传感器技术和市场发展趋势

传感器技术和市场发展趋势

技术分类:仪表与过程传感器

作者：卞正岗，中国仪器仪表行业协会发表时间：2008-04-06

传感器的范围和传感器市场范围

传感器经常作为自动化产品的一部分，以元件、器件、部件等形式出现在市场上，所以传感器的范围不是很明确。但由于它的功能独特且不可或缺，很受人们重视。

GB7665-87国家标准中规定，传感器（transducer/sensor）的定义为：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受和响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输和测量的电信号部分。被测量是什么？一般理解为非电量或理解为物理量、化学量、生物量等；可用输出信号是什么？一般也理解为电信号，即模拟量的电压、电流信号（连续量）和离散量的电平变换的开关信号、脉冲信号。现代按照信息理论理解被测量的输出信号应包括多种信息，除上述信号外，还包括声音、图象、味觉、触觉、空间位置等，按照控制理论理解传感器应包括检测以外的识别、检索、侦察、寻找、跟踪、选择拾取、判断等功能。IEC定义传感器是测量系统中将输入变量转换成可供测量信号的一种前置部件。并有人把传感器和传感器系统概念分开，即认为传感器是传感器系统的敏感元件。更有人把传感器界定为器件（称为传感器件）

传统的以弹性元件、光学元件等为基础的传感器也在向微小型方向发展。传感器产业还与新材料、新工艺、新的制造设备等联系在一起，所以传感器产业是一个产业链，它的产品应用市场除军用外，可分为工业与汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品、专用设备四大类。所以，人们把目前兴起的图像传感器（成像技术）、RFID射频识别、纳米材料应用、微型机器人等均纳入传感器市场范围，就不足为怪了。

关于传感器的分类方法很多，而且互相交叉，一般以被测量参数来分米和以测量原理两种分类为主：

被测量参数分类可分为温度、压力、流量、位移、速度、加速度、粘度、湿度等传感器，又除去模拟量以外，还有离散量（开关等）传感器等。

按测量原理分类可分为根据电阻定律的电位计式、应变式传感器，根据变磁阻原理的电感式、差动变压器式、电涡流式传感器，根据半导体理论的半导体力敏、热敏、光敏、气敏等固态传感器。

目前，常用的传感器名称是以上两种的综合，以用途为主，如力敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、加速度传感器、生物传感器等。近来形成的有光传感器、光电传感器、图像传感器、光纤传感器、多功能

传感器、仿生传感器等。目前国内传感器共分10大类，24小类，6，000多个品种，美国约17，000种传感器。

2007－2008年传感器市场和市场走向

在2007年过去的时候，审视传感器市场，传感器作为朝阳产业，近年来一直保持的增长率5.3%（GAGR复合平均增长率），是很真实的。而对整个传感器的行业范围却看法并不很一致，除本文第一部分的原因外，第一要把传感器的军用市场除外，民用市场内又将整机部分如仪器仪表剥离开来，这其中还有传统上很多行业把传感器纳入他们行业内进行统计的情况，所以也只能互相印证了。根据这些，初步统计为：2003年全球民用传感器市场为421亿美元，2006年为491亿美元，预计2007年为515亿美元，2008年为542亿美元。其中欧洲、北美市场的增长率由于研发新产品的投入市场，可能稍高，如MEMS市场年增长率为20-30%。亚太市场因为汽车等行业对传感器的需求旺盛，则增长率更高些。

我国传感器市场的增长率超过15%，2003年销售额为186亿元人民币，2006年销售额为283亿元人民币，预计2007年为325亿元人民币，2008年为374亿元人民币。我国传感器4大类中，工业和汽车电子产品占市场份额的33.5%，工业传感器市场中，国外厂商西门子、霍尼韦尔、横河、欧姆龙、邦纳等公司占有较大份额，国内厂商虽然有了较大发展，但远远不能跟上形势的要求。

研发方面，美国约有1,300家生产和开发传感器的厂家，100多个研究院所和院校，日本有800家厂商。我国近年建立了传感器技术国家重点实验室、微米/纳米国家重点实验室、机器人国家重点试验室等研发基地，初步建立了敏感元件和传感器产业，目前我国已有1,688家从事传感器的生产和研发的企业，其中从事MEMS研发的有50多家，2000年敏感元件和传感器总产量超过13亿只，到“十五”末期产量达到20亿只。

以下分力敏、湿敏、磁敏、气敏及其它几方面来对传感器市浏览一番。

力敏传感器方面有美国MEAS传感器公司、艾莫迪公司、MSI传感器公司、长野计器集团、GE工业集团传感器与测量部、德国科隆公司、恩德福克公司、沈阳仪器仪表科学院研究院、昆山双桥传感器测控技术公司、南京京华科技有限公司、麦克传感器公司、沈阳市传感器研究所等。其中MEAS公司展出了11大门类传感器；长野公司压力传感器为全世界同类产品4大供应商之一，占全球市场的20%，欧洲市场的30%；艾莫迪公司生产的MEMS压阻压力芯体测压范围1/4 in ch h20~150psi，可提供uV、放大（4v）或数字输出，具有3种不同的湿度补偿范围；沈阳仪表科学研究院在SOI传感器制造技术上有重大突破，解决了在0.2mm 厚度的磁单晶层内制造具有压阻效应的敏感电阻技术，敏感器件的典型工作温度可达-55℃~+300℃，该院还研制成功新型工业用电容差压传感器、磁压复合压力传感器、高温压力传感器；昆山双桥传感器公司的SQPS-A100系列胎压传感器芯片，用于轮胎压力监测系统，使压阻式压力传感器芯片进入了车用传感器市场。

湿敏传感器主要有电阻式、电容式两大类，奥地利益加义公司是欧洲最大的温、湿度和风速传感器生产厂之一，该公司的温湿度变送器和双压法湿度发生器

分别获得了中国国家技术监督局颁发的“计量器具形式批准证书”。此外，还有瑞士罗卓尼克公司、英国密析尔仪表公司、韩国Vinostech公司、齐齐哈尔科达敏感仪器厂等。磁敏传感器主要有露尔传感器和磁阻传感器两大类。精量电子（深圳）有限公司是美国MEAS传感器公司在中国的全资子公司，生产磁敏传感器、霍尔编码器、智能交通传感器等产品；北京联科创业科技发展有限公司代理多家外国磁原理传感器等产品；沈阳汇博思宾尼斯传感器技术有限公司是沈阳仪表科学研究院与美国Spimix公司合资企业，有霍尔元件、磁阻元件等产品。

气敏传感器主要产品包括可燃性气敏传感器，CO、H2S、NH3、SO2、Cl2、NO、NO2等毒性气敏传感器，氧传感器、溶氧传感器，CO2传感器等。相关厂家有英国城市技术公司、北京易盛泰和科技公司、上海哈德威仪表公司、深圳富安达智能科技公司、深圳新世联科技公司、郑州炜盛电子科技公司。其中富安达公司是瑞士membrapor电化学气体传感器、德国IT公司电化学气体传感器、美国PNI 磁通传感器，日本FIS半导体气体传感器中国代理，从事安防产品的经营；新世联公司是光元神电子公司在中国的DEM厂商服务的产品销售和技术支持公司，代理产品有英国ALPHASENSE电化学气体传感器、日本Figaro半导体气体传感器等；郑州炜盛公司有年生产能力100万只气敏元件生产线，形成了系列化的气体传感器产品，产品投放市场多年，使用于工业/民用可燃气体探测领域。

其它还有湿敏传感器、电量隔离传感器、磁致伸缩位移传感器、涡街流量传感器等，其中电量隔离传感器是以电流、电压、频率、功率、相角、功率因素等电参量为测量对象，具有拾取、调理、隔离、安全、匹配等功能，满足了计算机自动检测、自动控制系统和各种现代化设备的需要，已形成了一个新兴的产品，生产电量隔离传感器的厂家有：西南自动化研究所、绵阳市维博电子有限责任公司、深圳圣斯尔电子技术有限公司。

国内传感器制造业人士正大力投入资金，以增加品种、提高质量和经济效益为目标，加速传感器产业化，争取近年内使中国市场上国产的传感器和仪表元器件的品种占有率达到70~80%、高档产品达到60%以上。

传感器技术和市场发展趋势

近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它将不仅促进系统产业的改造，而且可导致建立新型工业和军事变革，是21世纪新的经济增长点。传感器微型化是建立在MEMS技术基础上，而MEMS的发展，将出现微传感器以外的微驱动器、微控制器、微能源等部件，集成的智能微系统，具有感知、处理、决策和控制能力，可用于常规系统难于或无法工作的环境，所以美国把航空航天、通信和MEMS并列为三大科研重点项目。MEMS加工技术具体包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、LIGA技术（X光深层光刻、微电铸和微复制技术）、激光微加工技术和微型封装技术等。欧洲英国、法国、荷兰、瑞典、瑞士等国也于20世纪90年代相继开展微传感器的研究。MEMS传感器配套的集成电