傳感器由傳統(tǒng)向新型轉變

　　我國在傳感器技術研究方面，正在逐漸縮小與國外的差距，一批基于MEMS技術的新型傳感器正在進入市場，在各領域中不斷拓寬應用范圍，設計技術、材料控制技術、生產技術、可靠性技術和測試技術不斷發(fā)展成熟，量產能力逐步提高。在市場競爭日趨激烈的條件下，我國生產的傳統(tǒng)傳感器，如力學量傳感器、氣體傳感器、溫度傳感器、光學傳感器、電壓敏傳感器，產銷形勢穩(wěn)中有升，不僅在國內市場的份額逐步增長，還同時滿足了部分國外市場的需求。

　　在國內傳感器產業(yè)中形成了一批骨干研發(fā)及生產單位。同時，由于改革開放，國內巨大的傳感器應用市場，引來了各國廠商，如西門子、日本橫河公司、美國霍尼韋爾公司、日本歐姆龍公司、美國邦納、芬蘭維薩拉公司等，這些國外公司占據了中國傳感器市場重要份額。

　　當前，我國傳感器產業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關鍵階段，它體現了新型傳感器向微型化、多功能化、數字化、智能化、系統(tǒng)化和網絡化發(fā)展的總趨勢。傳感器產業(yè)和市場發(fā)展前景歸納起來，主要特點是：

　　1.加速形成從傳感器研究開發(fā)到大生產一條龍產業(yè)化發(fā)展模式，走自主創(chuàng)新和國際合作相結合的跨越式發(fā)展道路，使我國盡早進入世界傳感器的主要生產國之列。

　　2.傳感器產品結構向全面、協(xié)調、持續(xù)性發(fā)展。根據市場需求，既要切實加強新型傳感器的開發(fā)，又要做好傳統(tǒng)傳感器的質量升級和產量增長;產品品種向投資類傾斜，尤其是填補“空白”的品種，從而使傳感器各門類和品種比例適當，形成一種“新舊交替、遠近結合、品種齊全、滿足需求”的新的產品結構。

　　3.企業(yè)生產(年生產能力)向規(guī)模經濟或適宜規(guī)模經濟發(fā)展。大生產技術的實踐表明：規(guī)模經濟出效益?？紤]到今后先進生產技術的使用和市場的擴大，量大面廣的通用傳感器的生產規(guī)模將以年產億只計，一些中檔傳感器的生產規(guī)模將以年產1000萬只計;而一些高檔傳感器和專用傳感器的生產規(guī)模將以年產幾十至幾百萬只計。實現規(guī)模經濟生產后，可最大限度地降低生產成本，從而實現廉價傳感器的商品化。

　　4.生產格局向專業(yè)化發(fā)展，專業(yè)化生產的內涵為：生產傳感器門類少而精;專門生產某一應用領域需要的某一類傳感器系列產品以獲得較高的市場占有率;各傳感器企業(yè)的專業(yè)化合作生產，能有效地避免企業(yè)內部的“大而全”，提高經濟效益。

　　5.傳感器大生產技術向自動化方向發(fā)展。傳感器的門類、品種繁多，所用的敏感材料各異，決定了傳感器制造技術的多樣性和復雜性?？v觀當前傳感器工藝線(含各類傳感器引進線)的概況，生產技術水平不一，多數工藝已實現單機自動化，但距離生產過程自動化尚存在諸多困難，其中封裝工藝和測試標定(兩者的費用約占產品成本的30%～50%)是傳感器自動化大生產的關鍵技術，有待今后廣泛采用CAD(計算機輔助設計)、CAM(計算機輔助制造)及先進的自動化裝備和工業(yè)機器人進行突破。

　　6.企業(yè)的重點技術改造應加強從依賴引進技術向引進技術的消化吸收與自主創(chuàng)新的方向轉移。自主創(chuàng)新應視為企業(yè)的立足之本。

　　7.企業(yè)經營要加快從以國內市場為主向國內與國外兩個市場相結合的國際化方向發(fā)展。

　　8.企業(yè)結構將向“大、中、小并舉”、“集團化、專業(yè)化生產共存”的格局發(fā)展。集團化大公司(含在境外的跨國集團公司)將越來越顯示出它的壟斷作用，而專業(yè)化生產的中、小企業(yè)因其能適應市場小量產品的需求，仍有其生存、發(fā)展的空間。

　　MEMS及汽車傳感器市場加速發(fā)展

　　由于傳感器的種類很多，這里主要介紹MEMS傳感器和汽車傳感器的市場情況。

　　MEMS傳感器市場

　　隨著國際MEMS傳感器市場從高端產品向消費類產品市場轉移，中國的MEMS傳感器市場將加速繁榮。MEMS傳感器除了用于工業(yè)交通等部門外，新興應用市場是汽車、通信、辦公設備、移動電話等。對于在全球消費電子市場中占據重要地位的中國市場，專家們預計，2009年國內MEMS傳感器市場將有3500萬～4500萬顆的需求量，而明年這一數字則很可能會翻倍。

　　國內MEMS傳感器的基礎性科研開發(fā)取得了顯著成果，但尚未形成大批量生產能力，未形成獨立的產業(yè)，技術成熟度還存在不足，產品種類相對較少，生產廠家分散，與國際上的產業(yè)化存在較大差距。

　　汽車傳感器市場

　　受汽車產業(yè)高速增長的拉動，汽車傳感器的市場規(guī)模也在擴大。

　　2007年全球汽車傳感器市場規(guī)模達47億美元，其中底盤傳感器市場為21億美元，車身傳感器占13億美元。

　　從2004年到2009年，全球車用傳感器以9%左右的速率增長，2008年市場需求量約為14.87億個。2007年-2010年中國汽車傳感器市場銷售額的年度復合增長率將超過35%。其中，2009年其市場銷售額將接近10.5億美元，同比增長40.5%;2010年市場銷售額將超過13.2億美元，同比增長35.2%。

　　汽車數量的增加以及每輛汽車上所采用傳感器數量的增多，決定了中國汽車傳感器市場容量必將不斷增大，中國傳感器市場正進入蓬勃發(fā)展期。

　　目前，汽車技術升級換代，國內外企業(yè)都將車用傳感器技術列為重點發(fā)展的高技術。微型化、智能化、非接觸測量和MEMS傳感技術，將逐步取代傳統(tǒng)的機械式、應變片式、滑動電位器式等傳感技術，汽車傳感器在安全、節(jié)能、環(huán)保以及智能化方面將取得重大突破。而各大傳感器廠商在性能上的比拼，將提升汽車傳感器的技術含量，降低生產成本，并推動新的技術革命，促進汽車傳感器工業(yè)的發(fā)展。

　　而且，現在市場也出現了很多更為先進的傳感器設備。像太陽能無線遠傳傳感器、風力無線傳感器等等。并且在許多領域已經有了很廣泛的應用。

　　比如：

　　污水處理廠的水質監(jiān)控

　　一個無線傳感器節(jié)點上連接一個液位傳感器，一個pH值傳感器，一個流量計和一個電導率傳感器。許多個這樣的節(jié)點被放置在污水處理池的各個位置，用來監(jiān)測每個處理池中各處的污水處理狀況，通過節(jié)點自動組成的智能網絡，將各個節(jié)點的數據回傳到遠程控制中心的機房終端顯示器上。由于無線傳感器擺脫了信號電纜的束縛，因此可以任意安放在各個位置，并且可以隨時對位置進行更換而不影響這個系統(tǒng)的監(jiān)控，同時因為沒有電纜，也不用擔心發(fā)生漏電事故。

　　建筑物強度結構健康監(jiān)測

　　在地震中，對人的生命財產安全造成最大傷害的就是建筑物的倒塌。而現今大都市中，摩天大樓林立，在汶川大地震中，北京地區(qū)也有震感，華貿#middot;國貿等高層寫字樓均有晃動，大量人員有不適感，但直至通過廣播，網絡確認地震發(fā)生后，寫字樓人員方開始撤離。如果震中發(fā)生在北京附近這幾分鐘的遲疑就會帶來高層寫字樓數千生命的消逝，而北京至少擁有

　　數百棟高層寫字樓。

　　加速度計依然是監(jiān)測建筑物的最簡單有效方式。美國加州大學伯克利分校對舊金山金門大橋部署過建筑健康監(jiān)測系統(tǒng)。其本意是用來檢測橋體在風力作用下的各個關鍵受力點的振動狀況，整體數據建模后就可以分析出橋體受損老化嚴重的部分從而進行有針對性的修補。

　　橋體和高層建筑有一個共同的特點，就是建筑結構及其敏感，因此其前端的測量點部署很難采用有線方式，否則極易損害建筑結構受力。

　　而無線技術，特別是不需供電的低功耗無線技術，在解決建筑物健康監(jiān)測前端100米數據獲取中具有極其重大的意義。節(jié)點具有無線能力，體積較為小巧，可以很容易的安裝在建筑物的關鍵受力點上，而不影響建筑物外觀。具有低功耗能力，節(jié)點一經部署不需要頻繁更換。省去了復雜耗時的布線操作，只要打開節(jié)點開關，位于建筑物監(jiān)控中心的接受終端就可以實時獲取數據，與建筑報警系統(tǒng)聯(lián)動后，一旦探測到可能威脅到建筑物的震動信息，立即發(fā)出報警通知建筑物內人員立即撤離。平時該系統(tǒng)收集的數據還可以用來監(jiān)測建筑物老化狀況，為建筑物維護提供輔助決策信息。

　　橋梁強度結構健康監(jiān)測

　　近年來中國連續(xù)發(fā)生的幾起橋梁垮塌事故是人們加強了橋梁健康狀況的重視，相關部門也意識到橋梁并不是一個一次性投入后就可以放任不管的公共交通基礎設施，它的健康狀況同樣關乎著人民的生命和國家經濟的安全。利用傳統(tǒng)的傳感器和測量監(jiān)控設備對橋梁健康進行監(jiān)測需要在整個橋面上鋪設信號和供電電纜，不僅浪費資源而且鋪設起來工程復雜龐大，特別是像杭州灣大橋和港珠澳大橋這種長距離、大跨度的巨型橋梁。而使用無線傳感器網絡來進行橋梁健康監(jiān)測，就顯得簡單方便的多了，只需要將無線傳感器節(jié)點固定在橋梁的關鍵受力點處，并沿橋布置，各個節(jié)點就會自動組織形成網絡并且回傳相關的測量數據。另外，我們還開發(fā)了專門的無線傳感平臺，可以連接多種傳感器。這樣，即使在建設橋梁時預埋進橋體的傳感器也可以通過無線節(jié)點進行監(jiān)測。不但充分利用了資源，還節(jié)省了技術升級所帶來的成本投入。

　　原油輸油管線溫度壓力監(jiān)測

　　隨著世界能源消耗量的增加，各個國家越來越依賴于從別國進口能源，特別是石油和天然氣等基礎能源原料，而石油輸油管線又是其中最為重要的一種。但是世界原油儲藏分布在一些高海拔國家，比如俄羅斯和加拿大。而原油的屬性又決定它必須達到一定溫度才能被稀釋，具有良好的粘度特性和流動性。同時，又本著節(jié)約能源的目的，我們又要把加熱的溫度控制在一個合理的范圍內，因此，就需要對石油輸油管道的溫度進行監(jiān)測。在確保原油能夠達到良好流動性的同時降低加熱的能耗。在原有管道沿線布設無線傳感器網絡是最為經濟合理的方案，這樣可以大大節(jié)省鋪設信號和供電電纜的成本。同時又能實現數據的網絡只能傳輸。同時在節(jié)點上連接壓力計又能夠監(jiān)測輸油管線是否發(fā)生泄漏和偷盜事故，并及時報告事故位置。

　　通過無線網絡監(jiān)控儲存罐

　　通過無線網絡監(jiān)控室外儲存罐內液位,并提供電源轉換功能

　　與無線網絡相連的傳感器監(jiān)控儲存罐內的液位.因為只有120V交流可用,所以無線網絡節(jié)點能夠轉換成可用的線電源.無線網絡幾點基于可抵御各種天氣環(huán)境的設計,避免了耗時的維護工作.

　　地質災害的預防監(jiān)測-山體滑坡

　　香港由于存在大量山地地貌，城市居民人口眾多，要求土地必須保持較高的利用率，因此大量建筑和道路都位于山區(qū)附近。由于地處中國南方，地理位置決定了該地區(qū)降雨量常年偏高，尤其在每年夏季的梅雨季節(jié)，會出現大量的降水。不穩(wěn)定的山地地貌在受到雨水侵蝕后，容易產生山體滑坡現象，對居民生命財產安全造成巨大的威脅。

　　過去數十年內在某些極其危險地域發(fā)生了多次山地滑坡現象，因此政府部門試圖部署一種靈活穩(wěn)定的系統(tǒng)對山體滑坡進行監(jiān)測和預警。該市政府部門嘗試部署過多套有線方式的監(jiān)測網絡，但是由于監(jiān)測區(qū)域往往為人跡罕至的山間，缺乏道路，野外布線，電源供給等都受到限制，使得有線系統(tǒng)部署起來非常困難。此外有線方式往往采用就近部署數據記錄儀的方式記錄采集數據，需要專人定時前往監(jiān)測點下載數據，系統(tǒng)得不到實時數據，靈活性較差。有關方面的專家為此專門制定了應用無線傳感器網絡的解決方案。

　　山體滑坡的監(jiān)測主要依靠兩種傳感器的作用，液位傳感器以及傾角傳感器。在山體容易發(fā)生危險的區(qū)域，將會沿著山勢走向豎直設置多個孔洞，如圖所示。每個孔洞都會在最下端部署一個液位傳感器，在不同深度部署數個傾角傳感器。由于該地區(qū)的山體滑坡現象主要是由雨水侵蝕產生的，因此地下水位深度是標識山體滑坡危險度的第一指標。該數據由部署在孔洞最下端的液位深度傳感器采集并由無線網絡發(fā)送。

　　通過傾角傳感器我們可以監(jiān)測山體的運動狀況，山體往往由多層土壤或巖石組成，不同層次間由于物理構成和侵蝕程度不同，其運動速度不同。發(fā)生這種現象時我們部署在不同深度的傾角傳感器將會返回不同的傾角數據，如圖所示。在無線網絡獲取到各個傾角傳感器的數據后，通過數據融合處理，專業(yè)人員就可以依據此判斷出山體滑坡的趨勢和強度，并判斷其威脅性大小。山體滑坡在地震之后的災區(qū)隨處可見，尤其是交通要道兩側的山體滑坡對救援進度更是會造成巨大的威脅，相信無數人仍然記得在聽到理縣到汶川的生命線在打通后不到一天的時間就又因山體滑坡而中斷時那揪心的感覺。

　　國內傳感器市場將會繼續(xù)的穩(wěn)定且快速的增長。

　　面臨新的形勢，未來傳感器市場的發(fā)展走勢可預期為：

　　首先，國內傳感器的總需求量將穩(wěn)定增長。

　　投資類傳感器將呈現較大幅度增長，汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展促進國產傳感器加快進入市場，各工業(yè)部門為節(jié)約原材料、降低能耗、提高經濟效益，將大量采用工業(yè)過程控制傳感器;環(huán)保工程中所需各類傳感器的需求會愈加旺盛，尤其是我國投入4萬億元用于基礎建設項目以及應對國際金融危機采取的防范措施等重點工程，無疑會大幅度促進傳感器的需求增長。

　　消費類用傳感器將呈現繼續(xù)穩(wěn)定增長勢頭，MEMS傳感器加工成本降低，將在家用電器中普及，新一代信息家電、辦公用信息產品的需求，加速了消費類市場的繁榮勢頭。

　　其次，傳感器市場需求的產品結構將向著增加投資類產品的比例發(fā)展，其中農業(yè)、環(huán)保、醫(yī)療衛(wèi)生以及儀器檢測用傳感器將是廣闊的新市場。

　　最后，力學量傳感器、濕度傳感器、光傳感器、磁傳感器、生物傳感器、溫度傳感器的主要品種的產業(yè)化更加成熟，傳感器市場空間將進一步擴展。

　　據CCID-MRD(中國電子信息產業(yè)發(fā)展研究院微電子研究所)預測，2010年我國傳感器市場銷售額將達到632億元。

　　盡管受到金融風暴的影響，但工業(yè)和信息化部2008年的數據統(tǒng)計依舊顯示，我國的傳感器市場呈現出逆勢增長的態(tài)勢。前幾年，中國的傳感器年銷售額平均增長率達到了39%，而2008年-2010年我國傳感器增長速度將在23%左右，有所下降，這一趨勢與我國經濟調整的趨勢相吻合。