隨著“中國制造2025”、“工業(yè)4.0”“物聯(lián)網(wǎng)”等的提出，我國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)面臨變革挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)分析儀器和傳感器產(chǎn)品的智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展提出更高要求，以實(shí)現(xiàn)更靈敏、更準(zhǔn)確、更快速、更可靠地實(shí)時(shí)檢測。

而我國的傳感器行業(yè)的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、市場格局和未來的發(fā)展前景究竟是如何的呢？

產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

中國傳感器的市場近幾年一直持續(xù)增長，增長速度超過20%，傳感器應(yīng)用四大領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)及汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品專用設(shè)備。

2012年中國傳感器行業(yè)發(fā)展總體規(guī)模逐漸擴(kuò)大，顯著應(yīng)用于汽車工業(yè)中包括汽車輪胎中的傳感器應(yīng)用、安全氣囊中的傳感器應(yīng)用、底盤系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用、廢氣與空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求、ABS中的傳感器應(yīng)用和需求、車輛行駛安全系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求、汽車防盜系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求、汽車定位系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求、汽車其他系統(tǒng)中的傳感器應(yīng)用和需求。

除此以外，中國傳感器在其他領(lǐng)域也有新的應(yīng)用，如工業(yè)控制領(lǐng)域、在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域、在設(shè)施農(nóng)業(yè)中、在多媒體圖像領(lǐng)域、其它有關(guān)傳感器的應(yīng)用。回顧中國傳感器行業(yè)，雖然發(fā)展迅速，但是也存在一些不利的因素。如在產(chǎn)品技術(shù)上產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、科技與生產(chǎn)脫節(jié)、產(chǎn)品技術(shù)水平偏低、產(chǎn)品種類欠缺、企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)能力弱。

但另一方面國家不斷制定有利傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略與政策，全年整機(jī)系統(tǒng)市場的快速發(fā)展，新興技術(shù)的不斷推動(dòng)也都成為傳感網(wǎng)發(fā)展的利好因素。

市場容量

據(jù)中國產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的中國傳感器市場現(xiàn)狀調(diào)研與發(fā)展趨勢分析報(bào)告(2016-2020年)顯示，在政府的支持下，我國的傳感器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)取得了長足進(jìn)步。國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)在“雙加工程”即：加快力度加快發(fā)展的方針指導(dǎo)下，建立了中國敏感元器件與傳感器生產(chǎn)基地。

目前，國內(nèi)有三大傳感器生產(chǎn)基地，分別為：安徽基地主要是建立力、光敏規(guī)模經(jīng)濟(jì)；陜西基地1990年2月成立了陜西省敏感技術(shù)產(chǎn)業(yè)集團(tuán)公司，主要是建立電壓敏、熱敏、汽車電子規(guī)模經(jīng)濟(jì)為主要目標(biāo)；黑龍江基地主要建立氣、濕敏規(guī)模經(jīng)濟(jì)為主要目標(biāo)。

2016年中國傳感器市場趨勢分析

而目前我國已有1700多家從事傳感器的生產(chǎn)和研發(fā)的企業(yè)，其中從事微系統(tǒng)研制、生產(chǎn)的有50多家。同時(shí)，傳感器越來越多地被應(yīng)用到社會(huì)發(fā)展及人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，如工業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、航天技術(shù)、軍事工程、機(jī)器人技術(shù)、資源開發(fā)、海洋探測、環(huán)境監(jiān)測、安全保衛(wèi)、醫(yī)療診斷、交通運(yùn)輸、家用電器等。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2015年，我國物聯(lián)網(wǎng)整體市場規(guī)模將或達(dá)到7500億元，傳感器產(chǎn)業(yè)將從中直接受益。據(jù)預(yù)測，未來5年中國傳感器市場將穩(wěn)步快速發(fā)展，在物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模大幅增長的動(dòng)力之下，2015年中國傳感器市場規(guī)模有望達(dá)到1213億元左右。

市場格局

我國傳感器的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在長三角地區(qū)，并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽和西安等中心城市為主的區(qū)域空間布局。

長三角區(qū)域：以上海、無錫、南京為中心，逐漸形成包括熱敏、磁敏、圖像、稱重、光電、溫度、氣敏等較為完備的傳感器生產(chǎn)體系及產(chǎn)業(yè)配套。

珠三角區(qū)域：以深圳中心城市為主，由附近中小城市的外資企業(yè)組成以熱敏、磁敏、超聲波、稱重為主的傳感器產(chǎn)業(yè)體系。

東北地區(qū)：以沈陽、長春、哈爾濱為主，主要生產(chǎn)MEMS力敏傳感器、氣敏傳感器、濕敏傳感器。

京津區(qū)域：主要以高校為主，從事新型傳感器的研發(fā)，在某些領(lǐng)域填補(bǔ)國內(nèi)空白。北京已建立微米/納米國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。中部地區(qū)：以鄭州、武漢、太原為主，產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的模式，在PTC/NTC熱敏電阻、感應(yīng)式數(shù)字液位傳感器和氣體傳感器等產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展態(tài)勢良好。

此外，傳感器產(chǎn)業(yè)伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，在其他區(qū)域如陜西、四川和山東等地發(fā)展很快。

面臨問題

一是核心技術(shù)和基礎(chǔ)能力缺乏，創(chuàng)新能力弱。傳感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊應(yīng)用的高端方面差距巨大，中高檔傳感器產(chǎn)品幾乎100%從國外進(jìn)口，90%芯片依賴國外，國內(nèi)缺乏對(duì)新原理、新器件和新材料傳感器的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能力。

二是共性關(guān)鍵技術(shù)尚未真正突破。設(shè)計(jì)技術(shù)、封裝技術(shù)、裝備技術(shù)等方面都存在較大差距。國內(nèi)尚無一套有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的傳感器設(shè)計(jì)軟件，國產(chǎn)傳感器可靠性比國外同類產(chǎn)品低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，傳感器封裝尚未形成系列、標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一接口。傳感器工藝裝備研發(fā)與生產(chǎn)被國外壟斷。

三是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，品種、規(guī)格、系列不全，技術(shù)指標(biāo)不高。國內(nèi)傳感器產(chǎn)品往往形不成系列，產(chǎn)品在測量精度、溫度特性、響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性、可靠性等指標(biāo)與國外也有相當(dāng)大的差距。四是企業(yè)能力弱，從目前市場份額和市場競爭力指數(shù)來看，外資企業(yè)仍占據(jù)較大的優(yōu)勢。

我國傳感器企業(yè)95%以上屬小型企業(yè)，規(guī)模小、研發(fā)能力弱、規(guī)模效益差。針對(duì)這些問題，我國應(yīng)該如何分步去解決？如何提高綜合競爭力，并逐步參與到國際競爭中去？

前景預(yù)測

我國2015年傳感器需求量可高達(dá)32億只，市場規(guī)模可達(dá)1213億元左右，足以形成傳感器產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。除了工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、大型重點(diǎn)工程配套以及汽車電子化、家電類產(chǎn)品的應(yīng)用之外，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、環(huán)保檢測與治理、醫(yī)療衛(wèi)生以及食品檢測類市場領(lǐng)域里的應(yīng)用是突如其來、無法估量的。

此外，國內(nèi)水資源控制系統(tǒng)和家電類商品正處于由傳統(tǒng)技術(shù)向節(jié)能減排和技術(shù)升級(jí)的發(fā)展階段，變頻式空調(diào)和家用吸塵器、洗衣機(jī)、太陽能熱水器，特別是大型中央空調(diào)器已開始大量使用壓力控制、溫度調(diào)節(jié)等系統(tǒng)，這就為各種傳感器在家用空調(diào)、洗衣機(jī)、吸塵器、家庭供水系統(tǒng)等方面的應(yīng)用開辟了廣闊的空間，構(gòu)成了我國新的市場需求和應(yīng)用增長點(diǎn)。

機(jī)器人傳感器

為了檢測作業(yè)對(duì)象及環(huán)境或機(jī)器人與它們的關(guān)系，在機(jī)器人上安裝了觸覺傳感器、視覺傳感器、力覺傳感器、接近覺傳感器、超聲波傳感器和聽覺傳感器，大大改善了機(jī)器人工作狀況，使其能夠更充分地完成復(fù)雜的工作。由于外部傳感器為集多種學(xué)科于一身的產(chǎn)品，有些方面還在探索之中，隨著外部傳感器的進(jìn)一步完善，機(jī)器人的功能越來越強(qiáng)大，將在許多領(lǐng)域?yàn)槿祟愖龀龈筘暙I(xiàn)。

機(jī)器人傳感器分類

根據(jù)檢測對(duì)象的不同可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。

a.內(nèi)部傳感器：用來檢測機(jī)器人本身狀態(tài)（如手臂間角度）的傳感器。多為檢測位置和角度的傳感器。

b.外部傳感器：用來檢測機(jī)器人所處環(huán)境（如是什么物體，離物體的距離有多遠(yuǎn)等）及狀況（如抓取的物體是否滑落）的傳感器。具體有物體識(shí)別傳感器、物體探傷傳感器、接近覺傳感器、距離傳感器、力覺傳感器，聽覺傳感器等。

具體有：

明暗覺

檢測內(nèi)容：是否有光，亮度多少

應(yīng)用目的：判斷有無對(duì)象，并得到定量結(jié)果

傳感器件：光敏管、光電斷續(xù)器

色覺

檢測內(nèi)容：對(duì)象的色彩及濃度

應(yīng)用目的：利用顏色識(shí)別對(duì)象的場合

傳感器件：彩色攝像機(jī)、濾波器、彩色CCD

位置覺

檢測內(nèi)容：物體的位置、角度、距離

應(yīng)用目的：物體空間位置、判斷物體移動(dòng)

傳感器件：光敏陣列、CCD等

形狀覺

檢測內(nèi)容：物體的外形

應(yīng)用目的：提取物體輪廓及固有特征，識(shí)別物體

傳感器件：光敏陣列、CCD等

接觸覺

檢測內(nèi)容：與對(duì)象是否接觸，接觸的位置

應(yīng)用目的：確定對(duì)象位置，識(shí)別對(duì)象形態(tài)，控制速度，安全保障，異常停止，尋徑

傳感器件：光電傳感器、微動(dòng)開關(guān)、薄膜特點(diǎn)、壓敏高分子材料

壓覺

檢測內(nèi)容：對(duì)物體的壓力、握力、壓力分布

應(yīng)用目的：控制握力，識(shí)別握持物，測量物體彈性

傳感器件：壓電元件、導(dǎo)電橡膠、壓敏高分子材料

力覺

檢測內(nèi)容：機(jī)器人有關(guān)部件（如手指）所受外力及轉(zhuǎn)矩

應(yīng)用目的：控制手腕移動(dòng)，伺服控制，正解完成作業(yè)

傳感器件：應(yīng)變片、導(dǎo)電橡膠

接近覺

檢測內(nèi)容：對(duì)象物是否接近，接近距離，對(duì)象面的傾斜

應(yīng)用目的：控制位置，尋徑，安全保障，異常停止

傳感器件：光傳感器、氣壓傳感器、超聲波傳感器、電渦流傳感器、霍爾傳感器

滑覺：

檢測內(nèi)容：垂直握持面方向物體的位移，重力引起的變形

應(yīng)用目的：修正握力，防止打滑，判斷物體重量及表面狀態(tài)

傳感器件：球形接點(diǎn)式、光電旋轉(zhuǎn)傳感器、角編碼器、振動(dòng)檢測器

機(jī)器人主要的傳感器

視覺：

20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)，發(fā)展十分迅速，是機(jī)器人中最重要的傳感器之一。

機(jī)器視覺從20世紀(jì)60年代開始首先處理積木世界，后來發(fā)展到處理室外的現(xiàn)實(shí)世界。20世紀(jì)70年代以后，實(shí)用性的視覺系統(tǒng)出現(xiàn)了。

視覺一般包括三個(gè)過程：圖像獲取、圖像處理和圖像理解。相對(duì)而言，圖像理解技術(shù)還很落后。

力覺：

機(jī)器人力傳感器就安裝部位來講，可以分為關(guān)節(jié)力傳感器、腕力傳感器和指力傳感器。

國際上對(duì)腕力傳感器的研究是從20世紀(jì)70年代開始的，主要研究單位有美國的DRAPER實(shí)驗(yàn)室、SRI研究所、IBM公司和日本的日立公司、東京大學(xué)等單位。

觸覺：

作為視覺的補(bǔ)充，觸覺能感知目標(biāo)物體的表面性能和物理特性：柔軟性、硬度、彈性、粗糙度和導(dǎo)熱性等。

觸覺研究從20世紀(jì)80年代初開始，到20世紀(jì)90年代初已取得了大量的成果。

接近覺：

研究它的目的是使機(jī)器人在移動(dòng)或操作過程中獲知目標(biāo)（障礙）物的接近程度，移動(dòng)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)避障，操作機(jī)器人可避免手爪對(duì)目標(biāo)物由于接近速度過快造成的沖擊。

聽覺：

（1）特定人的語音識(shí)別系統(tǒng)

特定人語音識(shí)別方法是將事先指定的人的聲音中的每一個(gè)字音的特征矩陣存儲(chǔ)起來，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模板（或叫模板），然后再進(jìn)行匹配。它首先要記憶一個(gè)或幾個(gè)語音特征，而且被指定人講話的內(nèi)容也必須是事先規(guī)定好的有限的幾句話。特定人語音識(shí)別系統(tǒng)可以識(shí)別講話的人是否是事先指定的人，講的是哪一句話。

（2）非特定人的語音識(shí)別系統(tǒng)

非特定人的語音識(shí)別系統(tǒng)大致可以分為語言識(shí)別系統(tǒng)，單詞識(shí)別系統(tǒng)，及數(shù)字音（0~9）識(shí)別系統(tǒng)。非特定人的語音識(shí)別方法則需要對(duì)一組有代表性的人的語音進(jìn)行訓(xùn)練，找出同一詞音的共性，這種訓(xùn)練往往是開放式的，能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的修正。在系統(tǒng)工作時(shí)，將接收到的聲音信號(hào)用同樣的辦法求出它們的特征矩陣，再與標(biāo)準(zhǔn)模式相比較?？此c哪個(gè)模板相同或相近，從而識(shí)別該信號(hào)的含義。

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