感器的学习可以给学生开辟一个新的认识领域本节课中,灰度传感器的安装与调节,直接关系到机器人是否能完成任务,对学生来说是一个难点,因此在教学过程中,教师要加强引导1.发度传感器的安装和调节;2.三种机器人认路的方法3.条件判断的嵌套以及与和或的使用一、创设情景,导入新课在上几节课中,我们曾经学习过光敏传感器和红外传感器,它们是利用光的强弱来当机器人的眼睛,完成机器人行走的任务,机器人能不能利用其它方法来行走呢?小组讨论、制定方案二、展现目标,引入任务机器人可以利用光敏传感器、红外传感器实现类似人眼的功能,此外,地面灰度传感器也是机器人一种眼睛,利用它可以检测环境颜色的灰度,从而可以认路通过机器人认路学习实现机器人循迹行走的三种方法1、地面灰度传感器的工作原理;2.灰度传感器的调节;3.三种实现方法的分析在课程讲解过程中,教师可以随堂设置问题,引导学生解决三、自主学习,任务探究1.布置学习任务一:动手调节灰度传感器的数值,观察机器人的改变;2.指导学生以小组为单位,进行探究式协作学习教师给以引导启示.指点制作布置学习任务二:根据不同的实现方法搭建机器人,比较三种方案的异同根据教师布置,完成任务,积累学习经验引导和激励各组的探索学习,让学生通过观察、比较、探究\合作等一系列学习活动,完成各显神通的内容;2.总结条件判断中的所学到的语句动手实践,小组合作共同解决问题四、学习评价、归纳总结1,利用教学平台展示学生的作品,学生进行自评和他评:通讨归纳点给强化本节课所学的知识内容;2.启发引导学生完成教材博奕舞台"中的任务;3.提示学生将本节课的学习成果及学习感受记录图中1.欣赏作品,自评、他评;2.完成博奕舞台中的任务;3.记录学习成果及学习感受。
传感器工作原理
传感器工作原理引言概述:传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量的设备。
它们在现代科技和工业领域中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍传感器的工作原理,包括传感器的基本概念、工作原理的分类和具体的工作原理。
一、传感器的基本概念1.1 传感器的定义和作用传感器是一种能够将环境中的物理量转化为可测量的电信号或其他形式的信号的装置。
它们广泛应用于各个领域,如工业自动化、医疗设备、汽车工程等,用于测量温度、压力、湿度、光强等各种物理量。
1.2 传感器的组成和结构传感器通常由感知元件、信号处理电路和输出装置组成。
感知元件是传感器的核心部分,它能够感知并转化物理量为电信号。
信号处理电路对感知元件输出的信号进行放大、滤波和转换等处理,以得到可用的信号。
输出装置将处理后的信号转化为人们能够理解的形式,如数字显示、声音或光信号。
1.3 传感器的特点和分类传感器具有高灵敏度、高精度、快速响应和稳定性等特点。
根据测量的物理量不同,传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器等多种类型。
二、传感器工作原理的分类2.1 电阻型传感器电阻型传感器是一种将物理量转化为电阻变化的传感器。
它利用感知元件的电阻随物理量变化而变化的特性进行测量。
常见的电阻型传感器包括热敏电阻、应变片和光敏电阻等。
2.2 电容型传感器电容型传感器是一种将物理量转化为电容变化的传感器。
它利用感知元件的电容随物理量变化而变化的特性进行测量。
常见的电容型传感器包括湿度传感器和接触式位移传感器等。
2.3 磁感应型传感器磁感应型传感器是一种利用磁场的变化来感知物理量的传感器。
它通过感知元件对磁场的变化进行测量。
常见的磁感应型传感器包括磁敏电阻、霍尔元件和磁电感传感器等。
三、传感器工作原理的具体应用3.1 温度传感器的工作原理和应用温度传感器通常采用热敏电阻或热电偶作为感知元件,利用物质的热膨胀特性或热电效应来测量温度。
它广泛应用于空调、冰箱、汽车引擎等领域。
传感器工作原理
传感器工作原理传感器是一种能够感知、感应并转换物理量或化学量的设备,广泛应用于各行各业。
本文将介绍传感器的工作原理,帮助读者更好地理解传感器的运行机制。
一、传感器的基本原理传感器的工作原理基于物理或化学现象的变化,通过转换这种变化来获得相应的电信号输出。
传感器分为许多种类,如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等,每种传感器都有其独特的原理。
1. 温度传感器温度传感器利用物体的热膨胀原理进行温度测量。
当物体受热时,温度传感器内部的材料也会随之热膨胀,从而改变其电阻、电容或电压等特性,通过检测这些特性的变化,可以确定物体的温度。
2. 压力传感器压力传感器使用压力对传感器内部材料的压缩或拉伸作用进行测量。
当外部施加压力时,传感器内部的弹性元件会发生形变,从而改变电阻、电容或电压等特性,通过测量这些特性的变化,可以确定压力的大小。
3. 光敏传感器光敏传感器利用光辐射对半导体材料电导率的影响进行测量。
当光照射在光敏传感器上时,光子与半导体材料发生相互作用,导致导电能力的改变,通过测量电阻或电流的变化,可以确定光照强度。
二、传感器的工作流程传感器的工作流程可以分为感知、转换和输出三个阶段。
1. 感知阶段传感器的感知阶段是通过感知元件来感知外部环境的变化。
感知元件对于不同的传感器而言有所不同,它可以是温度敏感材料、倾斜开关、光敏元件等。
感知元件的选择与被测量的物理量相关。
2. 转换阶段当感知元件感知到环境变化后,传感器内部会进行相应的物理或化学转换,将外部的变化转化成可测量的电信号。
转换过程中会利用一定的电路设计和工作原理,使信号的变化得以准确地转化为电信号。
3. 输出阶段传感器输出阶段是将转换后的电信号输出给后续系统进行处理或分析。
输出信号可以是电压、电流或数字信号等形式。
传感器的输出通常需要经过放大、滤波等处理,以确保输出信号的准确性和可靠性。
三、传感器的应用领域传感器广泛应用于各个领域,包括工业、农业、医疗、环境监测等。
小学信息技术认识传感器教案
小学信息技术认识传感器教案传感器是一种能够感知并测量周围环境参数的设备,已经广泛应用于各个领域。
在小学信息技术课堂中,教师可以通过教授传感器的相关知识,让学生认识到传感器在我们日常生活中的重要性和应用价值。
本文将为您介绍一份小学信息技术认识传感器的教案,希望能够帮助教师有效地引导学生学习与探究传感器的基本概念和原理。
教案名称:认识传感器适用年级:小学三年级至小学五年级时长:2个45分钟课时一、教学目标:1. 知识目标:学生能够了解传感器的基本概念、分类和应用领域。
2. 能力目标:学生能够通过实例理解传感器的工作原理,并运用所学知识分析和解决实际问题。
3. 情感目标:培养学生对科学技术的兴趣和好奇心,认识到传感器在改善生活质量方面的重要作用。
二、教学内容和方法1. 内容:a. 传感器的定义和基本概念;b. 传感器的分类和应用领域;c. 传感器的工作原理和示例分析。
2. 方法:a. 教师讲授与引导:通过简单易懂的语言和图示,向学生介绍传感器的基本概念和工作原理;b. 组织讨论:教师提出问题,组织学生讨论传感器的分类和应用领域,并引导学生举例进行分析和讨论;c. 实验演示:教师与学生合作进行简单的实验,展示传感器工作的原理;d. 学科整合:将信息技术与传感器的应用结合,介绍一些相关技术和设备,如智能手机、智能家居等。
三、教学过程1. 导入(10分钟)a. 进行一个小游戏,让学生猜测图片上的物体是否是传感器,并请他们说出自己的理由。
b. 教师引导学生思考,为什么我们需要传感器?它在我们的生活中有什么作用?2. 知识讲授(30分钟)a. 通过图片和教师简单的讲解,介绍传感器的基本概念和定义。
b. 引导学生进行分类讨论,将传感器分为声音传感器、光线传感器、温度传感器等,并说出每种传感器的应用领域和实际意义。
c. 展示一些真实的传感器应用案例,让学生更加直观地认识传感器的重要性和应用范围。
3. 实验演示(45分钟)a. 教师带领学生进行一个简单的实验,例如使用一个光线传感器测量环境中的光照强度。
5-1 认识传感器 教案
5.1认识传感器〖教材分析〗本节的教学特点是定性研究一些原理的基础知识,不做定量计算。
讲好本节课内容要做到多举生活中的例子和多分析例子。
让学生体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处,激发学生的学习兴趣,拓展学生的知识视野,并加强物理与社会发展的联系。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶借助传感器概念及传感器的分类体会物理观念生成过程中蕴含的主要思想方法。
科学思维∶知道非电学量转化为电学量的技术意义,通过传感器的工作原理及敏感元件的特性体会物理模型在探索自然规律中的作用。
科学探究:通过观察、思考和探究,让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时,经历科学探究过程。
科学态度与责任∶通过传感器在生活、科技中的实例感受传感器的应用技术在信息时代的作用与意义。
〖教学重难点〗教学重点:传感器的工作原理。
教学难点:传感器中物理量之间的转化。
〖教学准备〗多媒体课件、酒精探测器仪等。
〖教学过程〗图片展示:玉兔号玉兔号在月球上的工作离不开各式各样的传感器。
其实,不只在科研领域,在人们的日常生活中,也会用到传感器以实现某种功能。
要想知道这其中的道理,就要学习一些有关传感器的知识。
一、新课引入小盒子A的侧面露出一个小灯泡,盒外没有开关,但是把磁铁B放到盒子上面,灯泡就会发光,把磁铁移走,灯泡熄灭。
盒子里有怎样的装置,才能实现这样的控制?分析:干簧管的原理及其作用原理:当磁体靠近干簧管时,两个簧片被磁化,相互吸引而接通,干簧管能起到开关的作用。
作用:把磁信号转化为电路的通断。
那么,到底什么是传感器?二、新课教学(一)神奇的传感器1.生活的例子图片展示:自动路灯、自动门、酒精浓度检测。
逐个分析它们的使用过程和大致原理。
2.人体与传感器展示人体与传感器的类比图。
传感器作用:代替、补充、延伸人的感觉器官。
3.传感器的定义传感器是指这样一类器件或装置∶能够把非电学量转化为电学量。
它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量,并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。
传感器课程设计题目
传感器课程设计题目一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握传感器的基本原理、类型和应用,能够理解和分析常见传感器的性能和特点,具备使用和维护传感器的基本技能。
1.了解传感器的定义、分类和作用。
2.掌握各种常见传感器的原理、结构和特点。
3.理解传感器在自动化系统和物联网中的应用。
4.能够正确选用和安装传感器。
5.能够对传感器进行调试和维护。
6.能够利用传感器进行简单的数据采集和分析。
情感态度价值观目标:1.培养学生对科技创新的兴趣和热情。
2.培养学生具备团队协作和解决问题的能力。
3.培养学生具备良好的职业素养和安全意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括传感器的基本原理、类型和应用。
具体安排如下:1.传感器概述:介绍传感器的定义、分类和作用,使学生对传感器有初步的认识。
2.温度传感器:讲解温度传感器的工作原理、结构和特点,举例介绍其在实际应用中的案例。
3.压力传感器:讲解压力传感器的工作原理、结构和特点,举例介绍其在实际应用中的案例。
4.湿度传感器:讲解湿度传感器的工作原理、结构和特点,举例介绍其在实际应用中的案例。
5.光电传感器:讲解光电传感器的工作原理、结构和特点,举例介绍其在实际应用中的案例。
6.磁敏传感器:讲解磁敏传感器的工作原理、结构和特点,举例介绍其在实际应用中的案例。
7.传感器在自动化系统和物联网中的应用:介绍传感器在自动化系统和物联网中的重要作用,以及发展趋势。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体包括:1.讲授法:通过讲解传感器的基本原理、类型和应用,使学生掌握传感器的相关知识。
2.案例分析法:通过分析实际应用案例,使学生更好地理解传感器的工作原理和作用。
3.实验法:安排实验室实践环节,使学生能够亲手操作传感器,提高实际操作能力。
4.小组讨论法:学生进行小组讨论,培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用国内权威出版社出版的传感器相关教材,保证内容的科学性和系统性。
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一、什么是传感器传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。
国际电工委员会(IEC:InternationalElectrotechnical Committee)的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。
按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。
传感器的发展历程的可大致分为三代:第一代是结构型传感器,它利用结构参量变化来感受和转化信号。
第二代是上 70 年代发展起来的固体型传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成。
第三代传感器是 2000 年开始逐渐发展的智能型传感器。
智能传感器至今科学界尚无规范化的统一定义,简单概括,智能传感器带有微处理机,具有采集、处理、交换信息的能力,是传感器集成化与微处理机相结合的产物。
在当今这个信息化的时代,传感器诸多的应用场景需要更加快速地获得更精准更全面的信息。
以物联网为例,传感器位于最关键的感知层,不仅像传统传感器一样作为接收和传递信息的入口,更需要分析、处理、记忆、存储海量数据的这些功能。
而智能传感器则可以充分满足这些要求,其具体优势功能包括:(1)自补偿与自诊断功能;(2)信息存储与记忆功能;(3)自学习与自适应功能;(4)数字输出功能二、传感器市场和分类目前主流的传感器以气体传感器、流量传感器、压力传感器、热释电传感器和湿度传感器为主,并覆盖加速度传感器、柔性传感器、MEMS 传感器等。
目前,部分传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。
流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大,分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。
传感器市场的主要增长来自于可穿戴设备传感器、MEMS传感器、生物传感器等新兴智能传感器。
全球市场的众多产品中,CMOS图像传感器市占率最高,占据全球近 45%的市场份额,其次是指纹传感器、压力传感器、射频识别传感器,三者市占率均为 9%。
根据中国信通院最新的数据统计,2016 年全球智能传感器市场规模达 258 亿美元(1710 亿人民币),预计 2019 年将达到 378.5 亿美元,年均符合增长率 13.6%。
根据 Global Market Insights 最新的数据统计, 2015 年,美洲地区占据了全球市场的最大份额,亚太地区(中国、日本、韩国、印度、澳大利亚)位居第二,占领了 23%的市场份额。
美洲地区预计在 2022 年前将一直主导智能传感器市场。
而亚太地区由于汽车和消费电子领域等下游产业的带动,则成为市场规模增长最快的地区。
2015 年中国传感器行业市场规模为 995 亿元,智能传感器已取代传统传感器成为市场主流,由中国信通院的数据显示,2015 年智能传感器的市场规模约有 106 亿美元(约 698 亿人民币),占国内传感器市场总规模的 70%。
目前国内企业产值较低,智能传感器市场几乎被国外企业垄断。
2015 年,美、日、国三国传感器占据全球传感器市场份额分别为 29.0%、19.5%和 13.0%,合计占比为 60%。
但是近年来,随着国内企业自主创新能力增强和国家政策的支持,我国传感器进口替代正在加速。
14 年,我国传感器进口占比约为 80%,传感器芯片进口占比约为 90%。
16 年,敏感元件与传感器大约 60%依赖进口,核心芯片约 80%以上依赖进口,进口依赖程度明显改善。
2015 年国内企业产值约为 14 亿美元,预计 2019 年国内产值将达到 37 亿美元,复合年均增长率为37%。
根据中国信息通信院预测,2019 年中国智能传感器市场规模将达到137 亿美元,意味着本土化率将从 2015 年的 13%提升到 2019 年的 27%。
三、产业上下游根据中国高端芯片联盟和中国信通院发布关于智能传感器的产业地图,产业链具体包括研发、设计、制造、封装、测试、软件、芯片及解决方案、系统/应用这八个环节,各环节的技术壁垒高。
在工艺和技术层面上,智能传感器的设计、制造、封装以及测试这四个关键环节和半导体集成电路行业的对应环节都有许多相似之处,拥有 IC 经验的企业具有先天优势,纷纷切入传感器领域。
据中国半导体行业协会统计,2016年中国集成电路产业销售规模达到4335.5亿元,同比增长20.1%。
其中,设计环节市场规模为 1644.3 亿元;制造环节市场规模为 1126.9 亿元;封装测试环节市场规模为 1564.3 亿元。
智能传感器的设计、制造、封装和测试环节的市场规模还未有详尽的分环节统计,基于二者的产业相似性,智能传感器设计环节市场空间最大。
短期来看,封装环节将成为国内市场空间增长最快的环节。
国内的封装技术起步较早,并且MEMS 传感器的封装可以参考 IC 封装技术。
因此,国内越来越多的厂商业务向传感器封装环节拓展,毛利率平均在 20%左右。
长期来看,设计环节有望成为国内市场空间最大,盈利能力最强的环节。
但是由于传感器芯片设计的技术壁垒极高,因此国内目前专注于此环节的公司很少。
细分领域的大部分市场份额被切入较早的技术型公司占据,例如在国内指纹识别龙头企业汇顶科技全球的市占率达到 23%。
芯片设计环节盈利能力最强,平均毛利率可达 50%左右。
产业链特点是:环节多,技术壁垒高。
设计:国内企业渗透加速,歌尔股份、高德红外、苏州固锝在细分领域有较强实力。
制造:华润上华、中芯国际、上海先进等国内企业硬件条件与国际水平相近,但工艺和经验仍不成熟。
封装:国内技术成熟,长电科技是 IC 封装龙头、晶方科技、美新半导体、华天科技等公司实力强大。
测试:上海华岭专注 IC 测试,航天新锐 MEMS 晶圆级测试系统已达到国际标准。
软件和芯片及解决方案:国内技术水平与国外差距较大。
应用:消费电子和汽车电子是最大市场。
其他下游智能传感器新兴应用需求:(1 )消费电子:指纹传感器市场规模在消费电子领域中增速最快,2017 年国内规模将超 31 亿元,全球规模 2022 年有望达到 47 亿美元。
(2 )汽车电子:智能驾驶 ADAS 系统带动摄像头和雷达市场增长。
预计到 2020 年,国内摄像头市场规模将达 78 亿元,毫米波雷达市场规模将达 171 亿元,激光雷达市场规模将达 75 亿元。
(3 )工业电子:智能机器人传感器全球市场规模增长速度快,2021 年将超 7 亿美元。
(4 )医疗电子:医疗传感器市场空间巨大,2024 年全球市场规模增至 185 亿美元。
四、领导企业、创业企业状况尽管国内整体技术水准与国外顶尖技术还存在一定的差距,但是切入细分领域较早的技术型公司的自主研发能力经过多年的积累已经可以与国外媲美,培养稳定的客户群,部分产品甚至实现了出口。
中国内陆歌尔声学和香港瑞声科技在 2016 年全球 MEMS 传感器公司营收前三十排行榜中分别位列第 19 名和第 25 名,两家公司主要覆盖声学传感器及解决方案。
歌尔声学在 2014 年全球营收排名位列第 27 名,短短两年在国际市场就上升了 8 名,可见国内龙头企业的技术达到国际前沿水平。
智能传感器的重点下游应用领域分别是消费电子、汽车电子、工业电子和医疗电子,其相应的市占率依次递减。
消费电子领域的智能传感器市占率最高,2016 年已达到 68.76%。
在这四大重点应用中,智能化的新兴应用从传统产业的基础上不断衍生出来。
综合市场规模的大小以及增长速度两方面考虑,我们认为发展较快的新兴应用如指纹识别和智能驾驶将成为智能传感器市场成长的主要动力,初步发展的新兴应用如智能机器人和智能医疗器械将在未来几年为智能传感器提供高弹性增长的市场空间。
智能手机引爆指纹识别市场,智能传感器需求扩增在消费电子的细分领域中,指纹传感器市场规模增长速度最快,根据中国信通院的数据,预计2016 年-2019 年的年均复合增长率达到 14.84%。
指纹传感器在 1988 年被西门子发明出来以后一直用于工业和安防领域,直到 2012 年 7 月,苹果公司收购了指纹传感器巨头公司 Authentec 并在 2013年发布了带有指纹识别功能的 iPhone 5s,指纹传感器才正式进入了消费电子领域。
从此智能手机引爆了指纹识别市场,目前指纹识别占据 60%的生物识别市场。
电容式传感器将逐渐淘汰,超声波与光学传感器成为新宠根据工作原理分类,指纹传感器的主要包括光学指纹传感器、电容式指纹传感器、热敏式指纹传感器和超声波指纹传感器。
光学指纹传感器的应用历史最久,成本较低但体积较大。
目前主导消费者市场的是主动式电容指纹传感器。
由于智能手机的占屏比不断提高,留给指纹传感器的位置变得很小,因此有些厂商将电容指纹传感器设计在手机背面。
但是考虑到用户体验,将指纹传感器设计在屏幕下方的厂商正在研发基于超声波感测技术和微光学感测技术的传感器。
如果这两种传感器的成本可以降低下来,电容指纹传感器将不再是主流。
目前利用薄膜晶体管(TFT)的光学感测技术也可以在大型面板上批量生产,进而降低整体的生产成本。
智能驾驶打开车载智能传感器新市场汽车走向智能化对传感器提出更高要求,智能传感器是最佳选择由于汽车车体内空间有限,传统的传感器已经很难满足现代汽车的新需求,新一代传感器需要尽可能地微型化、集成化。
汽车传感器大多处于非常恶劣的运行环境中,传感器必须要有高稳定、抗环境干扰和自适应、自补偿调整的能力。
同时为了保证电子元器件和模块能实现大规模生产,成本也需要降低。
新型智能传感器能从技术和成本上两方面满足上述需求。
智能传感器在汽车领域的应用已经非常广泛,如汽车动力系统、安全行驶系统、车身系统。
无人驾驶浪潮将智能传感器从传统汽车推向高端智能汽车随着无人驾驶的技术越来越成熟,智能传感器不再局限于传统汽车市场,而走向了智能汽车市场。
无人驾驶技术中难度最大,工艺最复杂的是环境感知环节。
实现环境感知的传感器有摄像头(长距摄像头、环绕摄像头和立体摄像头)和雷达(超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达)。
ADAS(高级驾驶辅助系统)是目前无人驾驶领域最领先的传感器系统,通过传感器收集数据,辨识周围环境,来为驾驶者判断可能发生的危险,保证行车安全。
据 IHS Markit2017 年最新报告,2016 年全球 ADAS 出货量达 1.16 亿套,市场规模达到 26.67 亿美元,预计2017 年将达到 23.4 亿美元,同比增长 24.4%;到 2022 年,出货量将达到 3.02 亿套,大约是全球汽车年产量的 3 倍之多。
2014 年中国 ADAS 市场规模为 5.4 亿欧元(约 40 亿人民币),到 2021 年,这一市场规模达到25 亿欧元(约 180 亿元人民币),CAGR 达到 24%。