現代信息技術的三大支柱是傳感器技術(信息提取)、通信技術(信息傳輸)、計算機技術(信息處理),分别起到感官、神經、大腦的作用。
傳感器是人工智能、物聯網等戰略新興産業發展的關鍵基礎部件,技術對信息獲取的需求越高,對傳感器的智能集成要求就越高。
圖|來源于網絡
01
走進傳感器
傳感器是一類将環境中的自然信号轉換為電信号的半導體器件,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求,有工作原理、測量對象、使用材料、制造工藝等多種分類方式,其中按工作原理主要分為物理型、化學型、生物型傳感器,按測量對象主要分為檢測光信号、聲信号、溫度、濕度等類型的傳感器。
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按工作原理分類
物理型傳感器
光電式傳感器:光敏電阻傳感器、光敏晶體管傳感器
壓電式傳感器:壓電式測力傳感器、壓電式壓力傳感器、壓電式加速度傳感器、高分子材料壓力傳感器
壓阻式傳感器:體型壓阻傳感器、薄膜型壓阻傳感器、擴散型壓阻傳感器
電磁式傳感器:磁電感應式傳感器、霍爾式傳感器
熱電式傳感器:接觸式熱電傳感器、非接觸式熱電傳感器
光導纖維傳感器:振幅型傳感器、相位型傳感器
化學型傳感器
氣體傳感器:半導氣體、固體電解質氣體、接觸燃燒式氣體、電化學氣體、光學氣體傳感器
溫度傳感器:熱敏電阻、熱電偶、電阻溫度檢測器(RTD)、IC溫度傳感器
離子傳感器:玻璃膜式離子傳感器、業态膜式離子傳感器、固态膜式離子傳感器、隔膜式傳感器
生物型傳感器
按分子識别元件分為:酶傳感器、微生物傳感器、細胞器傳感器、組織傳感器、免疫傳感器
按轉換器件分為:生物電極傳感器、壓電晶體生物傳感器、半導體生物傳感器、光生物傳感器、熱生物傳感器、介體生物傳感器
資料來源:公開資料整理
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按測量對象分類
資料來源:華辰資本、公開資料整理
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傳感器工作原理
人類會基于視覺、聽覺、嗅覺、觸覺獲得的信息進行行動,設備也一樣,傳感器的存在與發展,讓物體活了起來。傳感器通常由敏感元件和轉換元件組成,敏感元件指傳感器中能直接感受被測量的部分,轉換元件指傳感器中能将敏感元件輸出轉換為适于傳輸和測量的電信号部分。
圖|傳感器工作原理
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市場概況
圖|來源于網絡
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市場規模
中國市場來看,2014-2021年期間市場總體呈逐年增長态勢,增速平均高于全球市場增速,2019年底以來的疫情催化了傳感器行業的一波爆發,2021年市場規模達到2952億元,增速17.6%,另随着國家鼓勵政策的出台及人工智能、物聯網等新興産業的不斷發展,預計2023年我國傳感器市場規模為3800億元。
中國傳感器市場規模(億元)及增速:
資料來源:前瞻研究院、中商研究院
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企業分布與基礎特征
抽樣2.9萬家傳感器業務相關企業,整體來看,江浙滬粵為重要企業集聚區,排名前五的城市為上海市、深圳市、北京市、蘇州市、南京市,排名前五的分區為海澱區、南山區、浦東新區、寶安區、蘇州工業園區。
抽樣企業分布情況:
資料來源:聯東集團大數據平台
從注冊資本來看,1000-5000萬元企業占比最多為23%,5000萬-1億元企業占比最少為8%,0-5000萬元占比79%,歌爾股份、高德紅外、睿創微納、大立科技等知名企業位于注資1億元以上占比13%的序列。
從優質标簽來看,高新技術企業占比35%,專精特新企業占比9%,科技型中小企業占比29%。
抽樣企業特征:
資料來源:聯東集團大數據平台
從土地情況來看,隻有13%的企業擁有自己的土地,87%的企業無土地信息的顯示。
資料來源:聯東集團大數據平台
從融資方面來看,2017-2021年間,A輪融資發生次數最多,平均占比30%,2021年融資次數最多為589次,其中ABCD輪融資次數均為5年來最高,這和行業持續發展産品受到市場認可密切相關。從融資企業的地域分布來看,以廣東省、北京市、上海市表現為佳。
抽樣企業特征:
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上市企業
傳感器各産業環節均有上市龍頭企業,分布以廣東省最多,江浙京滬次之,抽樣24家上市企業,2019、2020、2021三年營收逐年累增企業占比70%以上,其中在傳感器制造環節表現明顯,這可能和近年疫情及人工智能等新興産業發展的推動密切相關。
産業環節上市企業類舉:
資料來源:前瞻研究院,公開資料整理
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應用領域
傳感器應用領域十分廣泛,在汽車電子、工業制造、網絡通信等領域應用較多,還有航空軍事、智慧醫療、智能家居、智慧交通、環境監測等各種應用,疫情期間傳感器行業得到了一波爆發,龍頭企業高德紅外、睿創微納、大立科技在2019-2021年均有營收翻倍的優質市場表現,另随着産業智能、智慧化的不斷升級,傳感器蘊藏着較大的發展機遇。
汽車中的傳感器:
資料來源:公開資料整理
智能穿戴中的傳感器:
資料來源:公開資料整理
疫情防控中的傳感器
溫濕度傳感器:主要用于測量和調節通氣管中空氣的溫濕度,提供讓人體舒适的暖濕氣流,避免患者因吸入幹燥和過高過低溫度空氣而導緻嗓子疼,影響睡眠及病情的恢複。
紅外測溫傳感器:如手持耳溫槍、額溫槍等紅外檢測設備。其中發揮重要功效的就是紅外測溫傳感器,其最大優勢就在于快速、直觀、非接觸檢測。具有高精度、高可靠和高穩定性等特點。
壓力傳感器:新冠病毒感染後,呼吸困難是危重病人的典型症狀。呼吸機是當下患者最需要的醫療設備,呼吸機能使肺泡在呼氣末保持一定壓力,增加功能殘氣量,防止肺泡萎陷,從而改變通氣和換氣功能,實現對病人進行輔助呼吸治療的目的。
氣體傳感器:在疫情防控中使用較普遍的氣體傳感器有氧傳感器及醫用二氧化碳傳感器。氧傳感器可進行血氧飽和度監測工作,監測血氧連續動态變化情況,保障病情判斷的準确性,以便于醫生了解重症患者動脈血液中氧含量的高低,從而判斷生命體征,多用于呼吸機、救護氧艙、麻醉劑、以及住院隔離區環境監測等。
光電傳感器:工作基礎是光電效應,具有靈敏度高、可靠性好、防幹擾能力強的優點,可用于醫療滴速測量,又或用于可穿戴設備測量體征信号中來測量脈搏波等數據。
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發展趨勢
圖|來源于網絡
傳感器的發展經曆了三個階段,1950-1969年的固體型傳感器,1969-1990年的結構型傳感器,1990至今的智能傳感器,随着人工智能、物聯網等新興産業的快速發展,對傳感器的集約智能提出了更高的要求。多傳感功能與數據處理融合的智能化、MEMS傳感器技術結合的微型化、無線傳感技術應用的可移動化是未來發展的熱點領域。
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