自傳感器誕生以來，由于它可以幫助人類將曾經不可知、難判斷的信息變成易獲取、更精準的數(shù)據，傳感器已經成為數(shù)字化社會最為重要的基礎設施。從智能手機到智能語音設備，從能源平臺到工業(yè)設備，傳感器自然而然地“化身”為人類連接機器、人類自身，以及自然環(huán)境的外延器官。

　　隨著傳感器，以及與之相關的數(shù)據存儲、儲能、新材料、網絡基礎設備等軟硬件技術的發(fā)展，還有成本的持續(xù)下降，傳感器的應用場景將變得越來越豐富。

　　當前，傳感器越來越多地被應用到社會發(fā)展及人類生活的各個領域。在中國市場，傳感器應用四大領域為工業(yè)及汽車電子產品、通信電子產品、消費電子產品專用設備。

　　而隨著技術研發(fā)的持續(xù)深入，成本的下降，性能和可靠性的提升，在物聯(lián)網、移動互聯(lián)網和高端裝備制造快速發(fā)展的推動下，傳感器的典型應用市場發(fā)展迅速。毫無疑問，搭乘物聯(lián)網和工業(yè)互聯(lián)網的快車，傳感器的應用發(fā)展正以超乎我們想象的速度飛速發(fā)展，不斷刷新我們的認知。

　　01、碳中和下，氣體傳感器迎巨大機遇

　　自從2021年政府工作報告將“扎實做好碳達峰、碳中和各項工作”列為重點工作之一以來，如何實現(xiàn)“碳中和”目標也成為了傳感器產業(yè)內熱議的話題。

　　人類活動已經對氣候變化和生態(tài)環(huán)境產生不可逆的影響，全球碳排放中在發(fā)電領域的消耗是二氧化碳最大來源。發(fā)達經濟體(美國、歐盟)二氧化碳次要來源為交通運輸、建筑消耗，發(fā)展中經濟體(中國、印度)次要來源主要集中于工業(yè)燃燒。因此，通過節(jié)能減排、能源替代等方式，讓排放出的二氧化碳被回收，實現(xiàn)二氧化碳的零排放。確認碳排放量， 二氧化碳傳感器必不可少。

　　二氧化碳傳感器主要有固態(tài)電解質式、電容式、光纖、紅外吸收等類型，其中紅外二氧化碳傳感器是當前較為主流的類型，廣泛應用于中央空調、新風系統(tǒng)及空氣質量檢測設備等。

　　碳中和領域對氣體的監(jiān)測不僅僅是二氧化碳氣體濃度，還有其他溫室氣體，比如甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)等。

　　碳中和目標的實現(xiàn)，需要產業(yè)鏈很多環(huán)節(jié)控制碳排放，由此涉及到其他種類的氣體傳感器，對排放標準要求越來越高，也會對這些氣體傳感器提出更多的要求。根據GMI的報告顯示，到2026年氣體傳感器的出貨量將會達到8000萬個，市場估值超過20億美元，復合增長率大約在7%左右。

　　在碳中和背景下，全球不少工業(yè)企業(yè)從傳感器到相應的儀器儀表以及數(shù)據分析系統(tǒng)都做了相應的布局，國內傳感器企業(yè)在激光粉塵傳感器技術水平和產業(yè)規(guī)模方面處于有利地位，且憑借在粉塵、CO2、VOC氣體傳感器配套領域的組合策略，在空氣質量監(jiān)測領域持續(xù)提升市場占有率。

　　02、新能源汽車的高端舒適度配置需求

　　車載傳感器迎重大利好

　　隨著新能源汽車智能化技術的不斷成熟應用，人們對汽車的座艙、自動駕駛等領域的需求比較突出，車內環(huán)境也成為消費者關注的焦點，這直接推動汽車電子中空氣質量類傳感器產品的加速發(fā)展，對傳感器的需求也非常明顯，比如空氣質量傳感器、PM2.5 傳感器、負離子傳感器和溫濕度傳感器。

　　空氣質量傳感器可以檢測車內CO2、voc、苯、甲苯、甲醛等氣體濃度和異味，如果濃度超標可以及時打開凈化器凈化車內空氣環(huán)境。而位于車內后視鏡內部的濕度感應器，通過對車窗霧氣的探測來調整空調的除濕模式以避免空氣過于干燥，這個功能只能監(jiān)測濕度并調整空調的除濕模式。

　　新能源的驅動形式不同于傳統(tǒng)燃油車，所以安全隱患更多來自電池和電控系統(tǒng)等核心部件，因此新能源汽車需要對氫能源和鋰電能源進行安全管理，由于鋰電池車有自燃的安全隱患，氫能源車有氫氣泄露的安全隱患，都存在安全事故的風險。

　　比如，電動汽車的鋰電池熱失控現(xiàn)象，鋰離子電池熱失控的時候，電池內部會有大量的一氧化碳釋放出來，這需要有CO傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器網絡等來綜合監(jiān)測，實現(xiàn)新能源汽車的電池安全管理。

　　而一臺氫能源汽車，至少用到 4-5顆氫氣傳感器，針對新能源汽車動力電池安全狀態(tài)對氫氣泄漏實時監(jiān)測，還需要壓力傳感器、溫度傳感器等配合數(shù)據分析，提供安全保障。

　　據中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據，2022年8月新能源汽車產銷首次突破60萬輛，新能源汽車產銷將繼續(xù)保持高速增長，對相關傳感器的需求將超過千億元。

　　03、環(huán)境治理持續(xù)深入

　　傳感器大量應用加速

　　環(huán)境監(jiān)測是指對環(huán)境質量狀況進行監(jiān)視和測定的活動，通過對反映環(huán)境質量的指標進行監(jiān)視和測定，以確定環(huán)境污染狀況和環(huán)境質量的高低。環(huán)境監(jiān)測分為環(huán)境質量監(jiān)測和污染源監(jiān)測兩大類，分別針對空氣、水、噪聲等環(huán)境質量的監(jiān)測以及工業(yè)企業(yè)和污水處理廠等排污設施的監(jiān)測。

　　從大氣環(huán)境監(jiān)測和水環(huán)境監(jiān)測兩個方面對傳感器的需求的擴大，分析環(huán)境監(jiān)測傳感器未來的技術走向和競爭結構的發(fā)展趨勢，挖掘環(huán)境監(jiān)測傳感器的市場潛力。

　　隨著近年來超低排放的推廣，企業(yè)減排和政策管控的落實，大氣環(huán)境監(jiān)測在顆粒物濃度PM2.5、VOCs和臭氧復合污染(ODS物質、氫氟碳化物HFCs等)方面的傳感器仍然是主要需求。另外，大氣污染主要是以化石能源為主的能源結構造成的，對于CO2、甲烷、非甲烷總烴、硫化氫和氨的監(jiān)測是主要治理手段的依據，傳感器對這些種類的污染氣體檢測并提供相應參數(shù)，隨著監(jiān)測治理的不斷深入，降低污染物排放的難度會越來越小，大氣環(huán)境保護也會進入減污降碳協(xié)同治理的新階段。

　　水環(huán)境監(jiān)測是根據水污染治理、水生態(tài)修復、水資源保護“三水共治”需求，統(tǒng)籌流域與區(qū)域、水域與陸域、生物與生境，逐步實現(xiàn)水質監(jiān)測向水生態(tài)監(jiān)測轉變。國家在“十四五”期間對地表水按“9+N”方式進行監(jiān)測，其中9，即水溫、濁度、電導率、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總氮;N，即化學需氧量、五日生化需氧量、陰陽離子、重金屬、有機物、水生態(tài)綜合毒性等特征指標，從而進一步拓展自動監(jiān)測指標和覆蓋范圍。

　　這對于PH值傳感器、離子傳感器、紅外傳感器、電導率傳感器、光譜傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、溫度傳感器、流量傳感器等的精確度、數(shù)據的可靠性方面提出更高要求，進而實現(xiàn)真正意義上的在線智能監(jiān)測，另一方面也會促進水環(huán)境監(jiān)測方面新指標體系和規(guī)范的建立與驗證。

　　隨著新一輪科技革命和產業(yè)變革加速，傳感器產業(yè)面臨著發(fā)展方式的轉變、產業(yè)結構的優(yōu)化和增長動能的轉換，面對新機遇新挑戰(zhàn)，傳感器技術創(chuàng)新必將深入到軟件集成系統(tǒng)、大數(shù)據、人工智能、網絡通信、量子計算、新材料等戰(zhàn)略性前瞻性領域。

　　04、未來傳感器還將呈現(xiàn)哪些發(fā)展趨勢

　　未來，將會有更多醫(yī)療傳感器出現(xiàn)在我們生活中，傳感器將變得更小、更便宜、更準確、更靈活、更節(jié)能、更環(huán)保，能夠收集更多類型的數(shù)據，并集成越來越多的新技術。

　　1.更多的醫(yī)療應用

　　目前，很多與健康相關的傳感器主要用在娛樂和生活方式領域，它們的功能達不到醫(yī)療級的要求。未來，更多醫(yī)療級的傳感器將通過嚴格的監(jiān)管審批并實現(xiàn)醫(yī)療應用。

　　隨著實驗室系統(tǒng)的微型化，將加速生物危害感知的新興技術的研發(fā)，可穿戴傳感器將成為真正的醫(yī)療級設備，而非簡單的生活和娛樂之用。醫(yī)療檢測將更加輕松，一臺檢測儀器可以分析更多的物質，并減少對檢測樣品量的需求，比如，可以通過汗液和眼淚等體液即可完成健康檢測。

　　可吞服藥丸是實驗室系統(tǒng)微型化的一個應用，例如，已經有很多健康科技初創(chuàng)企業(yè)使用可吞服傳感器替代傳統(tǒng)的內窺鏡檢查，以減少患者的痛苦。還有一些科技公司研發(fā)的可吞服或可植入藥丸，可以在體內長期持續(xù)給藥，讓患者的日常治療更為輕松。

　　2.更好的感知與更多的數(shù)據

　　未來的傳感器將更有效地模仿人類的感官，來檢測、處理和分析復雜的信號，如生物危害、氣味、材料壓力、病原體和腐蝕等。例如，這些先進的傳感器不僅僅能夠感知大量的單一分析物(例如二氧化碳)，還可以破解氣味中的每個組成部分。

　　此外，智能微塵是由振動驅動的微觀傳感器，可以監(jiān)控戰(zhàn)場、高層建筑或動脈堵塞等各種情況。

　　3.更小，更便宜

　　隨著各種新平臺和新材料的應用，制造商可以制造更小的傳感器，其性能可以與毫米級和微波級的電子元器件一樣高，并且隨著更少的硅的應用，成本將大幅降低。同時，新平臺還會降低傳感器的設計、開發(fā)和制造成本。

　　從長遠來看，可自我校準的傳感器具有非常高的成本效益。通過自動校準，可以減少傳感器的維護次數(shù)和時間，并大幅降低維護成本。另外，可自我修復的傳感器將會有更廣泛的應用范圍，并使維護成本更低，特別是在發(fā)生各種災難和風險時將大有用處。

　　4.更高的準確性

　　目前，多通道協(xié)作頻譜感知的研究還處于初期階段。未來，一旦技術成熟，它將比現(xiàn)在的單通道傳感器提供更精確的監(jiān)測數(shù)據。

　　更準確、更可靠和可復制的傳感器將在醫(yī)療設備等領域擁有更多的應用場景，其實現(xiàn)的功能也更加強大。

　　5.更靈活且更柔性

　　柔性傳感器是未來傳感器發(fā)展的一個重要方向。目前，柔性光傳感器、PH傳感器、離子傳感器和生物傳感器仍處在早期開發(fā)階段。在未來，這些柔性傳感器將擁有更多創(chuàng)新應用，如人造皮膚、可穿戴傳感器和微動傳感。

　　通過微線技術和磁場，傳感器可以像頭發(fā)絲一樣纖細，而又具有彈性，不需要電源，可以無接觸地測量溫度、壓力、拉力、應力，扭轉和位置。

　　6.更節(jié)能

　　當前，大多數(shù)傳感器并不是很節(jié)能，因為其始終處于開啟狀態(tài)。未來，傳感器將變得更智能，并由特定條件驅動，只有當達到某個條件時才能被激活，而當它們處于待機模式時，幾乎沒有功耗。

　　此外，傳感器還可以從周圍環(huán)境中獲取能量，實現(xiàn)更長久的運行。例如運動、壓力、光線，或患者身體與周圍空氣的熱量差異等都可以成為傳感器的能量來源。

　　7.更環(huán)保

　　在未來，環(huán)境友好型和可生物降解的傳感器將日益受到歡迎。

　　例如，傳感器可以采用由細菌驅動的，可降解的紙基電池，此類傳感器可用于農田管理、環(huán)境監(jiān)測、食品流通監(jiān)測或醫(yī)療檢測等領域，而不會污染環(huán)境。

　　8.更高的復雜性和更好的兼容性

　　通過協(xié)調工作，傳感器將獲得額外的復雜性。傳感器集群可以更好地協(xié)調傳感器之間的工作，并通過自主學習系統(tǒng)來確定工作內容和位置。

　　此外，各種新技術的采用，也將使傳感器變得更加多樣化。例如，通過激光技術，傳感器可以通過物質獨特的光譜識別出物質組成;飛行時間傳感器可通過紅外光脈沖測量兩個物體之間的距離;由晶體、特殊陶瓷、骨骼、DNA、蛋白質等材料制造的壓電傳感器可以更好地對外部壓力和潛熱進行響應。

　　在未來，各種基礎科學的進步將進一步推動傳感器技術的快速進化。傳感器將變得更加小型化、人性化，人機交互更加友好;同時，它們將變得更加隱形，更加不易察覺。隨著傳感器更加深入地融入我們的日常生活，以及與AI等新技術的融合，在未來的互聯(lián)互通和自動化的世界中，傳感器將使我們的生活更加美好。