我国传感器产业综述_传感器发展文献综述
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我国传感器产业综述
信息技术、生物技术、纳米技术已经成为21世纪社会发展的三大支柱。其中位居首位的信息技术必须建立在传感器、通信、计算机等技术之上。传感器作为人类感观的延伸，是信息采集不可或缺的工具，但在某些场合却也成为制约信息技术等高新技术的瓶颈。
传感器是一个门类繁多的大家族，从原理上可以分为物理量、化学量、生物量三大门类，每一个门类中又有着很多小类。
一、国外传感器市场规模
全世界现在大概有40个国家从事传感器的研制、生产工作，研发、生产传感器单位有5000余家。其中美国、欧洲、俄罗斯各有1 00 0余家，日本约8 0 0余家，产品达20000多种。美国约有100多个研究院所和院校从事研制工作，约有17000种传感器。
传感器是一个颇具潜力的行业，各国传感器生产和研发的规模在不断扩大。1998年，全球销量为325亿美元，1995－2003年，全球传感器市场年增长率为9%。预计2010年将突破825亿美元，未来5年全球传感器市场年增长率将超过10％。
最新传感器技术大多首先在国外发展起来，但是真正的应用却往往首先在中国实现，这正是源于中国庞大而多样的传感器市场特点。
二、我国传感器市场规模
目前我国已有1700多家从事传感器的生产和研发的企业，其中从事微系统研制、生产的有50多家，到2009年底、敏感元件和传感器年总产量已达到20亿只。传感器产品达到10大类、42小类、6000多个品种。
传感器的市场近几年一直持续增长，增长速度超过15%，2003年销售额为186亿元，同比增长32.9%，2005年销量为235亿元，2008年增加到506亿美元，2009年中国传感器应用四大领域为工业及汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品专用设备，其中工业和汽车电子产品占市场份额的42.5%，市场规模达到138.9亿元，传感器整个市场突破327亿元。
预计2010年我国传感器市场销售额将达到632亿元。其中压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。未来五年，国内传感器市场平均销售增长率将达31%。
近年来传感器市场的主要增长来自于无线传感器、微系统传感器、生物传感器等新兴传感器。工信部《信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》中明确的指出新型元器件技术开发将重点围绕敏感元件和传感器等。并且对于传感器产业化发展提供了规划和政策支持。从“十一五”规划纲要至今，中国传感器市场虽然经历了金融危机的冲击，但是总体保持着强势快速度发展格局。
三、我国传感器状况
1、传感器产业发展过程
我国早在20世纪60年代就开始涉足传感器制造业。1972年组建成立中国第一批压阻传感器研制生产单位；1974年，研制成功中国第一个实用压阻式压力
传感器；1978年，诞生中国第一个固态压阻加速度传感器；1982年，国内最早开始微电子机械系统技术加工技术和绝缘体上硅技术的研究。
我国传感器产业在改革开放初期，随着国外芯体和国产化芯体的逐渐普及，我国原有的压力传感器基础产业生产线被迫纷纷下马，大量国外芯体的涌入使得原本复杂的制造工艺变的简单，国内的几家大规模生产传感器芯体的企业，其芯片主要来自于美国和德国。
30多年来，在“发展高科技，实现产业化”、“大力加强传感器的开发和在国民经济中的普遍应用”等一系列政策导向和支持下，在蓬勃发展的我国电子信息产业市场的推动下，传感器已形成了一定的产业基础，并在技术创新、自主研发、成果转化和竞争能力等方面有了长足进展，为促进国民经济的发展做出了重要贡献。
2、传感器产业技术水平
虽然我国涉足传感器制造业的起步不是很晚，但是今天活跃在国际市场上的仍然是德国、日本、美国、俄国等老牌工业国家。在这些国家里，传感器的应用范围很广，许多厂家的生产都实现了规模化，有些企业的年生产能力能达到几千万只甚至几亿只。相比之下，中国传感器的应用范围较窄，更多的仍然停留在航天航空以及工业测量与控制上。据有关资料显示，我国最大的传感器公司的年产值也仅有55000只。而且，“高、精、尖传感器和新型传感器的市场，几乎全被国外品牌或合资企业垄断了。
国内传感器发展水平与国外相差甚远的原因，主要是技术基础薄弱，研究水平不高，缺乏自主知识产权。我国从事敏感元件与传感器研制生产的企业、单位有1688家，但研制、生产综合实力较强的骨干企业较少，仅占总数的10%左右。我国目前很多企业都是引用国外的芯片加工，自主研发的产品少之甚少，自主创新能力非常薄弱。甚至许多企业仅停留在代理国外产品的水平上。国产传感器企业按照长期依赖国外技术的惯性发展至今，在技术上形成了“外强中干”的局面，不仅失去了中高档产品市场，而且也直接导致自己能生产的产品品种单一，同质化十分严重。甚至有相当一部分国产产品只能模仿别人的外形，即使这样，由于技术水平低，模仿产品的灵敏度、精度和可靠性也差强人意。
就我国电力行业来说，使用传感器的场合还是很多的。在电厂、电站主要使用的是压力传感器、温度传感器、流量传感器，在输变电领域主要使用电压传感器、电流传感器。它们大都属于技术水平不高但对可靠性和稳定性要求较高的通用传感器，技术水平要求较高的光传感器现在在电力行业应用还较少。由于电厂、电站的传感器一般都是由机组设备厂商选择的，所以目前选用国内传感器的比较多。而在输变电领域，情况则不尽相同，相对发电领域，由于传感器的一次性投入比较小，各个电网区域选择品牌时对价格不是很敏感，而且由于可以使用一些比较新的技术来提高输变电水平，所以国外品牌的传感器应用比较多。
随着电力行业自动化程度的提高，将有更多的传感器应用于电力行业，其技术标准也将提高，因此拥有较多增长空间的电力行业会成为一方沃土，有待国内外传感器企业角逐。相对其他板块，目前国内传感器企业在电力板块上做得较好，但这并不意味着将来国产传感器必然会占据大块市场份额。事实上，由于具有品牌优势，西门子、ABB等厂家在为电厂自动化提供整套方案的时候拥有更多的选择权，国外传感器厂商仍分得了中国电力行业传感器市场最大的一块蛋糕。
除此以外，我国传感器行业分布上还不均衡，国内传感器企业主要集中在陕西省以及东部、沿海地区，西部其他地区以及内陆地区相对较少。在这些企业中，95%以上均属小型企业。大量小企业的存在使得在低端传感器领域国产传感器的价格竞争进入了惨烈状态，而另一面却是在高、精、尖领域国产传感器生存惨淡。但是随着传感器向产业化更积极地迈进，包括通用传感器在内的传感器应用领域和范围的进一步扩大，随着市场化程度的深入和客户采购制度的完善，未来国内传感器厂商的数量会先增后减，从而使中国传感器产业走向规范化发展的轨道。
沈阳传感器中心和青鸟元芯在压力芯片制造中取得了突破，我国很多国家级的航天、电子研究所的芯片制造技术相互组合，如果再有市场因素推动，规模生产指日可待。而昆山双桥传感器测控技术有限公司、西安中星测控有限公司、宝鸡麦克传感器有限公司等开始集中力量考虑专项技术问题，并取得了一些成绩。国内也已经有企业跟踪高端传感器的发展，比如微系统技术，而微系统已成为全球增长最快的产品之一。
四、传感器市场的发展走势
面临新的形势，未来传感器市场的发展走势可预期为：国内传感器的总需求量将稳定增长，投资类传感器将呈现较大幅度增长，消费类用传感器将呈现继续稳定增长势头，传感器市场需求的产品结构将向着增加投资类产品的比例发展。
力学量传感器、湿度传感器、光传感器、磁传感器、生物传感器、温度传感器的主要品种的产业化更加成熟，传感器市场空间将进一步扩展；
汽车工业的持续发展促进国产传感器加快进入市场；
各工业部门为节约原材料、降低能耗、提高经济效益，将大量采用工业过程控制传感器；
环保工程中所需各类传感器的需求会愈加旺盛，尤其是我国投入4万亿元用于基础建设项目以及应对国际金融危机采取的防范措施等重点工程，无疑会大幅度促进传感器产业的需求增长；
MEMS传感器加工成本降低，将在家用电器中普及，新一代信息家电、办公用信息产品的需求，加速了消费类市场的繁荣势头；
农业、环保、医疗卫生以及仪器检测用传感器将是广阔的新市场。
相信通过“十一五”重要的发展期中国传感器技术将有进一步跃升，逐步缩短与世界先进传感器技术国家间的差距。
五、传感器技术的发展趋势
近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造，而且可导致建立新型工业和军事变革，是21世纪新的经济增长点。
微型化是建立在微电子机械系统技术基础上的，目前已成功应用在硅器件上形成硅压力传感器(如上述EJX变送器)。微电子机械加工技术，包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、L1GA技术(X光深层光刻、微电铸和微复制技术)、激光微加工技术和微型封装技术等。
微电子机械系统技术的发展，把传感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。传感器和检测仪表，在微电子技术基础上，内置微处理器，或把微传感器和微处理器及相关集成电路(运算放大器、A/D、D/A、存贮器、网络通讯接口电路)等封装在一起完成了数字化、智能化、网络化、系统化。
网络化方面，目前主要是指采用多种现场总线和以太网(互联网)，这要按各行业的需求，选择其中的一种或多种，近年内最流行的有FF、Profibus、CAN、LonWorks、AS-I、Interbus、TCP/IP等。
除微电子机械系统技术外，新型传感器的发展还有赖于新型敏感材料、敏感元件和纳米技术，如新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面陈列红外探测器、生物传感器、纳米传感器、新型量子传感器、微型陀螺、网络化传感器、智能传感器、模糊传感器、多功能传感器等。
多传感器数据融合技术形成于20世纪80年代，如今正在形成热点，它不同于一般信号处理，也不同于单个或多个传感器的监测和测量，而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。有鉴于传感器技术的微型化、智能化程度提高，在信息获取基础上，多种功能进一步集成以至于融合，这是必然的趋势。
多传感器数据融合技术概括为：把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合，采用计算机技术对其进行分析，消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾，加以互补，降低其不确定性，获得对被测对象的一致性解释与描述，从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性，使系统获得更充分的信息。其信息融合在不同信息层次上出现，包括数据层(像素层)融合、特征层融合、决策层(证据层)融合。由于它在容错性、互补性、实时性、经济性等方面优越于单一传感器信息，所以逐步推广应用。应用领域除军事外，适用于自动化技术、机器人、海洋监视、地震观测、建筑、空中交通管制、医学诊断、遥感技术等方面。
