报告导读：本报告从国际传感器行业发展、国内传感器行业政策环境及发展、研发动态、供需情况、重点生产企业、存在的问题及对策等多方面多角度阐述了传感器行业市场的发展，并在此基础上对传感器行业的发展前景作出了科学的预测，最后对传感器行业投资潜力进行了分析。

制作单位：肇庆市彦心商务咨询服务有限公司（彦心咨询）

全文链接：https://www.yxresearch.com/

第一章　传感器行业相关概述

第一节传感器的基本介绍

一、概念界定

传感器（英文名称：transducer/sensor）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。

传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体变得活了起来，传感器是人类五官的延长。

传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

新型氮化铝传感器，可以在高达900℃的高温下工作。

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律（数学函数法则）转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。

中国物联网校企联盟认为，传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。”

“传感器”在新韦式大词典中定义为：“从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。

二、基本特点

传感器的特点包括：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和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。

玻璃封装连接器优点：广泛应用于露点仪、电力设备、物联网设备、航空航天连接器，煤炭开采和石油勘探设备，实现数据的采集和传输。

技术性能：

1.常温常压下，泄漏率≤1*10 -9 Pa.m 3 /s（He）；

2.绝缘电阻大于1000MΩ/500VDC（500伏，1000兆欧）;

3.玻璃绝缘子与底座间耐压强度大于300MPa

4.良好的焊接性能。

三、器件构成

传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成，如图所示。

图表：传感器的组成

资料来源：彦心咨询整理，2024年2月

敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。

四、性能指标

在检测控制系统和科学实验中，需要对各种参数进行检测和控制，而要达到比较优良的控制性能，则必须要求传感器能够感测被测量的变化并且不失真地将其转换为相应的电量，这种要求主要取决于传感器的基本特性。传感器的基本特性主要分为静态特性和动态特性。

（一）反映传感器静态特性的性能指标

静态特性是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。

（1）线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。

（2）灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量Δy 与引起该增量的相应输入量增量Δx 之比。它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，显然，灵敏度S值越大，表示传感器越灵敏.

（3）迟滞：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。

（4）重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。

（5）漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出量的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。

温度漂移通常用传感器工作环境温度偏离标准环境温度（一般为20℃）时的输出值的变化量与温度变化量之比

（6）测量范围（measuring range）

传感器所能测量到的最小输入量与最大输入量之间的范围称为传感器的测量范围。

（7）量程（span）

传感器测量范围的上限值与下限值的代数差，称为量程。

（8）精度（accuracy）

传感器的精度是指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差的综合反映，测量误差越小，传感器的精度越高。

传感器的精度用其量程范围内的最大基本误差与满量程输出之比的百分数表示，其基本误差是传感器在规定的正常工作条件下所具有的测量误差，由系统误差和随机误差两部分组成

工程技术中为简化传感器精度的表示方法，引用了精度等级的概念。精度等级以一系列标准百分比数值分档表示，代表传感器测量的最大允许误差。

如果传感器的工作条件偏离正常工作条件，还会带来附加误差，温度附加误差就是最主要的附加误差。

（9）分辨率和阈值（resolution and threshold）

传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力。对于某些传感器，如电位器式传感器，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个“阶梯”所代表的输入量的大小。对于数字式仪表，分辨力就是仪表指示值的最后一位数字所代表的值。当被测量的变化量小于分辨力时，数字式仪表的最后一位数不变，仍指示原值。当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。

阈值是指能使传感器的输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨力。有的传感器在零位附近有严重的非线性，形成所谓“死区”（dead band），则将死区的大小作为阈值；更多情况下，阈值主要取决于传感器噪声的大小，因而有的传感器只给出噪声电平。

（10）稳定性（stability）

稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。理想的情况是不论什么时候，传感器的特性参数都不随时间变化。但实际上，随着时间的推移，大多数传感器的特性会发生改变。这是因为敏感元件或构成传感器的部件，其特性会随时间发生变化，从而影响了传感器的稳定性。

稳定性一般以室温条件下经过一规定时间间隔后，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异来表示，称为稳定性误差。稳定性误差可用相对误差表示，也可用绝对误差来表示。

（二）反映传感器动态特性的性能指标

动态特性是指检测系统的输入为随时间变化的信号时，系统的输出与输入之间的关系。主要动态特性的性能指标有时域单位阶跃响应性能指标和频域频率特性性能指标。

第二节传感器的分类及作用

一、分类方法

传感器的分类方式有很多种，根据不同的原理来区分：

1、按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等；

2、按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等；

3、按照传感器转换能量的方式分：

（1）能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等；

（2）能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等；

4、按照传感器工作机理分：

（1）结构型：如：电感式、电容式传感器等；

（2）物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等；

5、按照传感器输出信号的形式分：

（1）模拟式：传感器输出为模拟电压量；

（2）数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。

6、根据能量转换原理可分为：

（1）有源传感器：有源传感器将非电量转换为电能量，如电动势、电荷式传感器等；

（2）无源传感器：无源程序传感器不起能量转换作用，只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等。

二、常见种类

（一）电阻式

电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。

（二）电阻应变式

传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。

（三）压阻式

压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。

用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。

（四）热电阻

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，应用最多的是铂和铜，此外，已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。

热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。

热电阻传感器分类：

1、NTC热电阻传感器：

该类传感器为负温度系数传感器，即传感器阻值随温度的升高而减小。

2、PTC热电阻传感器：

该类传感器为正温度系数传感器，即传感器阻值随温度的升高而增大。

（五）激光

利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。

激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。

利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。激光传感器常用于长度（ZLS-Px）、距离（LDM4x）、振动（ZLDS10X）、速度（LDM30x）、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。

（六）霍尔

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

1、线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。

2、开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。

霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。

（七）温度

1、室温管温传感器：室温传感器用于测量室内和室外的环境温度，管温传感器用于测量蒸发器和冷凝器的管壁温度。室温传感器和管温传感器的形状不同，但温度特性基本一致。按温度特性划分，美的使用的室温管温传感器有二种类型：1.常数B值为4100K±3%，基准电阻为25℃对应电阻10KΩ±3%。在0℃和55℃对应电阻公差约为±7%；而0℃以下及55℃以上，对于不同的供应商，电阻公差会有一定的差别。温度越高，阻值越小；温度越低，阻值越大。离25℃越远，对应电阻公差范围越大。

2、排气温度传感器：排气温度传感器用于测量压缩机顶部的排气温度，常数B值为3950K±3%,基准电阻为90℃对应电阻5KΩ±3%。

3、模块温度传感器：模块温度传感器用于测量变频模块（IGBT或IPM）的温度，用的感温头的型号是602F-3500F，基准电阻为25℃对应电阻6KΩ±1%。几个典型温度的对应阻值分别是：-10℃→（25.897～28.623）KΩ；0℃→（16.3248～17.7164）KΩ；50℃→（2.3262～2.5153）KΩ；90℃→（0.6671～0.7565）KΩ。

温度传感器的种类很多，经常使用的有热电阻：PT100、PT1000、Cu50、Cu100；热电偶：B、E、J、K、S等。温度传感器不但种类繁多，而且组合形式多样，应根据不同的场所选用合适的产品。

测温原理：根据电阻阻值、热电偶的电势随温度不同发生有规律的变化的原理，我们可以得到所需要测量的温度值。

（八）无线温度

无线温度传感器将控制对象的温度参数变成电信号,并对接收终端发送无线信号，对系统实行检测、调节和控制。可直接安装在一般工业热电阻、热电偶的接线盒内，与现场传感元件构成一体化结构。通常和无线中继、接收终端、通信串口、电子计算机等配套使用，这样不仅节省了补偿导线和电缆，而且减少了信号传递失真和干扰，从而获的了高精度的测量结果。

无线温度传感器广泛应用于化工、冶金、石油、电力、水处理、制药、食品等自动化行业。例如：高压电缆上的温度采集；水下等恶劣环境的温度采集；运动物体上的温度采集；不易连线通过的空间传输传感器数据；单纯为降低布线成本选用的数据采集方案；没有交流电源的工作场合的数据测量；便携式非固定场所数据测量。

（九）智能

智能传感器的功能是通过模拟人的感官和大脑的协调动作，结合长期以来测试技术的研究和实际经验而提出来的。是一个相对独立的智能单元，它的出现对原来硬件性能苛刻要求有所减轻，而靠软件帮助可以使传感器的性能大幅度提高。

1、信息存储和传输——随着全智能集散控制系统（SmartDistributedSystem）的飞速发展，对智能单元要求具备通信功能，用通信网络以数字形式进行双向通信，这也是智能传感器关键标志之一。智能传感器通过测试数据传输或接收指令来实现各项功能。如增益的设置、补偿参数的设置、内检参数设置、测试数据输出等。

2、自补偿和计算功能——多年来从事传感器研制的工程技术人员一直为传感器的温度漂移和输出非线性作大量的补偿工作，但都没有从根本上解决问题。而智能传感器的自补偿和计算功能为传感器的温度漂移和非线性补偿开辟了新的道路。这样，放宽传感器加工精密度要求，只要能保证传感器的重复性好，利用微处理器对测试的信号通过软件计算，采用多次拟合和差值计算方法对漂移和非线性进行补偿，从而能获得较精确的测量结果压力传感器。

3、自检、自校、自诊断功能——普通传感器需要定期检验和标定，以保证它在正常使用时足够的准确度，这些工作一般要求将传感器从使用现场拆卸送到实验室或检验部门进行。对于在线测量传感器出现异常则不能及时诊断。采用智能传感器情况则大有改观，首先自诊断功能在电源接通时进行自检，诊断测试以确定组件有无故障。其次根据使用时间可以在线进行校正，微处理器利用存在EPROM内的计量特性数据进行对比校对。

4、复合敏感功能——观察周围的自然现象，常见的信号有声、光、电、热、力、化学等。敏感元件测量一般通过两种方式：直接和间接的测量。而智能传感器具有复合功能，能够同时测量多种物理量和化学量，给出能够较全面反映物质运动规律的信息。

（十）光敏

光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术引中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。

（十一）生物

生物传感器的概念

生物传感器是用生物活性材料（酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等）与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。各种生物传感器有以下共同的结构：包括一种或数种相关生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表达的信号转换为电信号的物理或化学换能器（传感器），二者组合在一起，用现代微电子和自动化仪表技术进行生物信号的再加工，构成各种可以使用的生物传感器分析装置、仪器和系统。

生物传感器的原理

待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。

生物传感器的分类

按照其感受器中所采用的生命物质分类，可分为：微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA传感器等等。

按照传感器器件检测的原理分类，可分为：热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等。

按照生物敏感物质相互作用的类型分类，可分为亲和型和代谢型两种。

（十二）视觉

工作原理：

视觉传感器是指：具有从一整幅图像捕获光线的数以千计像素的能力，图像的清晰和细腻程度常用分辨率来衡量，以像素数量表示。

视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素。图像的清晰和细腻程度通常用分辨率来衡量，以像素数量表示。

在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。例如，若视觉传感器被设定为辨别正确地插有八颗螺栓的机器部件，则传感器知道应该拒收只有七颗螺栓的部件，或者螺栓未对准的部件。此外，无论该机器部件位于视场中的哪个位置，无论该部件是否在360度范围内旋转，视觉传感器都能做出判断。

应用领域：

视觉传感器的低成本和易用性已吸引机器设计师和工艺工程师将其集成入各类曾经依赖人工、多个光电传感器，或根本不检验的应用。视觉传感器的工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。以下只是一些应用范例：

在汽车组装厂，检验由机器人涂抹到车门边框的胶珠是否连续，是否有正确的宽度；

在瓶装厂，校验瓶盖是否正确密封、装灌液位是否正确，以及在封盖之前没有异物掉入瓶中；

在包装生产线，确保在正确的位置粘贴正确的包装标签；

在药品包装生产线，检验阿斯匹林药片的泡罩式包装中是否有破损或缺失的药片；

在金属冲压公司，以每分钟逾150片的速度检验冲压部件，比人工检验快13倍以上。

（十三）位移

位移传感器又称为线性传感器，把位移转换为电量的传感器。位移传感器是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量它分为电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。

在这种转换过程中有许多物理量（例如压力、流量、加速度等）常常需要先变换为位移，然后再将位移变换成电量。因此位移传感器是一类重要的基本传感器。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。机械位移包括线位移和角位移。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型（如自发电式）和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。

（十四）压力

压力传感器引是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

（十五）超声波测距离

超声波测距离传感器采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离，采用小角度，小盲区超声波传感器，具有测量准确，无接触，防水，防腐蚀，低成本等优点，可应于液位，物位检测，特有的液位，料位检测方式，可保证在液面有泡沫或大的晃动，不易检测到回波的情况下有稳定的输出，应用行业：液位，物位，料位检测，工业过程控制等。

（十六）24GHz雷达

24GHz雷达传感器采用高频微波来测量物体运动速度、距离、运动方向、方位角度信息，采用平面微带天线设计，具有体积小、质量轻、灵敏度高、稳定强等特点，广泛运用于智能交通、工业控制、安防、体育运动、智能家居等行业。工业和信息化部2012年11月19日正式发布了《工业和信息化部关于发布24GHz频段短距离车载雷达设备使用频率的通知》（工信部无〔2012〕548号），明确提出24GHz频段短距离车载雷达设备作为车载雷达设备的规范。

（十七）一体化温度

一体化温度传感器一般由测温探头（热电偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单元组成。采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒内，从而形成一体化的传感器。一体化温度传感器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。

热电阻温度传感器是由基准单元、R/V转换单元、线性电路、反接保护、限流保护、V/I转换单元等组成。测温热电阻信号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进行补偿，经V/I转换电路后输出一个与被测温度成线性关系的4～20mA的恒流信号。

热电偶温度传感器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再帽由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大转换为4～20mA电流输出信号。为防止热电偶测量中由于电偶断丝而使控温失效造成事故，传感器中还设有断电保护电路。当热电偶断丝或接解不良时，传感器会输出最大值（28mA）以使仪表切断电源。一体化温度传感器具有结构简单、节省引线、输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接保护和限流保护、工作可靠等优点。一体化温度传感器的输出为统一的4～20mA信号；可与微机系统或其它常规仪表匹配使用。也可用户要求做成防爆型或防火型测量仪表。

（十八）液位

1、浮球式液位传感器

浮球式液位传感器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。

一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿测量导管上下移动。导管内装有测量元件，它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号，并将电子单元转换成4～20mA或其它标准信号输出。该传感器为模块电路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蚀等优点，电路内部含有恒流反馈电路和内保护电路，可使输出最大电流不超过28mA，因而能够可靠地保护电源并使二次仪表不被损坏。

2、浮筒式液位传感器

浮筒式液位传感器是将磁性浮球改为浮筒，它是根据阿基米德浮力原理设计的。浮筒式液位传感器是利用微小的金属膜应变传感技术来测量液体的液位、界位或密度的。它在工作时可以通过现场按键来进行常规的设定操作。

3、静压或液位传感器

该传感器利用液体静压力的测量原理工作。它一般选用硅压力测压传感器将测量到的压力转换成电信号，再经放大电路放大和补偿电路补偿，最后以4～20mA或0～10mA电流方式输出。

（十九）真空度

真空度传感器，采用先进的硅微机械加工技术生产，以集成硅压阻力敏元件作为传感器的核心元件制成的绝对压力变送器，由于采用硅-硅直接键合或硅-派勒克斯玻璃静电键合形成的真空参考压力腔，及一系列无应力封装技术及精密温度补偿技术，因而具有稳定性优良、精度高的突出优点，适用于各种情况下绝对压力的测量与控制。

特点及用途

采用低量程芯片真空绝压封装，产品具有高的过载能力。芯片采用真空充注硅油隔离，不锈钢薄膜过渡传递压力，具有优良的介质兼容性，适用于对316L不锈钢不腐蚀的绝大多数气液体介质真空压力的测量。真空度传染其应用于各种工业环境的低真空测量与控制。

（二十）电容式物位

电容式物位传感器适用于工业企业在生产过程中进行测量和控制生产过程，主要用作类导电与非导电介质的液体液位或粉粒状固体料位的远距离连续测量和指示。

电容式液位传感器由电容式传感器与电子模块电路组成，它以两线制4～20mA恒定电流输出为基型，经过转换，可以用三线或四线方式输出，输出信号形成为1～5V、0～5V、0～10mA等标准信号。电容传感器由绝缘电极和装有测量介质的圆柱形金属容器组成。当料位上升时，因非导电物料的介电常数明显小于空气的介电常数，所以电容量随着物料高度的变化而变化。传感器的模块电路由基准源、脉宽调制、转换、恒流放大、反馈和限流等单元组成。采用脉宽调特原理进行测量的优点是频率较低，对周围元射频干扰、稳定性好、线性好、无明显温度漂移等。

（二十一）锑电极酸度

锑电极酸度传感器是集PH检测、自动清洗、电信号转换为一体的工业在线分析仪表，它是由锑电极与参考电极组成的PH值测量系统。在被测酸性溶液中，由于锑电极表面会生成三氧化二锑氧化层，这样在金属锑面与三氧化二锑之间会形成电位差。该电位差的大小取决于三所氧化二锑的浓度，该浓度与被测酸性溶液中氢离子的适度相对应。如果把锑、三氧化二锑和水溶液的适度都当作1，其电极电位就可用能斯特公式计算出来。

锑电极酸度传感器中的固体模块电路由两大部分组成。为了现场作用的安全起见，电源部分采用交流24V为二次仪表供电。这一电源除为清洗电机提供驱动电源外，还应通过电流转换单元转换成相应的直流电压，以供变送电路使用。第二部分是测量传感器电路，它把来自传感器的基准信号和PH酸度信号经放大后送给斜率调整和定位调整电路，以使信号内阻降低并可调节。将放大后的PH信号与温度被偿信号进行迭加后再差进转换电路，最后输出与PH值相对应的4～20mA恒流电流信号给二次仪表以完成显示并控制PH值。

（二十二）酸、碱、盐

酸、碱、盐浓度传感器通过测量溶液电导值来确定浓度。它可以在线连续检测工业过程中酸、碱、盐在水溶液中的浓度含量。这种传感器主要应用于锅炉给水处理、化工溶液的配制以及环保等工业生产过程。

酸、碱、盐浓度传感器的工作原理是：在一定的范围内，酸碱溶液的浓度与其电导率的大小成比例。因而，只要测出溶液电导率的大小变可得知酸碱浓度的高低。当被测溶液流入专用电导池时，如果忽略电极极化和分布电容，则可以等效为一个纯电阻。在有恒压交变电流流过时，其输出电流与电导率成线性关系，而电导率又与溶液中酸、碱浓度成比例关系。因此只要测出溶液电流，便可算出酸、碱、盐的浓度。

酸、碱、盐浓度传感器主要由电导池、电子模块、显示表头和壳体组成。电子模块电路则由激励电源、电导池、电导放大器、相敏整流器、解调器、温度补偿、过载保护和电流转换等单元组成。

（二十三）电导

它是通过测量溶液的电导值来间接测量离子浓度的流程仪表（一体化传感器），可在线连续检测工业过程中水溶液的电导率。

由于电解质溶液与金属导体一样的电的良导体，因此电流流过电解质溶液时必有电阻作用，且符合欧姆定律。但液体的电阻温度特性与金属导体相反，具有负向温度特性。为区别于金属导体，电解质溶液的导电能力用电导（电阻的倒数）或电导率（电阻率的倒数）来表示。当两个互相绝缘的电极组成电导池时，若在其中间放置待测溶液，并通以恒压交变电流，就形成了电流回路。如果将电压大小和电极尺寸固定，则回路电流与电导率就存在一定的函数关系。这样，测了待测溶液中流过的电流，就能测出待测溶液的电导率。电导传感器的结构和电路与酸、碱、盐浓度传感器相同。

（二十四）变频功率

变频功率传感器通过对输入的电压、电流信号进行交流采样，再将采样值通过电缆、光纤等传输系统与数字量输入二次仪表相连，数字量输入二次仪表对电压、电流的采样值进行运算，可以获取电压有效值、电流有效值、基波电压、基波电流、谐波电压、谐波电流、有功功率、基波功率、谐波功率等参数。

（二十五）称重

称重传感器是一种能够将重力转变为电信号的力→电转换装置，是电子衡器的一个关键部件。

能够实现力→电转换的传感器有多种，常见的有电阻应变式、电磁力式和电容式等。电磁力式主要用于电子天平，电容式用于部分电子吊秤，而绝大多数衡器产品所用的还是电阻应变式称重传感器。电阻应变式称重传感器结构较简单，准确度高，适用面广，且能够在相对比较差的环境下使用。因此电阻应变式称重传感器在衡器中得到了广泛地运用。

（二十六）测血糖

2022年11月，韩国蔚山国立科学技术院研究团队提出了一种基于电磁的传感器，报告了一种无需抽血即可测量血糖水平的新方法。这种可植入式传感器可替代基于酶或光学的葡萄糖传感器，不仅克服了现有连续血糖监测系统寿命短等缺点，而且提高了血糖预测的准确性。

三、主要作用

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

第三节传感器产业基本特征

一、基础、应用两头依附

基础依附，是指传感器技术的发展依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术这四块基石。敏感机理千差万别，敏感材料多种多样，工艺设备各不相同，计测技术大相径庭，没有上述四块基石的支撑，传感器技术难以为继。

应用依附是指传感器技术基本上属于应用技术，其市场开发多依赖于检测装置和自动控制系统的应用，才能真正体现出它的高附加效益并形成现实市场。也即发展传感器技术要以市场为导向，实行需求牵引。

二、技术、投资两个密集

技术密集是指传感器在研制和制造过程中技术的多样性、边缘性、综合性和技艺性。它是多种高技术的集合产物。由于技术密集也自然要求人才密集。

投资密集是指研究开发和生产某一种传感器产品要求一定的投资强度，尤其是在工程化研究以及建立规模经济生产线时，更要求较大的投资。

三、产品、产业两大分散

产品结构和产业结构的两大分散是指传感器产品门类品种繁多（共10大类、42小类近6000个品种），其应用渗透到各个产业部门，它的发展既有各产业发展的推动力，又强烈地依赖于各产业的支撑作用。只有按照市场需求，不断调整产业结构和产品结构，才能实现传感器产业的全面、协调、持续发展。

第二章　2021-2023年传感器行业发展环境分析

第二节政策环境

一、行业监管体制

传感器行业管理部门包括国家发展和改革委员会、工业和信息化部、国家国防科技工业局、中国电子元器件行业协会等。

国家发展和改革委员会的主要职责包括组织拟订高技术产业发展、产业技术进步的战略、规划和重大政策，协调解决技术装备推广应用等方面的问题等。工业和信息化部的主要职责包括提出行业发展战略和政策，拟订行业技术规范和标准并组织实施，组织实施有关国家科技重大专项和推进相关科研成果产业化等。

国家国防科技工业局的主要职责包括研究拟订国防科技工业的发展规划和目标，制定国防科技工业及行业管理规章，拟订航空、航天、船舶、核、兵器工业的产业和技术政策、发展规划，实施行业管理等。

中国电子元器件行业协会是公司所属行业的行业自律组织，主要负责在政府部门和企（事）业之间发挥桥梁纽带作用，向政府部门反映行业、会员诉求，协助政府部门对电子元件行业进行行业管理。

二、相关政策汇总

近年来，国家相关部委相继推出了《电子信息制造业2023—2024年稳增长行动方案》《制造业可靠性提升实施意见》《工业和信息化部等六部门关于推动能源电子产业发展的指导意见》《关于支持建设新一代人工智能示范应用场景的通知》等一系列政策，鼓励和支持智能传感器行业的发展，具体政策如下：

图表：近年来传感器行业相关政策汇总

资料来源：彦心咨询整理，2024年2月

三、行业标准情况

据工标网统计，中国传感器相关标准共有545项，其中现行标准411项，作废标准94项，废止标准34项，未实施标准6项，部分标准情况如下：

图表：中国传感器相关标准情况

资料来源：工标网以及彦心咨询整理，2024年2月

第三节需求环境

一、公共需求与个人需求

从物联网的应用需求来看，物联网传感器及传感网络主要应用在公共管理、行业、个人（大众）市场三大领域。其中，城市应急（事故灾难、自然灾害）、社会安全、资源环境管理、智能城市管理、智能交通、公共卫生是近期公共管理领域的重点细分市场；工业控制、智能建筑、现代精准设施农业、智能物流与食品溯源应用、智能电网（节电）是近期行业应用领域的重点细分市场；个人（大众）应用领域近期的重点细分市场主要包括智能社区、家庭应用。

城市应急预警物联网系统是将城市中各应急信息采集点（包括安防系统、交通系统、气象系统和公安系统）连接在一起的信息处理系统，并根据专家知识库进行预警信息预报，实时通过网络通知城市应急部门，统一指挥公安、武警、交通和医院等部门进行协调行动。传感器在该领域主要应用于：有害气体检测、图像及识别、气象监测、危险源监测等。

二、技术发展需求

技术推动和需求牵引共同决定了未来传感技术的发展趋势，主要包括四个方面：一是微型化，微米甚至纳米级别的微型器件出现，同时带来功耗的降低；二是集成化，即传感器与IC的集成制造技术以及多参量传感器的集成制造技术；三是智能化，即在集成化基础上的更进一步发展，使得信号检测具有一定的智能；四是网络化。

传感网是由许多分布在空间上的智能传感器节点组成的一种自治综合信息系统。网络中的节点采用协同感知与处理的方式，对不同位置的物理或环境状况（比如温度、湿度、光照度、声音、振动、压力、移动）进行监控。目前推动传感器网络产业发展的厂商可分为三大阵营，即ZigBee、Z-Wave和Insteon。最大的产业阵营是ZigBeeAlliance，其ZigBee技术主要基于IEEE802.15.4技术规范发展而成，针对链接层、网络层与应用层等各项协定开发出开放式全面产品。

由于ZigBee技术持开放性标准，个别厂商的产品只须符合ZigBeeAlliance制订的Zigbee通信协议标准，即可快速完成互通测试，便于各家厂商开发多用途的应用产品，满足住宅、办公大楼、区域环境等领域的自动化、控制与监测功能需求，因此WSN产业厂商以支持ZigBee技术的厂商为多。未来，上述三大无线传感技术在一段时期内仍将是传感网络产业的主导标准。

三、其他领域的传感器需求

社会安全：国家的大型赛事、活动等对安全有着特殊的要求，通过RFID识别技术和物联网技术的结合，为实时掌握人员进出动态及活动范围提供了保障。

资源环境管理：国际上工业发达的国家都制订了相应的环境保护法规，加强了对环境的控制和监测，我国也不例外。今后环保传感器重点将集中在水质监测、大气污染和工业排污测控等领域。

智能城市管理：传感器在该领域的应用，主要是通过嵌入到公路、桥梁、铁路、公共设施之上，对城市环境、设施、公用事业、城市服务、公民和本地产业等进行感知、分析和管理。

智能交通：传感器在智能交通上的主要应用包括城市交通诱导、城市交通信息采集、公路车辆智能监测记录（卡口）、闯红灯自动记录、固定高清超速监测、交通指挥集成控制等。电子收费、交通安全与自动驾驶、停车管理、交通信息采集和处理系统是近期传感器技术应用的主要场景。

公共卫生：公共卫生领域传感器需求重点为诊治各种疾病的生物和化学传感器、食品发酵与酶传感器。

第三章　2021-2023年国际传感器行业发展分析

第一节2021-2023年全球传感器行业发展概况

一、产业发展历程

传感器是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器的种类很多，按照不同的功能，不同的适用领域可以划分多种类型。其中，温度传感器是最早开发、应用最广的一类传感器。从17世纪初，人们就开始利用温度计进行测量，而真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。在半导体得到充分发展以后，相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。

传感器开始只是对单一量的测量，在众多领域中单一的量不能准确客观地反映客观事物和环境。这就要求传感器对多种量进行测量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器兼具新一代的探测功能，它可以同时测量多种数值，从而对被测量体变化的测量更加精准。这种多功能的传感器应用范围更广泛。

现代传感器的应用依赖于智能系统的控制，并伴随着系统的发展不断进步。因此，面对日益集成化、系统化的网络环境以及硬件结构，传感器必定会更加的集成化，系统化，才能更好的服务于技术日渐成熟的物联网领域。

随着物联网的发展，传感器的应用会遍及到生活中的各个层面。小型化的传感器能够使当前的设备在不需要过多改进的情况下进入到物联网的大家庭。随着科技的进步，我们对传感器的要求也越来越高，单一功能的传感器已经无法满足当前人们在工业生产、医学诊断、生物工程等领域的需求，多功能化的传感器必定会随着传感器技术的高速发展而更快的进入我们的生活。我们现在追求的是智能化的世界，不管是研究机器人，还是对计算机的发展要求，我们都希望智能的出现能够更好地帮助我们去工作，提高效率。这就需要更为智能的传感器来代替人工的判断，因此，智能化的产业会随着人们技术水平的提升而遍及全球。集成化、系统化的传感器会更大的提高传感器的敏感度，减小传感器的误差，使得传感器得到的数据更加的准确，提高传感器的智能水平。在当今网络化信息化的环境背景下，传感器的需求必然会更加庞大，也会为人类科技的智能化做出更多更大的贡献。

美国早在20世纪80年代就认为世界已进入了传感器时代，成立了国家技术小组（BTG），帮助政府组织和领导各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作，美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中有6项与传感器信息处理技术直接相关。

日本把开发和利用传感器技术作为国家重点发展6大核心技术之一。日本科学技术厅制定的上世纪90年代重点科研项目中有70个重点课题，其中有18项是与传感器技术密切相关。传感器与通信、计算机被称为现代信息系统的三大支柱。因其技术含量高、渗透能力强，以及市场前景广阔等特点，引起了世界各国的广泛重视。

二、市场发展规模

统计数据显示，2018-2023年全球传感器行业市场规模如下图表所示。2018年全球传感器行业的市场规模为1415.7亿美元，2023年的市场规模增长至2036.7亿美元。

图表：2018-2023年全球传感器行业市场规模

数据参考来源：赛迪顾问以及彦心咨询整理，2024年2月   

第四章　2021-2023年中国传感器行业发展综况

第一节中国传感器行业发展分析

一、行业驱动因素

1、驱动因素一：政策层面

乘东风之势，扬物联之帆，传感器产业政策支持力度持续加大。自2010年物联网被列入新一代信息技术产业之后，国家非常重视物联网产业及其配套产业的发展，传感器战略地位不断提升。2011年11月，工信部印发《物联网“十二五”发展规划》，强调了要提升感知技术水平，具体内容中包含了智能传感器，2013年12月，工信部联合科技部、财政部和国家标准委发布《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》，计划提出到2025年，我国传感器及水平要跨入世界先进行列的目标。自此开始，国家级政策文件频发，均强调重点推动传感器发展。2019年开始，工信部、国务院下发的相关政策中也明确提出了要加快发展智能汽车传感器技术。2022年1月，国务院印发《“十四五”数字经济发展规划》，再次瞄准传感器等战略性前瞻性领域。另一方面，自2018年以来，世界传感器大会以智能传感器为主体，已连续在郑州成功举办四届。近日结束的2022年世界传感器大会围绕国内外传感器产业发展趋势、发展难点等问题进行了深入探讨。

地方层面紧跟产业趋势，发力传感器市场抢占先机。除国家层级的政策文件外，各省市也开始大力建设本地传感器产业，近年来也出台了一系列支持性政策。步入“十四五”期间后，数字经济与物联网产业联系更为紧密。准确来说，物联网数字经济时代的基础设施,数字经济是物联网时代的经济形态。在《“十四五”数字经济发展规划》的指引之下，共12个省市在印发具体“十四五”规划纲要文件时提及传感器内容。

国家和地方陆续出台的系列政策不仅表明了对传感器产业的重视程度，也说明传感器技术在物联网及数字经济时代对制造业的发展至关重要。在政策红利之下，传感器产业或将迎来更大的发展机遇。

2、驱动因素二：市场需求

物联技术日益成熟，传感器应用场景广泛。随着物联网技术的不断普及，科技与智能已经与越来越多的传统产业结合，迸发出智能手机、虚拟现实、视频交互、智能汽车、智能家居、智能仪表、机器人、智能安防、5G应用、智能医疗等一系列新兴产业。而传感器作为智能检测装置，与物联网的发展是同向的。作为物联网技术的重要数据采集入口，传感器已经广泛应用于工业、汽车、消费、通信等各大领域。

除上述领域之外，在航空军事、家居生活、交通管理、环节检测、消防安全、农畜牧业、实验室检测等细分领域，传感器也在步入快速拓展期。以家居生活为例，疫情时代促进了“宅经济”的发展，消费者对家居性能的需求也在往高端化和智能化的方向发展，因此智能家居行业迎来了爆发式增长。后疫情时代，“新经济”、“新基建”、“数字化”、“智能化”等主题成为经济发展的新动能，因此不仅5G、人工智能、汽车电子、消费电子等耳熟能详的数字物联产业会得到进一步发展，还会衍生出“智慧+”新产业，因此，在物联网快速发展的大背景下，下游市场需求越发庞大，传感器产业前景可期。

3、驱动因素三：技术发展

性能是产品的核心竞争力所在，而决定产品性能的关键在于产品设计及生产工艺的技术，目前国内传感器市场展现出种类谱系不全、低端过剩、高端紧缺等问题，其背后真正的原因在于国内以传感器、芯片、高精密度仪器仪表等为代表的高端制造能力不足。

近年来，中美贸易摩擦频繁升级，让我们深切感受到一个不可忽视的“痛点”，即核心技术“卡脖子”问题，这不仅是一个当前阶段面临的重大现实问题，更是我国应对欧美国家全面技术封锁与遏制必须彻底解决的问题。因此，要实现高端制造崛起，亟待解决的是各大关键领域核心技术的攻关。但可以确定的是，尽管核心技术突破周期较长，投入成本巨大，但加速核心技术突破，实现高端产品的国产化进程仍是不可逆转的事实。

步入“十四五”期间，制造业也进入向高质量发展转型的关键阶段。《“十四五”规划纲要》中提出要深入实施制造强国战略、发展壮大战略性新兴产业，所以随着5G、通信、芯片、人工智能、物联网等前沿技术的不断突破，传感器市场的高端化和产业化也指日可待。

二、行业发展历程

传感器产业发展分为以下三个阶段：

（1）结构型传感器：主要利用结构参量变化来感受和转变信号，例如电阻应变式传感器，它通过金属材料来发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。

（2）固体传感器：从20世纪70年代后期开始发展起来的。这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，利用某些特性制成，例如热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别被制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。这类传感器具有成本低、可靠性高、性能好以及接口灵活等特点。

（3）智能传感器：进入21世纪，传统型向智能型方向发展，这类传感器是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应的能力。当时的智能化测量主要是以微处理器为核心，把传感器信号调节电路微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上，使传感器具有一定的人工智能。

三、市场发展规模

数据统计表明，2018年至2023年期间，我国传感器的市场规模均保持着正增长态势增长率保持在6%-16%之间，而2023年的市场规模更是达到了3324.9亿元。从数据中可以表明，近几年间，我国传感器的市场规模在不断的增长，这主要得益于我国传感器行业健康的市场发展环境和我国社会经济的快速发展。

图表：2018-2023年中国传感器行业市场规模

数据参考来源：赛迪顾问以及彦心咨询整理，2024年2月

四、产业链构成

作为一种成熟的电子元器件，传感器已经形成了较清晰的产业链。

上游主要包括各类传感器制造所需原材料、生产设备、设计软件的供应，常规材料包括半导体材料、陶瓷材料、金属材料以及高分子类材料等，常规设备包括各类半导体工艺设备、封装测试设备等。

中游主要是各类传感器的加工制造和封装测试等。传感器种类繁多，每种传感器对应的工艺存在不同，一般来说包括敏感元件本体的加工、信号输出电路的连接、整体传感器系统的封装以及后续的标定和测试。

下游主要是各类应用场景，客户根据自己的性能、成本要求选择对应的传感器，集成到对应的终端设备中去，并进行相应的性能优化和功能实现。

图表：传感器产业链结构

资料来源：彦心咨询整理，2024年2月 Q   

984753543