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智能传感器是什么及我国智能传感器发展阶段和现状介绍
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感应器是物联网中的一个层次,承担着数据和信息的采集任务。不管是AI技术还是可穿戴技术,都需要一种媒介,要想实现所有的东西相互连接,就无法离开传感器。感应器属于探测设备,通常包括敏感元件、变换器和信号调理与转换电路,它们可以感知被测量的信息,如速度、压力、温度、光线等。并且能把感觉到的信息,按照一定的规律转换为电信号(电压、电流等)或其它所需形式的信息输出,以满足信息的传输、加工、储存、显示、记录和控制等需要。

简言之,传感器是一种把非电磁场转换成电磁场输出并与之相对应的装置。

迄今为止,传感技术的发展经历了三个阶段:结构传感阶段、物性传感阶段和智能传感阶段。

1、结构传感器起源于1950年,其功能与名称相同,主要是利用结构参数的变化来感知和转换信号;

2、1970-1999年是物性型传感器的发展阶段,70年代早期的传感器是由固体元件,如半导体、电介质、磁性材料等组成,代表产品是热电偶传感器(接触式测温装置;将热能转换成直流电压信号);霍尔传感器(磁场传感器,主要用于探测半导体的导电类型、载流子浓度等);光敏传感器(对外界光信号或光辐射有反应或转换作用的敏感设备)等。七十年代后期,集成传感器出现;

3、智能传感器从2000年开始发展到现在,已发展了三个阶段,而智能传感器是微机技术与检测技术相结合的产物,具有自动检测、诊断、数据处理和对外界信息的自适应能力,在智能领域和物联网市场具有较好的前景。

中国传感器产业起步较晚,直到1972年才成立了中国第一个压阻式传感器研制生产单位。尽管中国目前有许多研究与开发机构,例如以中科院研究所、国家重点实验室、高等院校为代表的研究与开发机构。但是我国在一些核心技术上与世界有较大差距,比如传感器在感知信息方面还比较落后,自身在智能化和网络化方面还比较落后。

就市场增长率而言,2019年中国传感器市场规模同比+12.7%,预计2021年市场规模为2951.8亿元,同比+17.6%,增长率明显高于全球传感器市场规模(根据前瞻研究院预测数据,2019-2023年全球传感器市场规模将以8%左右的速度增长)。尽管中国的传感器市场规模在快速增长,但国产化程度仍然不高,尤其是高端传感器产品基本上被美国、德国和日本的传感器企业所占据。

据前瞻产业研究院数据显示,2019年全球传感器产业规模达2265亿美元,约合人民币14811.97亿元;2019年中国传感器市场销售额将达1000亿元左右,仅占全球传感器市场总销售额的6.75%。据前瞻工业研究院数据显示,2018年美国、德国和日本的传感器市场份额分别为29%、19%和21%,占全球传感器市场份额的69%。

由于我国在传感器关键核心技术和领军人才方面落后于欧美日等发达国家,导致国内供应能力不足,高端传感器产品几乎完全依赖进口,高端传感器占我国传感器进口的比例高达80%,传感器芯片占90%以上。即使是一些特殊用途的传感器,如航天、航海、航空等,也受到美国出口管制政策的限制。依我看,中国传感器企业在这一领域所面临的问题,不亚于中国芯片行业所面临的“卡脖子”问题。面临未来广阔的市场空间,需要“国企”共同努力,共同发展,才能战胜困难。

但由于我国近年来的政策推动,我国的传感器企业正在迅速扩张,与美国、德国和日本的差距也在不断缩小,尤其是在某些细分领域,比如汽车传感器市场中国,已经超过了美国和日本,在全球的市场份额位居第二。

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