根据国家标准,传感器的定义为能感受被测量信息并将其按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。其中,传感器定义包括以下含义:
(1)传感器是测量装置,能完成检测任务;
(2)其输入量是某一被测量,可能是物理量,也可能是化学量、生物量等;
(3)其输出量是某种物理量, 这种量要便于传输、转换、处理和显示等,可以是气、光、电等量,目前主要是电物理量;
(4)输出量与输入量有确定的对应关系,且应具有一定的精确度。
总体来说,传感器是获得信息的装置,能够在感受外界信息后,按一定的规律把物理量、化学量或者生物量等转变成便于利用的信号, 转换后的信息便于测量和控制。传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路组成。敏感元件是传感器中直接感受或响应被测量的部分, 是输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件是传感器中能将敏感元件感受或相应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分,其输入就是敏感元件的输出。将上述电路参数接入基本转换电路(简称转换电路), 便可转换成电量输出。传感器只完成被测参数至电量的基本转换, 电量输入测控电路, 进行放大、运算、处理等进一步转换, 以获得被测值或进行过程控制。
传感器的基本特性是指其输出与输入之间的关系。传感器的输出和输入是一一对应的,即传感器能不失真的再现输入信号,这就是传感器的理想特性。由于在设计、制造以及使用过程中存在很多影响因素,使得传感器不可能呈现理想特性。传感器的特性与被测量的性质有关,当被测量处于不变或缓变情况下,输出与输入之间的关系称为传感器的静态特性;当被测量随时间变化时,输出与输入之间的关系称为传感器的动态特性。
传感器基于不同分类、用途匹配主要指标。传感器的应用范围十分广泛, 原理、结构与类型繁多,难以用统一指标衡量传感器质量。其中多个基本参数指标和比较重要的环境参数指标会作为检验、 使用和评价传感器的依据。对于某一分类或某一用途的传感器而言,并非全部指标都是必需的。设计和制作一个各项指标优良的传感器是非常困难的,实际上是非必要的。应根据不同的使用场景匹配主要指标,其余指标或参数基本满足要求即可。更重要的是需关注传感器的稳定性和变化规律,从而在电路上或使用计算机进行补偿和修正,可令传感器降低成本并提高应用精度。
传感器发展历程
传感器的发展分为机械化时代、电气自动化时代和智能化时代。每个阶段的技术进步共同推动传感器行业的不断发展和应用领域的拓宽。机械化时代(人类出现至约 1870 年):在机械化时代,传感器的发展处于雏形阶段,该时期传感器大多基于机械原理和自然现象。如中国东汉时期的科学家张衡发明的地动仪,利用惯性原理探测地震波的方向,为世界上最早的地震仪,也是人类历史上最早的振动传感器。
此外,黄帝发明的指南车、古代的量器(如仰韶陶质量具、商代骨尺、楚墓天平)以及日晷仪等,都可以视为早期传感器的雏形,为后来的传感器技术奠定基础。电气自动化时代(1870 年后至 2009 年):随着电气技术的兴起,传感器的发展进入电气自动化时代。
1876 年,德国西门子制造出第一支铂电阻温度计,为最早输出电信号的传感器,标志着传感器进入电气测量领域。随后,传感器技术发展提速,出现结构型传感器和固体传感器等新型传感器。
结构型传感器主要利用结构参量变化来感受和转化信号,如电阻应变传感器等;而固体传感器则由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,利用材料的某些特性制成,如集成温度传感器 AD590 等。该时代的传感器出现,令传感器测量精度和稳定性提升起到重大作用,并在工业自动化、航空航天、医疗等领域得到广泛应用。
智能化时代(2009 年至今):进入 21 世纪后,随着微电子技术、计算机技术、物联网技术的快速发展,传感器技术迎来智能化时代。智能传感器将传感器、信号调节电路、微计算机、存贮器及接口集成到芯片上,具有检测、自诊断、数据处理以及自适应能力。
同时,无线传感器网络的兴起使得传感器能够通过网络实现远程监控和数据传输,进一步拓宽了传感器的应用领域。例如,MEMS(微机电系统)传感器作为智能传感器的代表性产品之一,在消费电子、汽车电子、航空航天等领域得到了广泛应用。此外,随着物联网技术的不断发展,传感器将成为物联网感知层的核心组件之一,在智慧城市、智能家居、智能制造等领域发挥重要作用。
市场规模逐渐增长,出口为发展趋势之一
传感器产业链来看,上游常规原材料包括半导体材料、金属材料、陶瓷材料以及有机材料。
传感器种类繁多。中游为传感器各类产品,包括压力传感器、图像传感器、声学传感器等。
传感器的分类方法较多,可按照不同工作原理、被测量、输出信号类型、用途等不同方式对传感器进行分类。
按照传感器的工作机理分类
按照感知被测量(外界信息)所依据的基本效应的科学属性,可以将传感器分成物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。物理传感器是利用某些元件的物理性质以及某些功能材料的特殊物理性能,如压电效应、磁致伸缩现象、离子、热电、光电、磁电等效应,把被测物理量转化为便于处理的能量形式信号的传感器。
被测信号的微小变化被转换为电信号,其中起导电作用的是电子,相对后续开发难度较小。在物理传感器中可分为物性型传感器和结构型传感器。结构型传感器是基于物理学中场的定律构成的,包括动力场的运动定律、电磁场的电磁定律等。该类传感器特点为工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础。物性型传感器是基于物质定律构成的,如胡克定律、欧姆定律等。物质定律是表示物质某种客观性质的法则。
化学传感器主要是利用敏感材料与物质间的电化学反应原理,把无机和有机化学成分、浓度等转换为电信号的传感器,如气体传感器、湿度传感器和离子传感器。生物传感器是利用生物活性物质,如分子、细胞甚至某些生物机体组织等对某些物质特性的选择能力构成的传感器。生物传感器的研究历史较短,但发展非常迅速,随着半导体技术、微电子技术和生物技术的发展,它的性能将进一步完善,多功能、集成化和智能化的生物传感器将成为现实,前景十分广阔。
按照传感器的工作原理分类按照传感器对信号转换作用的原理可分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、热电式传感器、波式传感器等。
按照工作原理分类,有利于理解传感器的工作原理。
按输入信息(被测量)分类
传感器按输入量(用途)分类力传感器、有位移传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、温度传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器等。
按被测量分类的方法体现传感器的功能和用途, 有利于用户有针对性地选择传感器。实际上,通常将工作原理和被测量分类结合选择传感器,如应变式压力传感器、压电式加速度传感器、光电码盘式转速传感器等。
按应用范围分类
根据传感器的应用范围的不同,通常分为工业用、民用、科研用、医用、军用传感器等。按具体使用场合,可分为汽车用、舰船用、航空航天用传感器等。如果根据使用目的的不同,可分为计测用、监测用、检查用、控制用、分析用传感器等。
国内传感器市场规模呈上升趋势,华东地区产业链等相对完善。国内根据Precedence Research,2022 年全球传感器市场规模为 2048.00 亿美元,预计 2024 年2473.40 亿美元,2030 年为 4228.60 亿美元,2024-2030 年复合增长率为 9.35%。根据思瀚咨询,全球传感器市场主要集中在北美洲、欧洲、日本等地区,占比分别为 43.30%、29.70%、19.80%。
工控产品出海为目前行业趋势之一,国内产品出海将助力国内企业业绩提升,技术发展进程提速,并加快国内产品的渗透。根据思瀚产业研究院,预计 2024年中国传感器市场规模为 3732.70 亿元,同比增长 12.27%,呈逐年增长趋势。从企业数量分布来看,受益于地区经济高水平发展、完善的产业链、丰富的人才资源等因素,我国传感器企业主要集中在华东地区,占比为 56.86%。从产品结构来看,压力传感器、图像传感器、位置传感器、流量传感器以及生物传感器销售规模排名前五。
传感器下游应用领域主要以消费电子、汽车电子、工业电子、智能家居、环境监测等为主。
政策支持行业加快发展
传感器行业作为高端装备细分领域,在智能家居、3C 消费电子、机器人等领域渗透率不断提升,国家及各地方政府出台一系列政策为行业发展助力。2021 年至 2024 年国家层面上(国务院、发改委、市场监管总局、工信部联合多个部门)和地方层面上(北京市、上海市、广东省、黑龙江省等省市)颁布多项政策,推动传感器行业加速发展。
其中重点提出加快关键技术突破,推动传感器技术升级。2021 年工信部等实务部门颁布《"十四五"机器人产业发展规划》,其中提出鼓励研制三维视觉传感器、六维力传感器和关节力矩传感器等力觉传感器、大视场单线和多线激光雷达、智能听觉传感器以及高精度编码器等产品,满足机器人智能化发展需求。
第一章 传感器行业发展综述
第一节 传感器行业定义及分类
一、行业定义
二、行业主要产品分类
三、行业特性及在国民经济中的地位
第二节 传感器行业统计标准
一、统计部门和统计口径
二、行业涵盖数据种类介绍
第三节 传感器行业产业链分析
一、产业链结构分析
二、主要环节的增值空间
三、与上下游行业之间的关联性
四、行业产业链上游相关行业分析
五、行业下游产业链相关行业分析
六、上下游行业影响及风险提示
第二章 中国传感器行业的国际比较分析
第一节 中国传感器行业的国际比较分析
一、中国传感器行业竞争力指标分析
二、中国传感器行业经济指标国际比较分析
三、传感器行业国际竞争力比较
第二节 全球传感器行业市场需求分析
一、市场规模现状
二、需求结构分析
三、重点需求客户
四、市场前景展望
第三节 全球传感器行业市场供给分析
一、生产规模现状
二、产能规模分布
三、市场价格走势
四、重点厂商分布
第三章 我国传感器行业运行现状分析
第一节 我国传感器行业发展状况分析
一、我国传感器行业发展阶段
二、我国传感器行业发展总体概况
三、我国传感器行业发展特点分析
四、我国传感器行业商业模式分析
第二节 2021-2023年传感器行业发展现状
一、2021-2023年我国传感器行业市场规模
二、2021-2023年我国传感器行业发展分析
三、2021-2023年中国传感器企业发展分析
第三节 2021-2023年传感器市场情况分析
一、2022-2023年中国传感器市场总体概况
二、2021-2023年中国传感器产品市场发展分析
第四节 我国传感器市场价格走势分析
一、传感器市场定价机制组成
二、传感器市场价格影响因素
三、2021-2023年传感器产品价格走势分析
四、2024-2029年传感器产品价格走势预测
第四章 我国传感器行业整体运行指标分析
第一节 2022-2023年中国传感器行业总体规模分析
一、企业数量结构分析
二、人员规模状况分析
三、行业资产规模分析
第二节 2021-2023年中国传感器行业产销情况分析
一、我国传感器行业工业总产值
二、我国传感器行业工业销售产值
三、我国传感器行业产销率
第三节 2022-2023年中国传感器行业财务指标总体分析
一、行业盈利能力分析
二、行业偿债能力分析
三、行业营运能力分析
四、行业发展能力分析
第五章 2024-2029年我国传感器市场供需形势分析
第一节 传感器行业生产分析
一、产品及原材料进口、自有比例
二、产品及原材料产业集群发展分析
三、2021-2023年原材料产能情况分析
第二节 我国传感器市场供需分析
一、2021-2023年我国传感器行业供给情况
二、2021-2023年我国传感器行业需求情况
三、2021-2023年我国传感器行业供需平衡分析
第三节 传感器产品市场应用及需求预测
一、传感器产品应用市场总体需求分析
二、2024-2029年传感器行业领域需求量预测
第六章 我国传感器细分市场分析及预测
第一节 中国传感器行业细分市场结构分析
一、传感器行业市场结构现状分析
二、传感器行业细分结构特征分析
三、传感器行业细分市场发展概况
四、传感器行业市场结构变化趋势
第二节 智能传感器市场分析预测
一、智能传感器市场分析预测
二、生物传感器市场分析预测
第七章 我国传感器行业营销趋势及策略分析
第一节 传感器行业销售渠道分析
一、营销分析与营销模式推荐
二、传感器营销环境分析与评价
三、营销渠道发展趋势与策略
第二节 传感器行业营销策略分析
一、中国传感器营销概况
二、传感器营销策略探讨
第三节 传感器营销的发展趋势
三、未来传感器市场营销的出路
第四节 传感器市场营销模式与面临的挑战
第八章 2024-2029年传感器行业竞争形势及策略
第一节 行业总体市场竞争状况分析
一、传感器行业竞争结构分析
二、传感器行业企业间竞争格局分析
三、传感器行业集中度分析
四、传感器行业swot分析
第二节 中国传感器行业竞争格局综述
一、传感器行业竞争概况
二、中国传感器产品(服务)竞争力优势分析
三、传感器行业主要企业竞争力分析
第三节 2021-2023年传感器行业竞争格局分析
一、2021-2023年国内外传感器竞争分析
二、2021-2023年我国传感器市场竞争分析
三、2021-2023年我国传感器市场集中度分析
四、2021-2023年国内主要传感器企业动向
第四节 传感器行业并购重组分析
一、跨国公司在华投资兼并与重组分析
二、本土企业投资兼并与重组分析
第九章 2024-2029年传感器行业前景及趋势预测
第一节 2024-2029年传感器市场发展前景
一、2024-2029年传感器市场发展潜力
二、2024-2029年传感器市场发展前景展望
三、2024-2029年传感器细分行业发展前景分析
第二节 2024-2029年传感器市场发展趋势预测
一、2024-2029年传感器行业发展趋势
二、2024-2029年传感器市场规模预测
三、2024-2029年传感器行业应用趋势预测
四、2024-2029年细分市场发展趋势预测
第三节 2024-2029年中国传感器行业供需预测
一、2024-2029年中国传感器行业供给预测
二、2024-2029年中国传感器行业需求预测
三、2024-2029年中国传感器行业供需平衡预测
第四节 影响企业生产与经营的关键趋势
一、市场整合成长趋势
二、需求变化趋势及新的商业机遇预测
三、企业区域市场拓展的趋势
四、科研开发趋势及替代技术进展
五、影响企业销售与服务方式的关键趋势
第十章 2024-2029年传感器行业投资价值评估分析
第一节 传感器行业投资特性分析
一、传感器行业进入壁垒分析
二、传感器行业盈利因素分析
第二节 2024-2029年传感器行业投资价值评估分析
一、行业投资效益分析
二、产业发展的空白点分析
三、新进入者应注意的障碍因素
第十一章 2024-2029年传感器行业投资机会与风险防范
第一节 传感器行业投融资情况
一、行业资金渠道分析
二、传感器行业投资现状分析
第二节 2024-2029年传感器行业投资机会
一、产业链投资机会
二、细分市场投资机会
三、重点区域投资机会
第三节 2024-2029年传感器行业投资风险及防范
一、政策风险及防范
二、技术风险及防范
三、供求风险及防范
四、宏观经济波动风险及防范
五、市场竞争风险及防范
六、市场风险及防范
第四节 中国传感器行业投资建议
一、传感器行业未来发展方向
二、传感器行业主要投资建议
第十二章 传感器行业投资战略研究
第一节 传感器行业发展战略研究
一、战略综合规划
二、技术开发战略
三、业务组合战略
四、区域战略规划
五、产业战略规划
六、营销品牌战略
七、竞争战略规划
第二节 对我国传感器品牌的战略思考
一、传感器品牌的重要性
二、传感器实施品牌战略的意义
三、传感器企业品牌的现状分析
四、我国传感器企业的品牌战略
五、传感器品牌战略管理的策略
第三节 传感器经营策略分析
一、传感器市场细分策略
二、传感器市场创新策略
三、品牌定位与品类规划
四、传感器新产品差异化战略
第十三章 研究结论及投资建议
第一节 传感器行业研究结论及建议
第二节 传感器子行业研究结论及建议
第三节 思瀚传感器行业投资建议
一、行业发展策略建议
二、行业投资方向建议
三、行业投资方式建议
图表目录
图表:2021-2023年我国传感器市场规模
图表:2021-2023年我国传感器行业产值
图表:2021-2023年我国传感器行业销售产值
图表:2021-2023年我国传感器行业产销量
图表:2021-2023年我国传感器行业销售利润率
图表:2021-2023年我国传感器行业资产负债率
图表:2023年中国传感器行业运营能力分析
图表:2023年我国传感器产品销售占比
图表:2021-2023年我国传感器产量
图表:2023年传感器产品应用市场需求占比
图表:2021-2023年中国智能传感器市场规模
图表:2021-2023年中国生物传感器市场规模
图表:2023年传感器营销渠道分布
图表:全球传感器市场规模占比
图表:2021-2023年国内重点企业资产总计对比
图表:2021-2023年国内重点企业营业收入总计对比
图表:2021-2023年国内重点企业利润总额总计对比
图表:我国传感器制造企业主营领域分布
图表:2024-2029年我国传感器市场规模预测
图表:2024-2029年中国传感器行业供给规模预测
图表:传感器行业投资发展阶段
图表:四种基本的品牌战略