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无数传感器使钢铁侠不再遥远 传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器通常由敏感元件和转换元件组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。 传感器的应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。专用设备主要包括医疗、环保、气象等领域应用的专业电子设备。工业领域的应用如工艺控制、工业机械以及传统的;各种测量工艺变量和物理量的,以及传统的接近/定位传感器发展迅速。现代高级轿车的电子化控制系统水平的关键就在于采用压力传感器的数量和水平,目前一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器,而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只,种类通常达30余种,多则达百种。 常见传感器传统意义上的传感器可能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射性敏感元件、色敏元件、味敏元件等。许多传感器元件在智能手机、汽车零部件中都有广泛应用。目前在实际应用中比较广泛的元件主要有： 温度传感器 温度传感器在早期的手机和电脑中就已经出现，用于检测处理器、内存、手机电池等零部件的温度变化情况。目前的只能手机中拥有更多的温度传感器，用于检测手机的工作情况。新的Windows、苹果、和安卓软件系统也在不断加大对温度传感器API的支持。 温度传感器的种类和用途众多，但大体上可分为热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器四类。原理上数字式温度传感器的原理都是基于绝对温度比例电路，对二极管或晶体管结构施加恒定电流，通过施加在二极管上的电压与温度间的关系来推导出温度的。 角速度传感器 又叫做陀螺仪或螺旋仪，作用是测量物理偏转、倾斜时的转动角速度。在手机和平板上，仅用加速度计是无法测量或重构完整的3D动作的。螺旋仪可以对转动、偏转的动作做出测量，这样就可以精确分析判断使用者的实际动作，从而根据动作对手机或平板做相应的操作。 3D物理世界需要三个方向构成。因此所制定的三轴陀螺仪中，三轴即X、Y、Z轴，陀螺仪中的三个“钢圈”可以随设备姿态改变而改变，因而同时测定6个方向的位置、移动轨迹和加速。陀螺仪也是实现惯性导航的基本元件。 重力传感器 重力传感器在智能手机上的应用尤为广泛。在苹果IPhone和IPad面世以后，手机和平板开始广泛采用此类传感器。重力传感器最主要的应用就是方便用户切换手机横屏与竖屏。 实际上陀螺仪就可通过测量X、Y、Z轴三个方向的重力加速度来确定手机的位置，功能较为先进的手机一般会采用微机电陀螺仪。但低端手机中的重力感应器原理更多是简单利用压电效应实现，即通过测量手机内部一片重物重力正交两个方向的分力大小，来判定水平方向。 磁力传感器 磁传感器可以通过感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数，广泛应用于工业、电子产品中。一般在手机、导航和汽车内用来感应地球磁力，也就是所谓的电子罗盘。 当前使用的磁力传感器一般包括霍尔元件。当受到外加磁场时，元件可以产生与磁场成线性比例变化的霍尔电压，经放大器后输出。因为地磁场的强度是0.4-0.6高斯，可以用来测量与地磁场所成的角度，从而起到罗盘的作用。 位置传感器 可分为接触式和接近式两种。接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作，需要发生触碰才能完成控制；而接近式传感器只需物体与其接近到指定距离就可触发。接近式开关在数控机床、汽车发动机控制等领域都有广泛应用。 目前在汽车领域中采用的接近式传感器大都基于霍尔效应，称为霍尔式。例如内燃机中需要位置传感器来测量曲轴的转动角度和发动机转速，以便确定点火和喷油时刻；而在电动车的电机中也需要位置传感器来测量转子的位置，这对于降低电机运行的噪音、提高电机的寿命与性能可以起到重要作用。 触控传感器 触控传感器主要指电容式，构造上是在玻璃上镀一层导电层，再加一层保护玻璃构成的触控导电玻璃。 电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。触摸电容屏的原理主要是依靠电压的变化检测手指在屏幕上的位置。触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。 光线传感器 亦称为亮度传感器。一般位于手机和平板设备屏幕上方，能根据手持设备目前的光线环境自动调节屏幕亮度。 光线传感器原理一般基于半导体的光电效应，可参考之前发布的“光电半导体”文章。 国内行业现状在市场需求方面，国内在汽车制造、智能设备、医疗设备、仪器仪表等行业的产业规模很多都已接近或超过了欧美发达国家，但作为其中含金量最高的传感器的应用比例，却远低于欧美发达国家水平，其中有极大的缺口需要补充。另外，随着国内物联网行业的发展，一个庞大的新市场也正在逐渐展露出来。 在产业基础方面，目前国内与传感器相关企业及科研院所已超过1000家，其中部分企业和研究单位均已形成一定规模，具有了较好的产业化基础。但是，从整体上讲，国内目前的传感器生产企业仍处于无序发展状态，市场竞争激烈，没有国际型传感器生产企业出现，缺乏引导型企业，降低了国内传感器行业在国际市场上的竞争力。 目前，国外企业在全球传感器市场中的占比超过70%，大型传感器企业技术研发基础雄厚，均形成了各自的技术优势，整体市场的竞争格局已初步确立。通过兼并重组，掌握技术标准和专利，在“高、精、尖”传感器和新型传感器市场上逐步形成垄断地位。国内传感器生产企业较多，但许多企业规模较小，盈利能力不足，很难抵抗未来的风险。 |
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