2021赛迪顾问工业智能传感器白皮书_23页_6mb

工业智能传感器白皮书总结

核心内容

本白皮书由赛迪顾问发布，全面分析了工业智能传感器的定义、结构、种类、发展背景、全球市场情况及未来发展趋势，旨在为工业智能传感器产业的发展提供参考和指导。

主要观点

• 工业智能传感器是集传感器、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等于一体的系统级产品，具备信号采集、处理、交换和存储等功能。
• 随着工业互联网、工业4.0和智能制造的快速发展，工业智能传感器正加速进入“工业传感器4.0”时代。
• 工业智能传感器是智能制造、机器人、工业互联网、车联网、无人驾驶和智慧城市等领域的核心支撑技术。
• 全球工业智能传感器市场增长迅速，2020年市场规模达到358.1亿美元，其中美国和欧洲占据主导地位，亚太地区增速较快。
• 工业智能传感器的结构主要包括传感单元、计算单元和接口单元，分为模块式、集成式和混合式三种类型。
• 智能传感器技术发展呈现出小型化、网络化、数字化、低功耗、高灵敏度和低成本的趋势。

关键信息

1.1 智能传感器的定义及结构

• 智能传感器是具有信息采集、处理、交换、存储功能的多元件集成电路。
• 工业智能传感器的基本结构包括传感单元、计算单元和接口单元。
• 根据集成方式，工业智能传感器可分为模块式、集成式和混合式。

1.2 工业智能传感器发展背景

• 工业互联网是推动工业智能传感器发展的主要动力，其应用场景包括工业现场生产优化、企业运营及产品优化、社会化生产的资源优化配置与协同。
• 工业互联网通过数据驱动、智能决策等方式，提升生产效率、降低成本和增强安全性。
• 随着各国对工业互联网的重视，全球工业智能传感器市场持续扩大。

1.3 工业智能传感器的种类

• 按检测现象分类：生物、化学、电、电磁、热、磁、机械运动等。
• 按转换原理分类：物理型、化学型、生物型。
• 按测量类型分类：声学、生化、电学、磁学、光学、热学、力学等。
• 按作用形式分类：主动型、被动型。
• 按输出信号形式分类：数字型、模拟型。

1.4 工业智能传感器的生态系统

• 工业智能传感器在工业现场、质量评估、资产跟踪、工人安全等方面具有重要作用。
• 其生态系统包括上游原料供应商、中游制造企业、下游应用领域。
• 产业链下游主要分布在汽车制造、智慧物流、食品检测、烟雾报警器等领域。

全球市场分析

2.1 全球工业智能传感器发展环境

• 全球传感器市场规模稳步增长，2020年智能传感器占比达22.3%。
• 美国智能传感器产值占比最高（43.3%），欧洲次之（29.7%），亚太地区增速较快。
• 工业互联网的快速发展为工业智能传感器提供了广阔的应用场景。

2.2 全球工业智能传感器市场分析

• 压力、液位、温度、光电、编码器、接近、超声波、流量、视觉/图像、振动是市场占比前十的产品类型。
• 美国企业主要集中在生命科学与健康领域，日韩企业集中在汽车、半导体及电子领域，欧洲企业集中在机械加工制造领域，中国企业主要集中在石油天然气、工业自动化、航空航天领域。

2.3 全球工业智能传感器企业布局

• 企业全球办事处主要集中在亚太地区，中国企业分支机构占比达90%以上。
• 中国重点区域为华东（43%）、中南（25%）、华北（18%）、西南（10%）和西北（4%）。
• 上海、北京、深圳分别占据前三名，占比分别为10%、8%、7%。

产品介绍

3.1 压力传感器

• 常见类型包括MEMS、陶瓷、溅射薄膜、微熔、应变片式、蓝宝石、压电、光纤、谐振等。
• MEMS传感器因体积小、成本低、灵敏度高等优势，在汽车、工业电子等领域广泛应用。

3.2 液位传感器

• 分为接触式和非接触式两种，后者如超声波和雷达传感器。
• 非接触式传感器市场增长迅速，预计2019-2026年增长8.2%。

3.3 温度传感器

• 发展分为传统分立式、模拟集成式和智能数字式。
• 智能温度传感器具备高精度、高可靠性、多功能、网络化等特点。

3.4 光电传感器

• 由光源、光学通路和光电元件组成，主要实现方式为CMOS和CCD。
• CCD传感器适用于高成像质量需求的领域，CMOS则因成本低、功耗小而广泛用于消费电子和工业应用。

3.5 编码器

• 分为增量式和绝对式，用于检测设备的角位移和直线位移。
• 主要应用于机床、电梯、伺服电机配套、纺织机械、包装机械、印刷机械、起重机械等领域。

3.6 接近传感器

• 无需接触被测对象，输出开关信号，广泛应用于工业自动化和物流行业。
• 欧姆龙占据22%市场份额，其余品牌市场份额差距较小。

3.7 超声波传感器

• 通过发射和接收高频声波计算距离，适用于状态监测、预测性维护等领域。
• 可探测透明物体和复杂形状物体，具有较强的环境适应性。

3.8 加速度传感器

• 根据敏感元件分为电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。
• 常用于姿态检测、运动检测、地震检测、安全保卫等领域。

3.9 流量传感器

• 测量流体流量，包括气体和液体。
• MEMS流量传感器因体积小、灵敏度高、成本低等优势，广泛应用于工业、医疗和生物领域。

3.10 视觉/图像传感器

• 主要技术为CMOS和CCD，用于图像采集和传输。
• CCD适用于高成像质量领域，CMOS适用于消费电子和工业应用。

3.11 磁传感器

• 感测磁场强度、分布、扰动等，用于测量电流、位置、方向等。
• 主要技术包括霍尔、AMR、GMR、TMR等，霍尔技术成本较低，仍是主流选择。

发展展望和建议

4.1 发展展望

• 工业互联网建设将推动工业智能传感器产业的全面变革。
• 未来工业智能传感器将向智能化、网络化、微型化、集成化、低功耗、高灵敏度等方向发展。
• 工业智能传感器将向工业智能感知系统演进，实现从边缘设备到云服务的无缝连接。

4.2 发展建议

• 工业智能传感器企业应找准自身定位，把握工业互联网发展趋势，开拓蓝海市场。
• 政府和产业载体应加强产业链上下游合作，完善产业生态，推动公共创新平台建设。
• 企业和投资机构应提升系统整体解决方案能力，推动产业化应用。
• 科研机构和企业应注重开发新原理、新技术、新材料，以增强传感器功能和应用范围。

报告说明

• 本报告由中国半导体行业协会MEMS分会、买道传感器网提供产品技术支持。
• 报告版权归赛迪顾问股份有限公司所有，未经许可不得复制或使用。
• 数据来源为赛迪顾问产业大脑。
• 报告采用六大地理区域划分方式：东北、华东、华北、中南、西南、西北。