• 产品名称:传感器的四大应用领域盘点
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  • 发布时间: 2021-09-14
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  挥挥手让手机静音,或用手指在手腕处刷一下发送文本,或扬手切换应用程序当这种直观的手势用户界面进入我们的日常生活时,我们会很快忘记它的存在。想象一下,在房间的某个角落,或者在你身体的某个地方,一个微小的超声波传感器艰难地工作着,它要从周围懒惰的空气分子中、从我们周围未使用到的超声波频谱中,提取出有用的信息。

  如果物联网将实现数以百亿计的智能设备连接,或许到2020年,我们能以比语音和触摸更好的方式来与这个世界互动。而智能装备之所以先进,离不开它的基础感官设备传感器的快速发展。

  早在2009年,前国家总理在无锡听取我国传感网发展和应用的汇报,提出了发展我们自己的“感知中国”。经过七年发展,高端传感器技术不过关,仍然是物联网的发展瓶颈。

  目前,传感器的四大应用领域为工业、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品。其中,在国内,工业和汽车电子产品用传感器占比约42%,而发展最快的是汽车电子和通信电子应用市场。从12月2日举办的全球传感器与智能化发展高峰论坛上可以看出,传感器在医疗、环境监测、油气管道、智能电网、可穿戴设备等领域的创新应用将成为新热点,有望在未来创造更多的市场需求。市场的驱动,也正是技术不断变革、进步的动力。

  传感器指能够感受规定的物理量并按一定的规律(数学函数法则)转换成可用输出信号的器件或装置。“传感器是设备感受外界环境的重要硬件,决定了装备与外界环境交互的能力,是设备智能化的硬件基础,尤其在很多智能设备中,传感器决定着设备的核心能力。”中国工程院院士、清华大学副校长尤政表示,“传感器的创新发展是国家创新驱动发展战略下信息化发展的关键。”

  万物互联,传感先行,已经成为业内共识。中科院微电子所昆山分所所长阎跃鹏指出,传感器如果以用途分类,可分为力敏传感器、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。而国内传感器技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进3个方面:敏感材料从液态向半固态、固态方向发展;结构向小型化、集成化、模块化、智能化方向发展;性能向检测量程宽、检测精度高、抗干扰能力强、性能稳定、寿命长久方向发展。

  物联网技术的发展,对传统传感技术又提出了新的要求,产品正逐渐向微机电系统(MEMS)技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、纳米技术、陶瓷技术、薄膜技术、光纤技术、激光技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。

  外延的全球传感器市场2015年超过700亿美元,其中中国超过1000亿元人民币,中国科学院微电子研究所所长、中国科学院物联网研究发展中心主任叶甜春指出,我国传感器市场的增长率超过15%,具有很大的增长潜力。

  “目前国内传感器共分10大类、24小类、6000多个品种,而美国约1.7万种传感器。国外厂商西门子、霍尼韦尔、欧姆龙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。”阎跃鹏指出,我国的传感器技术水平与种类数量都与技术先进国家有很大差距。

  挥挥手让手机静音,或用手指在手腕处刷一下发送文本,或扬手切换应用程序当这种直观的手势用户界面进入我们的日常生活时,我们会很快忘记它的存在。想象一下,在房间的某个角落,或者在你身体的某个地方,一个微小的超声波传感器艰难地工作着,它要从周围懒惰的空气分子中、从我们周围未使用到的超声波频谱中,提取出有用的信息。

  如果物联网将实现数以百亿计的智能设备连接,或许到2020年,我们能以比语音和触摸更好的方式来与这个世界互动。而智能装备之所以先进,离不开它的基础感官设备传感器的快速发展。

  早在2009年,前国家总理在无锡听取我国传感网发展和应用的汇报,提出了发展我们自己的“感知中国”。经过七年发展,高端传感器技术不过关,仍然是物联网的发展瓶颈。

  目前,传感器的四大应用领域为工业、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品。其中,在国内,工业和汽车电子产品用传感器占比约42%,而发展最快的是汽车电子和通信电子应用市场。从12月2日举办的全球传感器与智能化发展高峰论坛上可以看出,传感器在医疗、环境监测、油气管道、智能电网、可穿戴设备等领域的创新应用将成为新热点,有望在未来创造更多的市场需求。市场的驱动,也正是技术不断变革、进步的动力。

  随着MEMS、激光技术、高科技材料等的技术进步,传感器的研发呈现多样化的趋势,有的利用生物材料模拟人类皮肤,创新传感器的触觉;有的利用MEMS技术研发微型智能化传感器,从而有利于复杂系统的集成;有的利用高精度的激光技术创造激光雷达,从而利于系统实时感知周边障碍物与环境等等。

  摩尔精英创始人张竞扬在文章中指出,总体而言,传感器的研发过程呈现两阶段的趋势。一是技术创新,根据未能满足的需求开发新产品。在第一阶段中,传感器研发创新的方向源于智能装备、创新设备的需求,研发人员根据使用需求,创新出新型传感器。二是成本降低,应用落地,产品逐步切合产业化需求。在第二阶段研发创新的过程中,为了满足人们对于智能装备产业化应用的需求,研究人员从对技术开发的关注转为对成本下降的关注,以实现传感器大规模生产、智能装备产业化应用的愿景。

  今年7月,由清华大学、淄博高新区MEMS研究院和国高(淄博)微系统科技有限公司共同完成的国内首套“硅基MEMS中试代工平台”达到国际先进水平,表明新型传感器产业化步伐加快。

  “MEMS是目前世界制造业的热点,MEMS以其微型化的优势,在加速度计、陀螺仪、光学MEMS、图像传感器等领域都有相关应用,在军事领域和以汽车、电子、家电等为代表的民用行业有着极为广阔的应用前景。”参与了上述项目的尤政介绍说。

  “传感器产业发展和区域产业发展密切相关,因为各个地区有不同的产业优势,在转型升级、产业结构调整过程中有自己的发展战略。”尤政指出,“从中国科研院所角度来讲,政策制定共有三个面向,面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向国民经济主战场。主思路就是要和地方经济密切结合起来,根据区域经济发展规划,推动海内外的研究机构、创新型企业到适合的地区来发展。”

  虽然我国传感器产业已由仿制、引进逐步走向自主设计、创新发展阶段,但传感器在我国仍有诸多挑战:高端领域核心技术未掌握,高端人才不足,生产、封装及测试的自动化、规模化能力低,缺少龙头企业,对新技术、新产品、新应用的敏感度低。

  阎跃鹏指出:“传感器行业入门容易,但形成大批量产品难,真正具有开发实例的传感器厂家是离不开产品设计、核心芯片,以及信号处理软件算法、封装测试技术与工艺的人才,并且由于传感器种类多,应用领域广泛,国内厂家只顾自家眼前市场和产品,在缺乏核心技术的无自信心理状态下,无暇抢占对手市场,更无心开拓新产品、新领域的应用。”

  正是由于传感器行业存在诸多不足,使得“感知中国”提出七年来,物联网并没有带来预期的变革。“每一类传感器从被发现到进入产业大规模应用的年限很长,基本上需要15年到35年。”尤政认为,之所以转化时间长,是因为传感器就是要不断创新来获得竞争力。他认为,“传感器要提高竞争力还是应该以系统为主,要将传感器的信号处理、传输一起来做,系统要做牵引,从跟踪仿制、打牢基础到后来需求方提出系统需求牵引产业发展。”

  “无论是国内主张的集成式创新还是国外提出的积木式创新,前提都是基础要好,我国在经济速度放缓的同时究竟要做什么事?”尤政赞同将硬件设备,如传感器等元器件重点发展,“把基础产业搞得更好一些”。

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