傳感器由傳統(tǒng)向新型轉(zhuǎn)變

　　我國在傳感器技術(shù)研究方面，正在逐漸縮小與國外的差距，一批基于MEMS技術(shù)的新型傳感器正在進(jìn)入市場(chǎng)，在各領(lǐng)域中不斷拓寬應(yīng)用范圍，設(shè)計(jì)技術(shù)、材料控制技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、可靠性技術(shù)和測(cè)試技術(shù)不斷發(fā)展成熟，量產(chǎn)能力逐步提高。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的條件下，我國生產(chǎn)的傳統(tǒng)傳感器，如力學(xué)量傳感器、氣體傳感器、溫度傳感器、光學(xué)傳感器、電壓敏傳感器，產(chǎn)銷形勢(shì)穩(wěn)中有升，不僅在國內(nèi)市場(chǎng)的份額逐步增長，還同時(shí)滿足了部分國外市場(chǎng)的需求。

　　在國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)中形成了一批骨干研發(fā)及生產(chǎn)單位。同時(shí)，由于改革開放，國內(nèi)巨大的傳感器應(yīng)用市場(chǎng)，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(jù)了中國傳感器市場(chǎng)重要份額。

　　當(dāng)前，我國傳感器產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)型向新型傳感器發(fā)展的關(guān)鍵階段，它體現(xiàn)了新型傳感器向微型化、多功能化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的總趨勢(shì)。傳感器產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)發(fā)展前景歸納起來，主要特點(diǎn)是：

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

　　2.傳感器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)性發(fā)展。根據(jù)市場(chǎng)需求，既要切實(shí)加強(qiáng)新型傳感器的開發(fā)，又要做好傳統(tǒng)傳感器的質(zhì)量升級(jí)和產(chǎn)量增長;產(chǎn)品品種向投資類傾斜，尤其是填補(bǔ)“空白”的品種，從而使傳感器各門類和品種比例適當(dāng)，形成一種“新舊交替、遠(yuǎn)近結(jié)合、品種齊全、滿足需求”的新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

　　3.企業(yè)生產(chǎn)(年生產(chǎn)能力)向規(guī)模經(jīng)濟(jì)或適宜規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)展。大生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)踐表明：規(guī)模經(jīng)濟(jì)出效益?？紤]到今后先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的使用和市場(chǎng)的擴(kuò)大，量大面廣的通用傳感器的生產(chǎn)規(guī)模將以年產(chǎn)億只計(jì)，一些中檔傳感器的生產(chǎn)規(guī)模將以年產(chǎn)1000萬只計(jì);而一些高檔傳感器和專用傳感器的生產(chǎn)規(guī)模將以年產(chǎn)幾十至幾百萬只計(jì)。實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)后，可最大限度地降低生產(chǎn)成本，從而實(shí)現(xiàn)廉價(jià)傳感器的商品化。

　　4.生產(chǎn)格局向?qū)I(yè)化發(fā)展，專業(yè)化生產(chǎn)的內(nèi)涵為：生產(chǎn)傳感器門類少而精;專門生產(chǎn)某一應(yīng)用領(lǐng)域需要的某一類傳感器系列產(chǎn)品以獲得較高的市場(chǎng)占有率;各傳感器企業(yè)的專業(yè)化合作生產(chǎn)，能有效地避免企業(yè)內(nèi)部的“大而全”，提高經(jīng)濟(jì)效益。

　　5.傳感器大生產(chǎn)技術(shù)向自動(dòng)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(shù)的多樣性和復(fù)雜性?？v觀當(dāng)前傳感器工藝線(含各類傳感器引進(jìn)線)的概況，生產(chǎn)技術(shù)水平不一，多數(shù)工藝已實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化，但距離生產(chǎn)過程自動(dòng)化尚存在諸多困難，其中封裝工藝和測(cè)試標(biāo)定(兩者的費(fèi)用約占產(chǎn)品成本的30%～50%)是傳感器自動(dòng)化大生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，有待今后廣泛采用CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)及先進(jìn)的自動(dòng)化裝備和工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行突破。

　　6.企業(yè)的重點(diǎn)技術(shù)改造應(yīng)加強(qiáng)從依賴引進(jìn)技術(shù)向引進(jìn)技術(shù)的消化吸收與自主創(chuàng)新的方向轉(zhuǎn)移。自主創(chuàng)新應(yīng)視為企業(yè)的立足之本。

　　7.企業(yè)經(jīng)營要加快從以國內(nèi)市場(chǎng)為主向國內(nèi)與國外兩個(gè)市場(chǎng)相結(jié)合的國際化方向發(fā)展。

　　8.企業(yè)結(jié)構(gòu)將向“大、中、小并舉”、“集團(tuán)化、專業(yè)化生產(chǎn)共存”的格局發(fā)展。集團(tuán)化大公司(含在境外的跨國集團(tuán)公司)將越來越顯示出它的壟斷作用，而專業(yè)化生產(chǎn)的中、小企業(yè)因其能適應(yīng)市場(chǎng)小量產(chǎn)品的需求，仍有其生存、發(fā)展的空間。

　　MEMS及汽車傳感器市場(chǎng)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(chǎng)情況。

　　MEMS傳感器市場(chǎng)

　　隨著國際MEMS傳感器市場(chǎng)從高端產(chǎn)品向消費(fèi)類產(chǎn)品市場(chǎng)轉(zhuǎn)移，中國的MEMS傳感器市場(chǎng)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(yīng)用市場(chǎng)是汽車、通信、辦公設(shè)備、移動(dòng)電話等。對(duì)于在全球消費(fèi)電子市場(chǎng)中占據(jù)重要地位的中國市場(chǎng)，專家們預(yù)計(jì)，2009年國內(nèi)MEMS傳感器市場(chǎng)將有3500萬～4500萬顆的需求量，而明年這一數(shù)字則很可能會(huì)翻倍。

　　國內(nèi)MEMS傳感器的基礎(chǔ)性科研開發(fā)取得了顯著成果，但尚未形成大批量生產(chǎn)能力，未形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，技術(shù)成熟度還存在不足，產(chǎn)品種類相對(duì)較少，生產(chǎn)廠家分散，與國際上的產(chǎn)業(yè)化存在較大差距。

　　汽車傳感器市場(chǎng)

　　受汽車產(chǎn)業(yè)高速增長的拉動(dòng)，汽車傳感器的市場(chǎng)規(guī)模也在擴(kuò)大。

　　2007年全球汽車傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)47億美元，其中底盤傳感器市場(chǎng)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(chǎng)需求量約為14.87億個(gè)。2007年-2010年中國汽車傳感器市場(chǎng)銷售額的年度復(fù)合增長率將超過35%。其中，2009年其市場(chǎng)銷售額將接近10.5億美元，同比增長40.5%;2010年市場(chǎng)銷售額將超過13.2億美元，同比增長35.2%。

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

　　目前，汽車技術(shù)升級(jí)換代，國內(nèi)外企業(yè)都將車用傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)。微型化、智能化、非接觸測(cè)量和MEMS傳感技術(shù)，將逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械式、應(yīng)變片式、滑動(dòng)電位器式等傳感技術(shù)，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(shù)含量，降低生產(chǎn)成本，并推動(dòng)新的技術(shù)革命，促進(jìn)汽車傳感器工業(yè)的發(fā)展。

　　而且，現(xiàn)在市場(chǎng)也出現(xiàn)了很多更為先進(jìn)的傳感器設(shè)備。像太陽能無線遠(yuǎn)傳傳感器、風(fēng)力無線傳感器等等。并且在許多領(lǐng)域已經(jīng)有了很廣泛的應(yīng)用。

　　比如：

　　污水處理廠的水質(zhì)監(jiān)控

　　一個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)上連接一個(gè)液位傳感器，一個(gè)pH值傳感器，一個(gè)流量計(jì)和一個(gè)電導(dǎo)率傳感器。許多個(gè)這樣的節(jié)點(diǎn)被放置在污水處理池的各個(gè)位置，用來監(jiān)測(cè)每個(gè)處理池中各處的污水處理狀況，通過節(jié)點(diǎn)自動(dòng)組成的智能網(wǎng)絡(luò)，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)回傳到遠(yuǎn)程控制中心的機(jī)房終端顯示器上。由于無線傳感器擺脫了信號(hào)電纜的束縛，因此可以任意安放在各個(gè)位置，并且可以隨時(shí)對(duì)位置進(jìn)行更換而不影響這個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控，同時(shí)因?yàn)闆]有電纜，也不用擔(dān)心發(fā)生漏電事故。

　　建筑物強(qiáng)度結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)

　　在地震中，對(duì)人的生命財(cái)產(chǎn)安全造成最大傷害的就是建筑物的倒塌。而現(xiàn)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(mào)#middot;國貿(mào)等高層寫字樓均有晃動(dòng)，大量人員有不適感，但直至通過廣播，網(wǎng)絡(luò)確認(rèn)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(huì)帶來高層寫字樓數(shù)千生命的消逝，而北京至少擁有

　　數(shù)百棟高層寫字樓。

　　加速度計(jì)依然是監(jiān)測(cè)建筑物的最簡(jiǎn)單有效方式。美國加州大學(xué)伯克利分校對(duì)舊金山金門大橋部署過建筑健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其本意是用來檢測(cè)橋體在風(fēng)力作用下的各個(gè)關(guān)鍵受力點(diǎn)的振動(dòng)狀況，整體數(shù)據(jù)建模后就可以分析出橋體受損老化嚴(yán)重的部分從而進(jìn)行有針對(duì)性的修補(bǔ)。

　　橋體和高層建筑有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是建筑結(jié)構(gòu)及其敏感，因此其前端的測(cè)量點(diǎn)部署很難采用有線方式，否則極易損害建筑結(jié)構(gòu)受力。

　　而無線技術(shù)，特別是不需供電的低功耗無線技術(shù)，在解決建筑物健康監(jiān)測(cè)前端100米數(shù)據(jù)獲取中具有極其重大的意義。節(jié)點(diǎn)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(guān)鍵受力點(diǎn)上，而不影響建筑物外觀。具有低功耗能力，節(jié)點(diǎn)一經(jīng)部署不需要頻繁更換。省去了復(fù)雜耗時(shí)的布線操作，只要打開節(jié)點(diǎn)開關(guān)，位于建筑物監(jiān)控中心的接受終端就可以實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)，與建筑報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)后，一旦探測(cè)到可能威脅到建筑物的震動(dòng)信息，立即發(fā)出報(bào)警通知建筑物內(nèi)人員立即撤離。平時(shí)該系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)還可以用來監(jiān)測(cè)建筑物老化狀況，為建筑物維護(hù)提供輔助決策信息。

　　橋梁強(qiáng)度結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)

　　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(qiáng)了橋梁健康狀況的重視，相關(guān)部門也意識(shí)到橋梁并不是一個(gè)一次性投入后就可以放任不管的公共交通基礎(chǔ)設(shè)施，它的健康狀況同樣關(guān)乎著人民的生命和國家經(jīng)濟(jì)的安全。利用傳統(tǒng)的傳感器和測(cè)量監(jiān)控設(shè)備對(duì)橋梁健康進(jìn)行監(jiān)測(cè)需要在整個(gè)橋面上鋪設(shè)信號(hào)和供電電纜，不僅浪費(fèi)資源而且鋪設(shè)起來工程復(fù)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(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行橋梁健康監(jiān)測(cè)，就顯得簡(jiǎn)單方便的多了，只需要將無線傳感器節(jié)點(diǎn)固定在橋梁的關(guān)鍵受力點(diǎn)處，并沿橋布置，各個(gè)節(jié)點(diǎn)就會(huì)自動(dòng)組織形成網(wǎng)絡(luò)并且回傳相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)。另外，我們還開發(fā)了專門的無線傳感平臺(tái)，可以連接多種傳感器。這樣，即使在建設(shè)橋梁時(shí)預(yù)埋進(jìn)橋體的傳感器也可以通過無線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。不但充分利用了資源，還節(jié)省了技術(shù)升級(jí)所帶來的成本投入。

　　原油輸油管線溫度壓力監(jiān)測(cè)

　　隨著世界能源消耗量的增加，各個(gè)國家越來越依賴于從別國進(jìn)口能源，特別是石油和天然氣等基礎(chǔ)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(chǔ)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(dá)到一定溫度才能被稀釋，具有良好的粘度特性和流動(dòng)性。同時(shí)，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(gè)合理的范圍內(nèi)，因此，就需要對(duì)石油輸油管道的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在確保原油能夠達(dá)到良好流動(dòng)性的同時(shí)降低加熱的能耗。在原有管道沿線布設(shè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是最為經(jīng)濟(jì)合理的方案，這樣可以大大節(jié)省鋪設(shè)信號(hào)和供電電纜的成本。同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)只能傳輸。同時(shí)在節(jié)點(diǎn)上連接壓力計(jì)又能夠監(jiān)測(cè)輸油管線是否發(fā)生泄漏和偷盜事故，并及時(shí)報(bào)告事故位置。

　　通過無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控儲(chǔ)存罐

　　通過無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控室外儲(chǔ)存罐內(nèi)液位,并提供電源轉(zhuǎn)換功能

　　與無線網(wǎng)絡(luò)相連的傳感器監(jiān)控儲(chǔ)存罐內(nèi)的液位.因?yàn)橹挥?20V交流可用,所以無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠轉(zhuǎn)換成可用的線電源.無線網(wǎng)絡(luò)幾點(diǎn)基于可抵御各種天氣環(huán)境的設(shè)計(jì),避免了耗時(shí)的維護(hù)工作.

　　地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防監(jiān)測(cè)-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(huì)出現(xiàn)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(chǎn)生山體滑坡現(xiàn)象，對(duì)居民生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的威脅。

　　過去數(shù)十年內(nèi)在某些極其危險(xiǎn)地域發(fā)生了多次山地滑坡現(xiàn)象，因此政府部門試圖部署一種靈活穩(wěn)定的系統(tǒng)對(duì)山體滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。該市政府部門嘗試部署過多套有線方式的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，但是由于監(jiān)測(cè)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(shù)據(jù)記錄儀的方式記錄采集數(shù)據(jù)，需要專人定時(shí)前往監(jiān)測(cè)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)，系統(tǒng)得不到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，靈活性較差。有關(guān)方面的專家為此專門制定了應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的解決方案。

　　山體滑坡的監(jiān)測(cè)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(xiǎn)的區(qū)域，將會(huì)沿著山勢(shì)走向豎直設(shè)置多個(gè)孔洞，如圖所示。每個(gè)孔洞都會(huì)在最下端部署一個(gè)液位傳感器，在不同深度部署數(shù)個(gè)傾角傳感器。由于該地區(qū)的山體滑坡現(xiàn)象主要是由雨水侵蝕產(chǎn)生的，因此地下水位深度是標(biāo)識(shí)山體滑坡危險(xiǎn)度的第一指標(biāo)。該數(shù)據(jù)由部署在孔洞最下端的液位深度傳感器采集并由無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。

　　通過傾角傳感器我們可以監(jiān)測(cè)山體的運(yùn)動(dòng)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(gòu)成和侵蝕程度不同，其運(yùn)動(dòng)速度不同。發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)我們部署在不同深度的傾角傳感器將會(huì)返回不同的傾角數(shù)據(jù)，如圖所示。在無線網(wǎng)絡(luò)獲取到各個(gè)傾角傳感器的數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)融合處理，專業(yè)人員就可以依據(jù)此判斷出山體滑坡的趨勢(shì)和強(qiáng)度，并判斷其威脅性大小。山體滑坡在地震之后的災(zāi)區(qū)隨處可見，尤其是交通要道兩側(cè)的山體滑坡對(duì)救援進(jìn)度更是會(huì)造成巨大的威脅，相信無數(shù)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(shí)間就又因山體滑坡而中斷時(shí)那揪心的感覺。

　　國內(nèi)傳感器市場(chǎng)將會(huì)繼續(xù)的穩(wěn)定且快速的增長。

　　面臨新的形勢(shì)，未來傳感器市場(chǎng)的發(fā)展走勢(shì)可預(yù)期為：

　　首先，國內(nèi)傳感器的總需求量將穩(wěn)定增長。

　　投資類傳感器將呈現(xiàn)較大幅度增長，汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展促進(jìn)國產(chǎn)傳感器加快進(jìn)入市場(chǎng)，各工業(yè)部門為節(jié)約原材料、降低能耗、提高經(jīng)濟(jì)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(huì)愈加旺盛，尤其是我國投入4萬億元用于基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目以及應(yīng)對(duì)國際金融危機(jī)采取的防范措施等重點(diǎn)工程，無疑會(huì)大幅度促進(jìn)傳感器的需求增長。

　　消費(fèi)類用傳感器將呈現(xiàn)繼續(xù)穩(wěn)定增長勢(shì)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(chǎn)品的需求，加速了消費(fèi)類市場(chǎng)的繁榮勢(shì)頭。

　　其次，傳感器市場(chǎng)需求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將向著增加投資類產(chǎn)品的比例發(fā)展，其中農(nóng)業(yè)、環(huán)保、醫(yī)療衛(wèi)生以及儀器檢測(cè)用傳感器將是廣闊的新市場(chǎng)。

　　最后，力學(xué)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(chǎn)業(yè)化更加成熟，傳感器市場(chǎng)空間將進(jìn)一步擴(kuò)展。

　　據(jù)CCID-MRD(中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院微電子研究所)預(yù)測(cè)，2010年我國傳感器市場(chǎng)銷售額將達(dá)到632億元。

　　盡管受到金融風(fēng)暴的影響，但工業(yè)和信息化部2008年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)依舊顯示，我國的傳感器市場(chǎng)呈現(xiàn)出逆勢(shì)增長的態(tài)勢(shì)。前幾年，中國的傳感器年銷售額平均增長率達(dá)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(shì)與我國經(jīng)濟(jì)調(diào)整的趨勢(shì)相吻合。