传感器百科 简明了解传感器

简明了解传感器

传感器是获取信息的工具。

传感器俗称探头，有时亦被称为换能器、变换器、变送器或探测器。

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：

传感器定义：传感器是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。

传感器一般由敏感元件、转换元件、信号调理电路和辅助电路组成

并不是所有的传感器都必须包括敏感元件和转换元件。

如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件，因此，敏感元件和转换元件两者合一的传感器是很多的。例如：压电晶体、热电偶、热敏电阻、光电器件等都是这种形式的传感器。

1.敏感元件（预变换器）：是指传感器中能直接感受或响应被测量（非电量）并输出与之成确定关系的其他量（非电量）的部分。

（在完成非电量到电量的变换时，并非所有的非电量都能利用现有手段直接变换为电量，往往是将被测非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非电量，然后再变换为电量。能够完成预变换的器件称为敏感元件）。

2.转换元件：是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的被测量转换成适于传输或测量的可用输出信号（一般为电信号）的部分。

3.信号调理电路：是能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。

类型视转换元件的分类而定，经常采用的有电桥电路、放大器、振荡器、阻抗变换、补偿及其它特殊电路，如高阻抗输入电路、脉冲调宽电路等。

4. 辅助电路：通常指电源，即交、直流供电系统。

传感器分类：

传感器的一般特性：

一种传感器就是一种系统，一个系统总可以用一个数学方程式或函数来描述。即用某种方程式或函数表征传感器的输出和输入间的关系和特性。

从传感器的静态输入－输出关系建立的数学模型叫静态模型；

从传感器的动态输入－输出关系建立的数学模型叫动态模型。

传感器所测量的非电量一般有两种形式：一种是稳定的，即不随时间变化或变化极其缓慢，称为静态信号；另一种是随时间变化而变化，称为动态信号。

由于输入量的状态不同，传感器所呈现出来的输入－输出特性也不同，因此存在所谓的静态特性和动态特性。

为了降低或消除传感器在测量控制系统中的误差，传感器必须具有良好的静态特性和动态特性，才能使信号(或能量)按规律准确地转换。

传感器的静态特性主要由下列几种性能指标来描述：

1. 线性度（非线性误差）

2. 灵敏度

3. 重复性

4. 迟滞（回差滞环）现象

5. 精确度（精度）

6. 分辨率

7. 稳定性

8. 漂移

行业发展机遇分析智研产业百科词条【352】——传感器

摘要： 随着国家政策支持、科技水平提升及物联网的兴起，近年来我国传感器技术水平和市场规模迅速提升。数据显示，2022年中国传感器行业市场规模达到3532亿元。未来，随着我国3C电子、新能源汽车、商业航天等领域对传感器需求的愈加旺盛和下游市场的高速发展，中国传感器行业市场规模将持续增长，估计2023年市场规模达到4203亿元左右，2025年市场规模将达到5952亿元左右。

一、定义及分类

传感器是能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的检测装置。目前，传感器的种类繁多，主要有五种分类方式，分别是根据测量类型、根据工作原理、根据敏感元件与被测对象之间的能量关系、根据输出信号、根据传感器的功能材料。具体情况如下：

二、行业政策

1、主管部门和监管体制

传感器行业管理体制为政府职能部门的宏观调控结合行业自律组织的协作规范。工业和信息化部是行业主要管理部门，主要负责传感器行业的宏观调控：负责产业政策的制定并监督、检查其执行情况；研究制定行业发展规划，指导行业结构调整、行业体制改革、技术进步和技术改造等工作。

中国仪器仪表行业协会主要负责传感器行业的自律协调：对所属行业生产经营活动数据进行统计和分析，为业内企业提供市场指引；经政府部门授权或委托，参与制订行业规划，对行业内重大技术改造、技术引进、投资与开发项目进行前期论证；受政府部门委托，参与质量管理和监督工作，参与制定、修订国家标准和行业标准，组织贯彻实施并进行监督；经政府有关部门批准，组织本行业科技成果鉴定、科学奖的评审和推广应用等。

2、行业相关政策

传感器作为智能装备感知外部环境信息的自主输入装置，对智能装备的应用起着技术牵引和场景升级的作用。近年来，随着互联网与物联网的高速发展，传感器在新兴的智能家居、可穿戴设备、智能移动终端等领域的应用突飞猛进，大幅扩展了应用空间。对此，国家日益重视传感器，出台了一系列政策，支持传感器行业发展。2023年10月发布的《关于全面深化长三角计量一体化发展的意见》中，提出要加大产学研用合作，加快小型化矢量原子磁力仪、量子微波场强仪等量子传感器和太赫兹传感器、高端图像传感器、高速光电传感器等研制与应用。

三、发展历程

从传感器行业的发展历程来看，1986年国家将传感器技术列入国家重点攻关项目，到2000年传感器技术体系和产业初步建立。2001年国家将新型传感器列入重点研究开发项目，国产传感器技术水平不断进步，逐步缩短与发达国家的差距，到2015年已经形成完备的产业链，自主产品达到6000种。2016年以来，国内传感器技术及产业快速发展，同时受国内物联网、5G、人工智能等技术的推动，传感器向着MEMS化、智能化、网络化、系统化的方向持续发展。

四、行业壁垒

1、技术和人才壁垒

传感器行业具有技术密集型特征，对行业内企业在专利储备、生产技术、制造工艺等方面的积累要求较高，需要企业具备完善的研发体系及生产体系。同时传感器核心技术需要涉及诸如物理学、微电子学、材料科学等众多学科，对研发人才的综合知识水平有较高要求。目前，行业高端人才均需在企业经过长时间的专业培养，并积累丰富的实践经验。因此，行业内企业核心技术的积累及人才体系的搭建，对新进入者构成了较高的壁垒。

2、资金壁垒

由于下游市场需求变化较快，对传感器产品的创新迭代要求较高。行业内企业在研发设计、生产线建设以及销售网络布局等方面都需要持续不断的投入，这对于企业的资金实力提出了较高要求。同时，资金充足的企业可以提前布局前沿技术和新的使用场景，并根据市场需求变化随时进行研发创新、产能调整以及销售推广，更容易抓住新的商业机会。因此，较大的资金投入规模对行业新进入者形成了较高的资金壁垒。

3、客户壁垒

传感器是工业自动化系统的重要组成部分，其性能优劣、可靠性及稳定性对工业生产存在至关重要的影响。因此，下游规模较大的客户，出于自身生产效率、产品品质、生产安全及品牌形象等因素的考虑，对供应商的选取标准也较为严苛，通常需要经过资料审核、打样、送样等多个环节，一般需要耗时半年以上才能进入供应链，再经历较长的磨合期才可确立稳定合作关系。而新进入者往往由于技术水平、产品品质、品牌知名度、生产规模等方面存在一定劣势，短期内难以取得与大客户的合作机会。

五、产业链

1、行业产业链分析

从传感器行业产业链来看，上游主要包括各类传感器制造所需原材料的供应，常规材料包括半导体材料、陶瓷材料、金属材料等；中游是指传感器的制造；下游是指传感器主要应用市场，主要包括工业电子、汽车电子、通信电子、消费电子。

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