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文檔簡介
匯智聯恒2013-20182013-2018中國傳感器行業市場分析報告匯智聯恒2013匯智聯恒20132013-2018中國傳感器行業市場分析報告報告目錄報告目錄 1圖表目錄 10第一章 中國傳感器行業發展現狀 1第一節 總體技術水平分析 1第二節 科技攻關概況 3第三節 產業規模 10第四節 國內外差距及其原因分析 10第五節 存在的問題 13一、 上規模企業少 13二、 產品技術水平偏低 13三、 產品種類欠缺 14四、 企業產品研發能力弱 14第二章 中國傳感器行業成長性分析 15第一節 傳感器產業地位分析 15一、 傳感器產業地位顯著 15二、 傳感器成為我國的瓶頸產業 16第二節 中國傳感器行業經濟效益分析 18第三節 中國傳感器應用發展情況 21一、 在汽車工業中的應用 21(一)汽車輪胎中的傳感器應用 23(二)安全氣囊中的傳感器應用 24(三)底盤系統中的傳感器應用 26(四)發動機運行管理系統中的傳感器應用 26(五)廢氣與空氣質量控制系統中的傳感器應用 30(六)ABS中的傳感器應用 30(七)車輛行駛安全系統中的傳感器應用 31(八)汽車防盜系統中的傳感器應用 32(九)發動機燃燒控制系統中的傳感器應用 32(十)汽車定位系統中的傳感器應用 33二、 在工業控制領域中的應用 33三、 在環境保護領域中的應用 34四、 在設施農業中的應用 37五、 在多媒體圖像領域的應用 39六、 其它有關傳感器的應用 43第三章 中國傳感器行業市場特征分析 46第一節 傳感器地區分布 46第二節 產業組織構成 51第四章 中國傳感器產業發展趨勢 55第一節 中國傳感器技術發展總體趨勢 55一、 高精度 55二、 微型化 55三、 集成化 56四、 數字化 56五、 聲表面波傳感器 57六、 微加工技術 59第二節 傳統傳感器技術發展趨勢 61一、 加速開發新型材料 61二、 向高精度發展 61三、 向高可靠性、寬溫度范圍發展 62四、 向微型化發展 62五、 向微功耗及無源化發展 62六、 向智能化數字化發展 63第三節 智能傳感器技術發展趨勢 64一、 多傳感器信息融合 64二、 MEMS技術 65三、 納米機械裝置和傳感器 67四、 敏感材料與智能材料系統 67五、 化學傳感器 69六、 生物傳感器 70七、 分子傳感器 71第四節 網絡化傳感器及傳感器網絡化 71第五節 機器人傳感器技術發展趨勢 74一、 多智能體機器人感知系統 74二、 網絡機器人感知系統 74三、 虛擬現實臨場感技術 76四、 微機器人與微驅動系統 77第六節 產品需求結構趨勢 79第五章 2013-2018年中國傳感器細分市場分析及需求預測 81第一節 壓敏傳感器市場 81一、 中國壓敏傳感器市場現狀分析 81二、 中國壓敏傳感器市場需求預測 82第二節 熱敏傳感器市場 82一、 中國熱敏傳感器市場現狀分析 82二、 中國熱敏傳感器市場需求預測 83第三節 氣敏傳感器市場 84一、 中國氣敏傳感器市場現狀分析 84二、 中國氣敏傳感器市場需求預測 85第四節 光敏傳感器市場 85一、 中國光敏傳感器市場現狀分析 85二、 中國光敏傳感器市場需求預測 86第五節 力敏傳感器市場 86一、 中國力敏傳感器市場現狀分析 87二、 中國力敏傳感器市場需求預測 88第六節 濕敏傳感器市場 88一、 中國濕敏傳感器市場現狀分析 88二、 中國濕敏傳感器市場需求預測 89第七節 磁敏傳感器市場 89一、 中國磁敏傳感器市場現狀分析 90二、 中國磁敏傳感器市場需求預測 91第六章 主要傳感器供應商分析 92第一節 北京昆侖海岸傳感技術中心 92一、 企業概況 92二、 企業主要經濟指標分析 93三、 企業盈利能力分析 94四、 企業償債能力分析 94五、 企業運營能力分析 94六、 企業成長能力分析 95第二節 黑龍江敏感技術產業集團有限公司 95一、 企業概況 95二、 企業主要經濟指標分析 96三、 企業盈利能力分析 96四、 企業償債能力分析 96五、 企業運營能力分析 97六、 企業成長能力分析 97第三節 上海尼賽拉傳感器有限公司 97一、 企業概況 97二、 企業主要經濟指標分析 98三、 企業盈利能力分析 98四、 企業償債能力分析 99五、 企業運營能力分析 99六、 企業成長能力分析 99第四節 維博電子有限公司 99一、 企業概況 99二、 企業主要經濟指標分析 101三、 企業盈利能力分析 101四、 企業償債能力分析 101五、 企業運營能力分析 102六、 企業成長能力分析 102第五節 麥克傳感器有限公司 102一、 企業概況 102二、 企業主要經濟指標分析 103三、 企業盈利能力分析 103四、 企業償債能力分析 104五、 企業運營能力分析 104六、 企業成長能力分析 104第六節 興勤(常州)電子有限公司 104一、 企業概況 104二、 企業主要經濟指標分析 105三、 企業盈利能力分析 105四、 企業償債能力分析 106五、 企業運營能力分析 106六、 企業成長能力分析 106第七節 天津松下電子部品有限公司 106一、 企業概況 106二、 企業主要經濟指標分析 107三、 企業盈利能力分析 108四、 企業償債能力分析 108五、 企業運營能力分析 108六、 企業成長能力分析 108第八節 西安中星測控有限責任公司 109一、 企業概況 109二、 企業主要經濟指標分析 111三、 企業盈利能力分析 112四、 企業償債能力分析 112五、 企業運營能力分析 112六、 企業成長能力分析 112第九節 寧波柯力電氣制造有限公司 113一、 企業概況 113二、 企業主要經濟指標分析 115三、 企業盈利能力分析 115四、 企業償債能力分析 116五、 企業運營能力分析 116六、 企業成長能力分析 116第十節 精量電子(深圳)有限公司 116一、 企業概況 116二、 企業主要經濟指標分析 117三、 企業盈利能力分析 117四、 企業償債能力分析 118五、 企業運營能力分析 118六、 企業成長能力分析 118第七章 中國傳感器發展規劃 119第一節 發展思路和行業定位 119第二節 發展戰略和目標 119第三節 重點發展產品和項目 120第四節 需要解決或提升的關鍵技術 120第八章 國外傳感器發展情況分析 123第一節 市場規模分析 123第二節 技術發展概況 123第三節 發展特點 125第四節 全球各類傳感器市場發展情況 126一、 光傳感器 126二、 溫度傳感器 128三、 半導體傳感器和光纖傳感器 129四、 化學傳感器 131五、 MEMS傳感器 132第五節 傳感器的主要應用領域 134一、 工業過程控制 134二、 機械制造工業 137三、 汽車工業 138第六節 各國傳感器市場發展情況 139第九章 傳感器行業SWOT分析 141第一節 當前傳感器企業發展的優劣勢分析 141一、 傳感器企業發展的優勢分析 141二、 傳感器企業發展的劣勢分析 141第二節 我國傳感器企業的機會與威脅分析 142一、 傳感器企業發展的市場機會分析 142二、 傳感器企業發展面臨威脅分析 144
圖表目錄TOC\h\z\c"圖表"圖表1:2008-2012年我國傳感器行業市場規模 10圖表2:2008-2012年我國傳感器行業市場規模及增長情況 10圖表3:2008-2012年我國傳感器行業盈利能力 18圖表4:2008-2012年我國傳感器行業盈利能力變化情況 19圖表5:2008-2012年我國傳感器行業償債能力 19圖表6:2008-2012年我國傳感器行業償債能力變化情況 20圖表7:2008-2012年我國傳感器行業運營能力 20圖表8:2008-2012年我國傳感器行業運營能力變化情況 21圖表9:輪胎傳感器工藝流程 24圖表10:2012年我國傳感器行業企業分布 46圖表11:2008-2012年長三角地區傳感器行業市場規模 47圖表12:2008-2012年長三角地區傳感器行業市場規模及增長情況 47圖表13:2008-2012年珠三角地區傳感器行業市場規模 47圖表14:2008-2012年珠三角地區傳感器行業市場規模及增長情況 48圖表15:2008-2012年東北地區傳感器行業市場規模 48圖表16:2008-2012年東北地區傳感器行業市場規模及增長情況 49圖表17:2008-2012年京津地區傳感器行業市場規模 49圖表18:2008-2012年京津地區傳感器行業市場規模及增長情況 50圖表19:2008-2012年中西部及其他地區傳感器行業市場 50圖表20:2008-2012年中西部及其他地區傳感器行業市場規模及增長 51圖表21:2008-2012年我國傳感器行業市場規模及增長情況 52圖表22:2008-2012年我國傳感器行業細分產品市場規模單位:億元 52圖表23:2012年傳感器市場容量 53圖表24:2008-2012年中國汽車傳感器行業市場規模 54圖表25:2008-2012年中國汽車傳感器行業市場規模及增長情況 54圖表26:2008-2012年中國壓敏傳感器行業市場規模 81圖表27:2008-2012年中國壓敏傳感器行業市場規模及增長情況 81圖表28:2013-2018年中國壓敏傳感器行業市場規模預測 82圖表29:2008-2012年中國熱敏傳感器行業市場規模 82圖表30:2008-2012年中國熱敏傳感器行業市場規模及增長情況 83圖表31:2013-2018年中國熱敏傳感器行業市場規模預測 83圖表32:2008-2012年中國氣敏傳感器行業市場規模 84圖表33:2008-2012年中國氣敏傳感器行業市場規模及增長情況 84圖表34:2013-2018年中國氣敏傳感器行業市場規模預測 85圖表35:2008-2012年中國光敏傳感器行業市場規模 85圖表36:2008-2012年中國光敏傳感器行業市場規模及增長情況 86圖表37:2013-2018年中國光敏傳感器行業市場規模預測 86圖表38:2008-2012年中國力敏傳感器行業市場規模 87圖表39:2008-2012年中國力敏傳感器行業市場規模及增長情況 87圖表40:2013-2018年中國力敏傳感器行業市場規模預測 88圖表41:2008-2012年中國濕敏傳感器行業市場規模 88圖表42:2008-2012年中國濕敏傳感器行業市場規模及增長情況 89圖表43:2013-2018年中國濕敏傳感器行業市場規模預測 89圖表44:2008-2012年中國磁敏傳感器行業市場規模 90圖表45:2008-2012年中國磁敏傳感器行業市場規模及增長情況 90圖表46:2013-2018年中國磁敏傳感器行業市場規模預測 91圖表47:2008-2012年北京昆侖海岸傳感技術有限公司資產負債情況單位:千元 93圖表48:2008-2012年北京昆侖海岸傳感技術有限公司收入利潤情況單位:千元 94圖表49:2008-2012年北京昆侖海岸傳感技術有限公司盈利能力 94圖表50:2008-2012年北京昆侖海岸傳感技術有限公司償債能力 94圖表51:2008-2012年北京昆侖海岸傳感技術有限公司運營能力 94圖表52:2008-2012年北京昆侖海岸傳感技術有限公司成長能力 95圖表53:黑龍江敏感技術產業集團有限公司簡介 95圖表54:2008-2012年黑龍江敏感技術產業集團有限公司資產負債情況單位:千元 96圖表55:2008-2012年黑龍江敏感技術產業集團有限公司收入利潤情況單位:千元 96圖表56:2008-2012年黑龍江敏感技術產業集團有限公司盈利能力 96圖表57:2008-2012年黑龍江敏感技術產業集團有限公司償債能力 96圖表58:2008-2012年黑龍江敏感技術產業集團有限公司運營能力 97圖表59:2008-2012年黑龍江敏感技術產業集團有限公司成長能力 97圖表60:2008-2012年上海尼賽拉傳感器有限公司資產負債情況單位:千元 98圖表61:2008-2012年上海尼賽拉傳感器有限公司收入利潤情況單位:千元 98圖表62:2008-2012年上海尼賽拉傳感器有限公司盈利能力 98圖表63:2008-2012年上海尼賽拉傳感器有限公司償債能力 99圖表64:2008-2012年上海尼賽拉傳感器有限公司運營能力 99圖表65:2008-2012年上海尼賽拉傳感器有限公司成長能力 99圖表66:2008-2012年維博公司資產負債情況單位:千元 101圖表67:2008-2012年維博公司收入利潤情況單位:千元 101圖表68:2008-2012年維博公司盈利能力 101圖表69:2008-2012年維博公司償債能力 101圖表70:2008-2012年維博公司運營能力 102圖表71:2008-2012年維博公司成長能力 102圖表72:麥克傳感器有限公司簡介 102圖表73:2008-2012年麥克傳感器有限公司資產負債情況單位:千元 103圖表74:2008-2012年麥克傳感器有限公司收入利潤情況單位:千元 103圖表75:2008-2012年麥克傳感器有限公司盈利能力 103圖表76:2008-2012年麥克傳感器有限公司償債能力 104圖表77:2008-2012年麥克傳感器有限公司運營能力 104圖表78:2008-2012年麥克傳感器有限公司成長能力 104圖表79:興勤(常州)電子有限公司簡介 105圖表80:2008-2012年興勤(常州)電子有限公司資產負債情況單位:千元 105圖表81:2008-2012年興勤(常州)電子有限公司收入利潤情況單位:千元 105圖表82:2008-2012年興勤(常州)電子有限公司盈利能力 105圖表83:2008-2012年興勤(常州)電子有限公司償債能力 106圖表84:2008-2012年興勤(常州)電子有限公司運營能力 106圖表85:2008-2012年興勤(常州)電子有限公司成長能力 106圖表86:天津松下電子部品有限公司簡介 107圖表87:2008-2012年天津松下電子部品有限公司資產負債情況單位:千元 107圖表88:2008-2012年天津松下電子部品有限公司收入利潤情況單位:千元 107圖表89:2008-2012年天津松下電子部品有限公司盈利能力 108圖表90:2008-2012年天津松下電子部品有限公司償債能力 108圖表91:2008-2012年天津松下電子部品有限公司運營能力 108圖表92:2008-2012年天津松下電子部品有限公司成長能力 108圖表93:2008-2012年西安中星測控有限公司資產負債情況單位:千元 111圖表94:2008-2012年西安中星測控有限公司收入利潤情況單位:千元 111圖表95:2008-2012年西安中星測控有限公司盈利能力 112圖表96:2008-2012年西安中星測控有限公司償債能力 112圖表97:2008-2012年西安中星測控有限公司運營能力 112圖表98:2008-2012年西安中星測控有限公司成長能力 112圖表99:2008-2012年寧波柯力電氣制造有限公司資產負債情況單位:千元 115圖表100:2008-2012年寧波柯力電氣制造有限公司收入利潤情況單位:千元 115圖表101:2008-2012年寧波柯力電氣制造有限公司盈利能力 115圖表102:2008-2012年寧波柯力電氣制造有限公司償債能力 116圖表103:2008-2012年寧波柯力電氣制造有限公司運營能力 116圖表104:2008-2012年寧波柯力電氣制造有限公司成長能力 116圖表105:2008-2012年精量電子(深圳)有限公司資產負債情況單位:千元 117圖表106:2008-2012年精量電子(深圳)有限公司收入利潤情況單位:千元 117圖表107:2008-2012年精量電子(深圳)有限公司盈利能力 117圖表108:2008-2012年精量電子(深圳)有限公司償債能力 118圖表109:2008-2012年精量電子(深圳)有限公司運營能力 118圖表110:2008-2012年精量電子(深圳)有限公司成長能力 118圖表111:2008-2012年全球傳感器行業市場規模 123圖表112:2008-2012年全球光纖傳感器市場規模 127圖表113:2012年光纖傳感器市場分布 127圖表114:2008-2012年全球溫度傳感器市場規模 129圖表115:2008-2012年半導體傳感器市場規模 131圖表116:2008-2012年全球化學傳感器市場規模 132圖表117:2008-2012年全球MEMS傳感器市場規模 133版權申明本報告是北京匯智聯恒咨詢有限公司的研究成果。本報告內所有數據、觀點、結論的版權均屬北京匯智聯恒咨詢有限公司擁有。未經北京匯智聯恒咨詢有限公司的明確書面許可,任何人不得以全文或部分形式(包含紙制、電子等)傳播。不可斷章取義或增刪、曲解本報告內容。北京匯智聯恒咨詢有限公司對其獨立研究或與其他機構共同合作的所有研究數據、研究技術方法、研究模型、研究結論及衍生服務產品擁有全部知識產權,任何人不得侵害和擅自使用。本報告及衍生產品最終解釋權歸北京匯智聯恒咨詢有限公司所有。免責聲明本報告所載資料的來源及觀點的出處皆被北京匯智聯恒咨詢有限公司認為可靠,但北京匯智聯恒咨詢有限公司對這些信息本身的準確性和完整性不作任何保證。盡管北京匯智聯恒咨詢有限公司相信本報告的研究和分析成果是準確的并體現了行業發展趨勢,但所有閱讀本報告的讀者在確定相關的經營和投資決策前應尋求更多的行業信息作為依據。讀者須明白,本報告所載資料、觀點及推測僅反映北京匯智聯恒咨詢有限公司于最初發布此報告時的判斷,北京匯智聯恒咨詢有限公司可能會在此之后發布與此報告所載資料不一致及有不同觀點和推測的報告。北京匯智聯恒咨詢有限公司不對因使用此報告的材料而引致的損失負任何法律責任。中國傳感器行業發展現狀總體技術水平分析我國工業現代化的進程和電子信息產業以20%以上的速度連續高速增長,帶動了傳感器市場的快速上升。近幾年,傳感器在醫療、環保、氣象等專用電子設備中的應用也快速增長,所用傳感器占市場份額的15%左右。上述行業對傳感器的大量需求,為本土傳感器產業提供了很好的發展機遇。未來五年,國內傳感器市場平均銷售增長率將達30%以上。本土傳感器需求規模快速增長的主要動力來自于工業電子設備和汽車電子、通信電子、消費電子和專用電子設備等。工業電子設備和汽車電子是電子信息產業中增長最快的行業,也是傳感器應用最多的領域,如測量各種工藝變量、電子特性和物理量,以及傳統的運動/定位等。隨著重大裝備制造業在中國的發展,對傳感器提出了更高要求。傳感器在半導體裝備中,除具有多樣性之外,對傳感器的精度和響應要求也更高,種類涉及溫度、壓力、流量及位移等。就半導體設備而言,系統需要采集大量的實時數據,對于某些參數需要響應時間足夠短,這就對傳感器本身和傳輸距離有更高的要求。但是,有些傳感器自身無法滿足這一要求。當集成電路、計算機技術飛速發展時,人們才逐步認識到傳感器沒有跟上信息技術的發展,在某些場合卻成為制約信息技術等高新技術的瓶頸。中國傳感器發展現狀迄今為止,我國傳感器產品僅有10大類、42小類、6000多個品種,尚有大量的品種短缺。由于在技術和生產能力上同發達國家還有較大差距,產品技術檔次低,品種規格不齊全,國內傳感器產品還遠不能滿足國內需求,特別是一些高檔傳感器、MEMS傳感器、汽車用傳感器以及專用配套傳感器等,這些仍然主要依賴進口。國內傳感器發展水平與國外相差甚遠的原因,主要存在以下問題:1、技術基礎薄弱,研究水平不高,缺乏自主知識產權。我國目前很多企業都是引用國外的芯片加工,自主研發的產品少之甚少,自主創新能力非常薄弱。甚至許多企業僅停留在代理國外產品的水平上,發展空間捉襟見肘。國產傳感器企業長期依賴國外技術發展,在技術上形成了“外強中干”的局面,不僅失去了中高檔產品市場,而且也直接導致自己能生產的產品品種單一、同質化十分嚴重的問題。2、大量小企業的存在使得在低端傳感器領域,國產傳感器的價格競爭更加慘烈,而另一面,在高、精、尖領域,國產傳感器生存慘淡。隨著傳感器向產業化更積極地邁進,包括通用傳感器在內的傳感器應用領域和范圍的進一步擴大,隨著市場化程度的深入和客戶采購制度的完善,這將給中國傳感器產業走向規范化發展的軌道提供一個良好的契機。3、專利意識淡薄,這是本土企業普遍存在的問題。在走出國門參與國際市場競爭的意識還有待加強。原因是多方面的:一是底氣不足;二是其他發達國家的認證門檻很高,比如UL、TüV等認證。而在很多國家和地區,如沒取得這些認證就無法進入到他們的市場。當前,傳感器技術正朝著智能化、微型化、低功耗、無線傳輸及便攜式方向發展,中國本土傳感器市場也持續高速增長,差距意味著存在發展空間。然而,面對如此具有誘惑力的市場,中國企業要努力的地方還有很多。科技攻關概況1、引言在國家科技部的組織下,“96-748傳感器技術研究”國家重點科技攻關項目進行了項目驗收。與會專家聽取了項目實施組的“項目執行自評估報告”后認為,“96-748傳感器技術研究”經過3年攻關已經圓滿地完成國家攻關項目規定的攻關目標、考核目標和研究內容。本項目共計投入經費6642.37萬元,國家撥款2500萬元。投入科技人員468人/年。通過3年的攻關,共計建成中試生產線12條,其中工程化課題建成中試生產線9條,新產品開發課題建成中試生產線3條,使18個品種75個規格的新產品形成一定規模的中試生產;通過新產品開發,開發了力敏、磁敏、溫度、濕氣敏的51個品種86個規格的新產品,90%的成果進行了批量或小批量生產并供應市場。傳感器的共性關鍵技術包括CAD技術、關鍵制造工藝、微機械加工技術、可靠性技術在生產中得到應用,攻關產品的成品率普遍提高10%以上,可靠性水平提高1-2個等級,建成傳感器實驗室、試驗基地5個;據不完全統計,攻關3年累計銷售各類傳感器1260多萬支,實現銷售收入14418多萬元,取得科研成果59項,總體水平達到國外九十年代中期的先進水平。獲得國家專利32項(其中獲得和受理發明專利11項),在國內外各類期刊上發表學術論文和研究報告244篇,進行技術轉讓6項,取得較好的成績。“九五”傳感器科技攻關的指導思想是:一個目標是提高傳感器的技術水平、可靠性水平和產業化程度。二個轉變是向提高企業技術進步轉變,向提高市場占有率轉變。三個結合是共性關鍵技術與應用技術相結合,加快產業化進程;典型產品開發與產品系列化相結合;滿足市場需要;科研開發與成果工程化相結合,實現適度規模生產。通過攻關,在傳感器的關鍵制造工藝、新產品開發、科技成果的工程化等方面提高了我國傳感器的技術水平,促進了我國傳感器產業的形成,縮小了與世界先進水平的差距。2、在技術上,取得一批具有自主知識產權的成果通過攻關,在技術上有所創新,取得一批具有自主知識產權的科技成果,主要是:(1)復旦大學發明的掩膜-無掩膜腐蝕工藝為國際首創。不僅在實驗上取得凸角處出現[311]面的基本規律,理論上也推導出新的底面條件和新生底面深度和位置的公式,開創了用腐蝕技術制造微結構的新工藝。利用KOH腐蝕液對于不同晶面腐蝕速率的差異,在理論和工藝上解決了采用一次掩膜技術形成三維多層微機械結構的工藝,多層結構層差控制精度在4/μm以內,轉移平面的平整度優于1/tm,受理一項發明專利。(2)清華大學研制成功一種基于石英諧振器應變敏感效應的數字式力與稱重傳感器。研究了敏感元件的力敏特性、諧振器的能陷效應與諧振頻率、諧波次數和結構的關系,保證了良好的頻率穩定性。研制了專用膠粘劑,解決了影響傳感器蠕變和滯后性能的關鍵工藝,提高了傳感器性能指標及合格率。在國內外首創開發了系列化的下游應用產品——各類石英電子衡器。取得6項實用新型專利、一項發明專利,受理4項發明專利。(3)哈爾濱理工大學研制成功了"新型本征半導電高分子壓力溫度雙參數傳感器",首次合成聚省醌自由基高聚物,這是一種壓敏系數和溫度系數極高的高分子材料,過材料表面處理等技術制成傳感器,解決了油井高溫潛油泵的溫度和壓力測量的難題。經過檢索表明,新型本征高分子壓力溫度雙參數傳感器為國際首創,已經受理一項發明專利。(4)沈陽儀器儀表工藝研究所在國內首次解決了擴散硅力敏芯片溫度靈敏度自補償工藝。通過調整平面工藝的摻雜工藝參數,實現了在-30-80C的全溫區內,力敏芯片的靈敏度溫度漂移控制在5%o之內,實現了擴散硅力敏芯片的靈敏度溫度自補償。(5)沈陽儀器儀表工藝研究所開發了高靈敏度InSb薄膜制備工藝,解決了高密度、高磁導率鐵氧體基底磨拋工藝,In、Sb單質蒸鍍工藝,敏感磨層微米級減薄工藝以及提高芯片靈敏度的摻雜工藝,研制的InSb薄膜完全能夠滿足制備高性能磁敏元件的需要。取得了兩項實用新型專利和發明專利。3、在開發上,使一批市場急需的傳感器實現批量生產“九五”國家傳感器科技攻關,對市場急需的傳感器新產品進行了工程化研究和開發。通過國家支持、單位自籌、成果轉讓、技術入股等方式,建成12條中試生產線,使一批科技含量較高的傳感器新產品實現適度規模的中試生產,主要有:(1)擴散硅壓力傳感器實現了3kPa~60MPa量程范圍內的多個品種和規格的批量生產,產品有:工業變送器用壓力傳感器,智能變送器用多功能壓力傳感器,TO封裝和充油結構的通用壓力傳感器。產品的性能指標,包括短期穩定性、長期穩定性、可靠性都達到國外同類產品的水平,開始批量供應市場。可以說,通過攻關,沈陽儀器儀表工藝研究所的擴散硅傳感器的制造工藝已經成熟。并且在國內首次實現采用微機械加工的基本工藝,批量生產各類擴散硅壓力傳感器。(2)石英諧振稱重傳感器在清華大學研制成功,并開發成功1~15kg的各種電子衡器。多方投資1668萬元,在深圳建立深圳清華傳感器設備有限公司,進行批量中試生產,建成年產100萬支石英諧振稱重傳感器和20萬臺電子衡器的中試生產線,產品大部分出口國外。(3)華中理工大學研制成功高壓系列和低壓系列4個品種的過載保護PTC熱敏電阻,并以技術入股的方式(25%),在武漢高新技術開發區成立湖北中幫傳感器公司,投資980萬元,建立年產2000萬支的生產線,建成后產值將達到5000萬元。同時,該技術在上海兆和公司進行了1000萬支的中試生產,產品主要用于程控交換機和電機的過載保護。(4)中科院新疆物理所開發的小型和超小型NTC熱敏電阻在一致性、可靠性和性能價格比上與韓國、日本產品相當,在家電和糧庫行業占有較大的市場份額。在新疆傳感器公司建成小型和超小型NTC熱敏電阻中試生產線,1999年的銷售數量110萬支。(5)InSb霍爾元件經過"八五"和"九五"科技攻關,解決了從芯片制造到封裝等一系列技術關鍵,打破了日本旭化成公司的技術壟斷,實現了InSb霍爾元件的批量生產,產品性能達到日本旭化成公司產品的水平,并在沈陽儀器儀表工藝研究所和南京中旭微電子公司進行批量生產,最近南京中旭微電子公司將與臺灣一公司進行合資,擴大規模,最終建成年產1億支的生產能力。(6)中科院合肥智能機械研究所開發的厚膜壓力傳感器,經過工程化研究,在南京中旭微電子公司建成年產5萬支的厚膜壓力傳感器中試生產線,壓力范圍為0.02~40MPa,產品在工業控制領域得到應用。(7)ct-Fe203氣敏傳感器和家用氣體報警器,在信息產業部49所和大慶泰科傳感器公司,建成年產100萬支的生產線,并通過了ISO-9001質量體系認證。產品在家電和環保行業得到應用。(8)在高溫壓力傳感器方面,開發了SiO、多晶硅、SiC三種高溫壓力傳感器。使硅壓阻壓力傳感器的工作溫區由-30~80C拓展到22013,用于油井的高溫壓力測量。經過油田使用證明,該三種高溫壓力傳感器性能良好,并出口國外。(9)高溫硅霍爾集成開關的研制成功,使硅集成霍爾開關的最高工作溫度由120C提高到15013,并在南京中旭微電子公司進行批量生產,每年有10多萬支應用于汽車點火器,效果良好。(10)低功耗和低濃度CO、S02、N02等氣體傳感器開發成功,在環保領域有廣闊的應用前景,中科院長春應用化學研究所的科技成果已經轉讓到臺灣茂發科技公司,進行批量生產。4、共性關鍵技術研究提高了傳感器行業的技術水平國家傳感器科技攻關,在共性關鍵技術方面,主要解決了傳感器CAD應用技術,關鍵制造工藝技術,微機械加工應用技術和可靠性技術的研究,并在傳感器生產中得到應用和推廣。(1)傳感器CAD設計應用技術研究使擴散硅壓力傳感器、差壓傳感器、多功能壓力傳感器、加速度傳感器、霍爾磁敏元件和應變式傳感器實現了CAD設計。從應力分析、版圖設計、結構分析、圖紙設計都實現計算機化。設計結果在生產工藝線得到實驗驗證,總符合率達到80%.力敏器件的平面工藝進行計算機模擬,確定了平面工藝中擴散、離子注入、氧化、再擴散等關鍵制造工藝的計算機模擬程序。提高了傳感器的設計水平和新產品的自主開發能力。(2)擴散硅4"芯片生產工藝研究在國內實現擴散硅傳感器用4"硅片工藝進行生產,通過調整工藝參數,使硅壓阻傳感器的靈敏度溫度漂移在-30-80℃的全溫區內控制在0.5%FS之內,實現了靈敏度溫度漂移免補償。通過傳感器性能參數穩定性的研究,使傳感器的100h短期穩定性達到5ttV之內,保證年長期穩定性達到0.2%FS,達到國外同類產品的先進水平。批量生產的4"硅片的硅壓阻芯片,管芯最小面積為1.2×1.2(mm),合格率達85%.(3)InSb薄膜工藝技術研究解決了用In、Sb單質蒸鍍工藝,在磁性和非磁性基底上替代InSb單晶蒸鍍制作多晶膜的工藝技術,降低了成本,提高了成品率。同時采用選擇性濕法刻蝕工藝,特別是InSb-Au歐姆接觸膜層的選擇性刻蝕工藝制作電極。工藝成品率達到60%以上。用該InSb薄膜開發了3個品種13個規格的InSb霍爾元件,并進行批量生產。(4)在新型氣濕敏超細粉料的研制方面,通過攻關,開發了Zr02-Y20,濕敏材料和NaSiCON固體電解質材料,應用這些材料,研制了400C的高溫濕度傳感器和平面內加熱式C02氣敏元件。(5)化學腐蝕、電化學腐蝕、Si-Si鍵合等微機械加212/12藝在傳感器批量生產中得到應用。成功地應用于10kPa~60MPa傳感器的批量生產中,腐蝕硅膜片的最小厚度達到10/tm,精度控制在10%之內。目前,沈陽儀器儀表工藝研究所擴散硅壓力傳感器的敏感膜片全部由精密化學腐蝕、大片靜電封接、硅-硅鍵合等MEMS工藝完成。腐蝕和封接工藝的成品率達75%.在國內首次實現了擴散硅壓力傳感器用微機械加TT藝進行批量生產。(6)通過傳感器可靠性技術研究,完成了傳感器綜合應力試驗,制定了綜合應力試驗的技術規范,使PTC、NTC熱敏電阻、擴散硅壓力傳感器、InSb霍爾元件的可靠性壽命試驗時間由1年左右縮短到1~2個月,可靠性試驗技術有了較大的提高。通過可靠性增長技術研究,使企業批量生產的DL93、SG75擴散硅壓力傳感器、石英諧振稱重傳感器、PTC熱敏電阻、NTC熱敏電阻、InSb霍爾元件、a-Fe203氣敏元件、廉價濕度傳感器的可靠性指標提高1--2個數量級。可以看出,“九五”傳感器科技攻關面向市場需求,面向經濟建設需要,在提高我國傳感器的技術水平和產業化程度方面取得了較大成績,起到了科技成果產業化的孵化器的作用,促進了我國傳感器技術水平的提高,加快了科技成果產業化的進程。21世紀,人類全面進入信息電子化的時代。敏感元件及傳感器是信息系統的關鍵基礎元器件。微電子和微機械加工等先進制造技術的使用,使傳感器技術迅速發展。與傳統的傳感器相比,最新一代敏感元件及傳感器的突出特征是數字化、智能化、陣列化、微小型化和微系統化。作為現代信息技術的三大核心技術之一的傳感器技術,將是21世紀人們在高新技術發展方面爭奪的一個制高點。因此我們必須重視傳感器技術的發展,加快產業化的進程。產業規模中國傳感器的市場近幾年一直持續增長,增長速度超過15%。2012年中國傳感器應用四大領域為工業及汽車電子產品、通信電子產品、消費電子產品專用設備,其中工業和汽車電子產品占市場份額的42%左右,市場規模達到200億元以上,傳感器整個市場突破500億元。圖表SEQ圖表\*ARABIC1:2008-2012年我國傳感器行業市場規模2008年2009年2010年2011年2012年市場規模(億元)253327366434512增長率29.25%11.93%18.58%17.97%數據來源:國家統計局圖表SEQ圖表\*ARABIC2:2008-2012年我國傳感器行業市場規模及增長情況數據來源:國家統計局國內外差距及其原因分析我國敏感元件與傳感器行業現狀與差距我國電子信息業在上世紀八十年代第一次騰飛后,隨著國民經濟信息化進程的加快,之后又進入持續快速發展的新時期。這個時期電子信息產業的主要特征表現為:一是正在從單一的制造業轉變為物質生產與知識生產,裝備制造與系統集成,硬件制造與軟件制造,工業生產與信息服務相結合的現代信息產業;二是產業結構,產品結構,企業結構,運行機制,管理模式等方面發生了深刻變化;三是我國信息產業成為國民經濟的支柱產業和先導產業,是新世紀的戰略產業,為國民經濟和社會信息化建設提供主要技術和物質支撐。傳感器技術及其產業的特點是:基礎、應用兩頭依附;技術、投資兩個密集;產品、產業兩大分散。基礎、應用兩頭依附,是指傳感器技術的發展依附于敏感機理、敏感材料、工藝設備和計測技術這四塊基石。敏感機理千差萬別,敏感材料多種多樣,工藝設備各不相同,計測技術大相徑庭,沒有上述四塊基石的支撐,傳感器技術難以為繼。應用依附是指傳感器技術基本上屬于應用技術,其市場開發多依賴于檢測裝置和自動控制系統的應用,才能真正體現出它的高附加效益并形成現實市場。也即發展傳感器技術要以市場為導向,實行需求牽引。技術、投資兩個密集技術密集是指傳感器在研制和制造過程中技術的多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性。它是多種高技術的集合產物。由于技術密集也自然要求人才密集。投資密集是指研究開發和生產某一種傳感器產品要求一定的投資強度,尤其是在工程化研究以及建立規模經濟生產線時,更要求較大的投資。增加投資和正確的投資方向是提高傳感器產業水平的主要條件之一,也是企事業決策者謀求最佳經濟效益的重要手段。產品、產業兩大分散,產品結構和產業結構的兩大分散是指傳感器產品門類品種繁多,生產、研究單位分布在除地方外有12個部委(電子、機械、科學院、航空航天、教委、冶金、船舶、鐵道、輕工、化工、煤炭等),其應用滲透到各個產業部門,它的發展既是各產業發展的推動力。只有按照市場需求,不斷調整產業結構和產品結構,才能實現傳感器產業的全面、協調、持續發展。形成我國傳感器產業的基礎和有利條件1、國家對傳感器產業發展的戰略與政策十分重視國家科委于1987年4月制定的《傳感器發展政策》白皮書中確定了“必須大力發展傳感器技術,特別是要把新型傳感器技術作為信息技術中優先領域予以發展”。1991年12月30日《中共中央關于制定國民經濟和社會發展的十年規劃和“八五”計劃的建議》中第21條明確了要“大力加強傳感器的開發和在國民經濟中的普遍應用”。2、我國傳感器技術研究水平迅速提高國家對提高我國傳感器研究水平采取了一系列的措施,如在中國科學院建立了傳感技術國家重點實驗室;在沈陽儀器儀表工藝研究所建立了傳感器國家工程研究中心;國家計委將傳感器技術研究列為國家“七五”、“八五”、“九五”科技攻關項目;國家科委在“863”計劃高技術項目中也列入了有關傳感器技術研究。通過上述措施不僅使我國傳感器研究水平與國外的差距迅速減小,而且在科研單位及高校中形成了一支具有較高水平的傳感器研究隊伍,如沈陽儀器儀表工藝研究所、中國科學院合肥智能機械研究所、中國科學院上海冶金所、清華大學、復旦大學等單位均有專業研究隊伍,他們目前均在知識創新及技術創新方面開展研究工作。3、國家制定建立傳感器產業發展規劃我國有關傳感器產業的相關專業部門,如信息電子部、機械工業部等,都分別組織有關科研和生產的專家制訂我國“傳感器產業發展規劃”,規劃的制訂將有序地調整我國傳感器產業結構,迅速合理地發展傳感器產品,這無疑對建立我國傳感器產業有積極的作用。我國傳感器產業的發展概括起來是:困難是存在的,但前途是光明的。讓我們把握機遇,努力建立我國的傳感器產業。存在的問題上規模企業少受國外產品沖擊嚴重,我國從事敏感元件與傳感器研制生產的院校、研究所、企業有1300多家,但研制、生產綜合實力較強的骨干企業較少,僅占總數的10%左右。國內市場受到國外產品的沖擊十分嚴重,上百家的國外傳感器產品的國內代理商,使洋貨在國內傳感器市場占有主要份額。產品技術水平偏低我國目前很多企業都是引用國外的元件進行加工,自主研發的產品少之甚少,自主創新能力非常薄弱。甚至許多企業僅停留在代理國外產品的水平上,發展空間捉襟見肘。國產傳感器企業按照長期依賴國外技術的慣性發展至今,在技術上形成了“外強中干”的局面,不僅失去了中高端產品市場,而且也直接導致自己能生產的產品品種單一,同質化十分嚴重。甚至有相當一部分國產產品只能模仿別人的外形,即使這樣,由于技術水平低,模仿產品的靈敏度、精度和可靠性也差強人意。我國對傳感器技術研究開發階段的資源投入相對比較重視,但卻相對忽略了產業化基礎性的開發,對產品化、商品化的基礎技術的開發嚴重滯后,材料、制造工藝和裝備、測試及儀器等相關和配套的共性基礎技術相互脫節,制約產業化的進程,與國際水平相比落后10-15年。產品種類欠缺傳感器產品的品種、規格、系列不全,技術指標不高。國內傳感器產品往往形不成系列,產品在測量精度、溫度特性、響應時間、穩定性、可靠性等指標與國外也有相當大的差距。企業產品研發能力弱從目前市場份額和市場競爭力指數來看,外資企業仍占據較大的優勢。我國傳感器企業95%以上屬小型企業,規模小、人才短缺、研發能力弱、規模效益差,綜合實力較強的骨干企業較少,與國外企業無法抗衡。
中國傳感器行業成長性分析傳感器產業地位分析傳感器產業地位顯著傳感器在當前快速發展的自動化產業以及智慧城市建設等方面,行業市場迅速擴大,但是在國內傳感器產業卻并不能很好的把握市場。無它,單從技術上種類上國內只能完成大約6000多種的國產化,行業技術亟待提高。目前從整個氣體傳感器領域來看,技術雖然穩定性大,但門檻很低。未來的前進方向只能是高精尖。而物聯網的發展將極大推進傳感器領域發展,其在能源、智能感知、安全監控、環保等領域將有極大應用。2012年中國傳感器行業發展總體規模逐漸擴大,顯著應用于汽車工業中包括汽車輪胎中的傳感器應用、安全氣囊中的傳感器應用、底盤系統中的傳感器應用、發動機運行管理系統中的傳感器應用、廢氣與空氣質量控制系統中的傳感器應用和需求、ABS中的傳感器應用和需求、車輛行駛安全系統中的傳感器應用和需求、汽車防盜系統中的傳感器應用和需求、發動機燃燒控制系統中的傳感器應用和需求、汽車定位系統中的傳感器應用和需求、汽車其他系統中的傳感器應用和需求。除此以外,中國傳感器在其他領域也有新的應用,如工業控制領域、在環境保護領域、在設施農業中、在多媒體圖像領域、其它有關傳感器的應用。回顧中國傳感器行業,雖然發展迅速,但是也存在一些不利的因素。如在產品技術上產業基礎薄弱、科技與生產脫節、產品技術水平偏低、產品種類欠缺、企業產品研發能力弱。但另一方面國家不斷制定有利傳感器產業發展的戰略與政策,全年整機系統市場的快速發展,新興技術的不斷推動也都成為傳感網發展的利好因素。全球現在大概有40個國家從事傳感器的研制生產工作,研發、生產單位有5000余家,產品達20000多種。國內有1688家企事業從事傳感器的研制、生產和應用,其中從事MEMS研制生產的有50多家,但規模和應用領域都較小。由于沒有規模化應用,國內傳感器產品普遍存在技術水平低和價格高的矛盾。在國際市場上,德國、日本、美國、俄羅斯等老牌工業國家的企業主導了傳感器市場,許多廠家的生產都實現了規模化,有些企業的年生產能力達到幾千萬只甚至幾億只。相比之下,中國傳感器的應用范圍較窄,更多的應用仍然停留在工業測量與控制等基礎應用領域。有賴于此,中國傳感器市場競爭十分激烈。由此我國未來傳感器產業或將遵循以下三個方向:第一,以工業控制、汽車、通訊、環保為重點服務領域,以傳感器、彈性元件、光學元件、專用電路為重點對象,發展具有自主知識產權的原創性技術和產品。第二,以增加品種、提高質量和經濟效益為主要目標,加速產業化,使國產傳感器的品種占有率達到70%~80%,高檔產品達60%以上。第三,以MEMS工藝為基礎,以集成化、智能化和網絡化技術為依托,加強制造工藝和新型傳感器和儀表元器件的開發,使主導產品達到和接近國外同類產品的先進水平。傳感器成為我國的瓶頸產業中國目前已有1600家企事業單位從事傳感器的研制、生產和應用,年產量達24億只,市場規模超過900億元。但同時,國產傳感器產品卻面臨種類和規格不全、尖端品種缺少、產品整體檔次低的難題。國內企業年銷售收入5000萬以下的企業占絕大多數,年銷售收入上億元的企業更是少之又少。我國目前傳感器產品品種數為6000個左右,而國外已達20000多個,產品品種遠遠滿足不了國內傳感器市場需求。從行業產品結構看,老產品比例占60%以上,數字化、智能化、微型化等高新技術產品嚴重短缺。中國傳感器產業在整體上難以和國外同類企業抗衡。在國內外企業實力懸殊的競爭格局中,中國企業不得不用低價策略在市場上血拼。傳感器產業的落后造成當前國內的形勢是國家重大裝備所需高端產品很大程度依賴進口,而涉及國家安全和重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表,國外對我國往往采取限制和禁運;同時在金融危機后,不少國外知名企業也開始向中低端市場進軍,致使國內傳感器行業處于十分困難的境地。與此同時,國內傳感器企業大部分仍然以手工方式生產技術含量低的產品,大學院校和研究院所跟蹤國外高技術的科研成果也以實驗室樣品居多,以及國內專業技術人員資源的匱乏也都導致了現下產業格局做不強、做不大。近年來,隨著智能制造、物聯網等新興產業的興起,掀起了全球傳感器產業的新一輪飛速發展,2011年全球傳感器市場容量為575億美元,預計2017年可超767億美元。而中國傳感器產業受集中度低、整體檔次低、創新能力差、人才匱乏等制約,高端產品大多依賴進口,傳感器產業發展落后將成國家戰略新興產業發展瓶頸,與會學者疾呼加速推進已迫在眉睫。中國目前有1600家企事業單位從事傳感器的研制、生產和應用,在機械量、熱學量、光學量、磁學、電學、聲學、生物量等領域已具有一定的產業化能力,但與美國等老牌工業國家相比,仍存在較大差距,年產值超100萬只的企業寥寥無幾,國家重大裝備所需高端產品主要依賴進口。金融危機后,在中低端市場優勢日漸減弱。中國傳感器產業發展,不僅需要學術上不斷創新,同時要不斷探索其在各領域的應用,有實用價值才有生命力。近10年,中國傳感技術的產業化,銷售額超過100億,出口超過10億美元。抓住“十二五”期間國家大力發展的七大戰略新興產業,業界可采取產業融合的發展模式,加速推動傳感器產業發展,新型敏感材料開發,納米傳感器、超導傳感器、智能傳感器等均可是研制方向。中國傳感器行業經濟效益分析1、傳感器行業盈利能力圖表SEQ圖表\*ARABIC3:2008-2012年我國傳感器行業盈利能力2008年2009年2010年2011年2012年資產利潤率10.67%13.72%12.48%12.67%12.81%銷售利潤率8.59%11.44%12.23%12.33%12.46%毛利率18.17%19.56%25.91%25.86%25.92%數據來源:國家統計局圖表SEQ圖表\*ARABIC4:2008-2012年我國傳感器行業盈利能力變化情況數據來源:國家統計局2、傳感器行業償債能力圖表SEQ圖表\*ARABIC5:2008-2012年我國傳感器行業償債能力2008年2009年2010年2011年2012年資產負債率43.40%43.26%46.71%46.82%46.79%流動比率1.401.421.511.521.54數據來源:國家統計局圖表SEQ圖表\*ARABIC6:2008-2012年我國傳感器行業償債能力變化情況3、傳感器行業運營能力圖表SEQ圖表\*ARABIC7:2008-2012年我國傳感器行業運營能力2008年2009年2010年2011年2012年存貨周轉率5.082.372.712.722.74流動資產周轉率2.141.951.521.541.56資產周轉率1.241.201.211.201.21數據來源:國家統計局圖表SEQ圖表\*ARABIC8:2008-2012年我國傳感器行業運營能力變化情況數據來源:國家統計局中國傳感器應用發展情況在汽車工業中的應用汽車電子技術是汽車工業發展的核心技術之一。汽車傳感器作為汽車電子控制系統的信息源,是汽車電子控制系統的關鍵部件,也是汽車電子技術領域研究的核心內容之一,汽車傳感器的使用數量和技術水平決定了汽車控制系統的性能。一般一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器,而豪華轎車的傳感器數量可達二百余只,主要分布于發動機控制系統、底盤控制系統、車身控制系統和導航系統中。汽車傳感技術是隨著汽車電子的發展而發展起來的一種技術。汽車傳感器是汽車電子控制系統的輸入裝置,它把汽車運行過程中的各種工況信息如車速、發動機運轉工況等轉化成電信號輸給中央控制單元,使發動機處于最佳工作狀態。汽車傳感器可對溫度、壓力、位置、轉速、加速度、流量、濕度、電磁、光電、氣體、振動等信息,進行實時、有效而準確的測量和控制。由于汽車行駛環境中溫度和氣候條件差別極大,因此要求傳感器具有極強的適應能力,能在-40℃一100℃的環境中正常工作:同時,汽車傳感器還要經受來自發動機內部的各種干擾,以及行駛過程中的路況引起的振動。因此,汽車工業對傳感器的要求極為苛刻,汽車傳感器必須具有穩定性和精度高、響應快、可靠性好、抗干擾和抗震能力強、使用壽命長等特點。由于傳感器在電控系統中的重要作用,所以世界各國對其理論研究、新材料應用、產品開發都非常重視。金剛石的耐熱性好、熱穩定性高,在真空中1200℃以上表面才開始出現炭化,在大氣中也要在600℃以上才開始炭化,利用這一特性,制作適用于高溫的熱敏傳感器,從常溫到600℃范圍內進行溫度監測與控制,并且適用在高溫且有腐蝕氣體的惡劣環境下使用,性能穩定,使用壽命長,可用于發動機中高溫測量。此外金剛石在高溫下形變率很高,利用這一特性可制作高溫環境下使用的振動傳感器和加速度傳感器。與其它材料振動膜相結合可作為高溫、耐腐蝕、靈敏度高的壓力傳感器,用于振動檢測以及發動機氣缸壓力等測量。光導纖維型傳感器由于抗干擾性強、靈敏度高、重量輕、體積小,適于遙測等特點正受到人們的普遍重視。目前已有不少成熟的產品問世,如光纖轉矩傳感器,溫度、振動、壓力、流量等傳感器。在開發利用新材料同時,由于微電子技術和微機械加工技術發展,傳感器正向微型化、多功能化,智能化方向發展。微型化傳感器利用微機械的加工技術將微米級的敏感元件、信號調理器、數據處理裝置集成封裝在一塊芯片上。由于體積小、價格便宜、便于集成等特點,可以提高系統測試精度,例如把微型壓力傳感器和微型溫度傳感器集成在一起,同時測出壓力和溫度,便可通過芯片內運算消去壓力測量中的溫度影響。目前已有不少微型傳感器面世,如壓力傳感器、加速度傳感器、用于防撞的硅加速度傳感器等。在汽車輪胎內嵌入微型壓力傳感器可以保持適當充氣,避免充氣過量或不足,從而節約燃油10%。多功能化使傳感器能夠同時檢測2個或2個以上的特性參數。而智能傳感器由于帶有專用計算機,因而具有智能特點。此外,傳感器響應時間、輸出與計算機的接口等問題也是重要的研究課題。隨著電子技術的發展,車用傳感器的技術必將趨于完善(一)汽車輪胎中的傳感器應用汽車在高速行駛過程中,輪胎故障是駕駛者最為擔心和最難預防的,也是突發性交通事故發生的重要原因。根據美國汽車工程師學會的調查,在美國每年有26萬起交通事故是由于輪胎氣壓低或滲漏造成的,另外,每年75%的輪胎故障是由于輪胎滲漏或充氣不足引起的。據國家橡膠輪胎質量監督中心的專家分析,在中國高速公路上發生的交通事故有70%是由于爆胎引起的,而在美國這一比例則高達80%。怎樣保持車胎氣壓在工作條件苛刻惡劣環境中,能行駛正常并及時發現車胎漏氣,是汽車防止爆胎和能否安全行駛的關鍵。因此,行進中的胎壓檢測就顯得尤為重要。汽車輪胎壓力傳感器IC芯片的目標產品為MEMS技術和集成電路技術相結合的車載輪胎壓力監視系統TPMS(TireRressureMonitoringSystem)。目前直接輪胎壓力監測系統包括4個或5個(取決于備胎是否裝備傳感器)輪胎模塊和一個中央接收器模塊。在德國寶馬的Z8,法國雪鐵龍的C5,英國阿斯頓·馬汀的超級跑車Vanquish,林肯大陸,旁蒂克的旗艦BonnevilleSE,梅賽德斯—奔馳S級轎車等新車介紹中,也將TPMS系統配裝于車中,另外,2002年夏天上市的克萊斯勒與道奇(Dodge)迷你箱型車以及Chrysler300M與ConcordeLimited客車也裝有TPMS系統。而國內多數汽車廠家目前正在進行實驗性研究。圖表SEQ圖表\*ARABIC9:輪胎傳感器工藝流程資料來源:匯智聯恒(二)安全氣囊中的傳感器應用隨著電子技術的發展,汽車電子化程度不斷提高,為了保護人駕駛安全,在安全氣囊中使用傳感器感知速度變化保證行駛安全。傳感器作為汽車電控系統的關鍵部件,其優劣直接影響到系統的性能。目前,普通汽車上大約裝有幾十到近百只傳感器,豪華轎車上則更多,這些傳感器主要分布在發動機控制系統、底盤控制系統,安全氣囊和車身控制系統中。尤其傳感器在安全氣囊上的應用顯得非常重要。碰撞傳感器是安全氣囊系統中主要的控制信號輸入裝置。其作用是在汽車發生碰撞時,由碰撞傳感器檢測汽車碰撞的強度信號,并將信號輸入安全氣囊電腦,安全氣囊電腦根據碰撞傳感器的信號來判定是否引爆充氣元件使氣囊充氣。安全氣囊系統一般裝有2~4個碰撞傳感器,前左、右擋泥板各裝一個,有的前面保險杠中間還裝有一個,有的車內還裝有一個。碰撞傳感器現大多數采用慣性式機械開關結構。碰撞傳感器由殼體、偏心轉子、偏心重塊、固定觸點、旋轉觸點等部分組成。在傳感器外還固定有一個電阻R,電阻R的功用是對系統進行自檢時,檢測安全氣囊電腦與前氣囊碰撞傳感器之間的聯接導線是否斷路或短路。在正常情況下,偏心轉子和偏心重塊在螺旋彈簧彈力的作用下,頂靠在與外殼相連的止動塊上,此時,旋轉觸點與固定觸點不接觸,開關"OFF"。當汽車發生碰撞時,偏心重塊由于慣性力將帶動偏心轉子克服彈簧彈力產生偏轉。當碰撞強度達到設定值時,偏心轉子偏轉角度將使旋轉觸點與固定觸點接觸而閉合,此時碰撞傳感器向安全氣囊電腦輸入一個"ON"信號。安全氣囊電腦只有收到碰撞傳感器輸入的"ON"信號時,才會去引爆充氣元件。在有些汽車中還裝有側向安全氣囊,當汽車發生側向碰撞時,安全氣囊也會充氣,因此裝有側向安全氣囊的系統,在汽車的左右側還裝有碰撞傳感器。在安全應用中,基于MEMS的傳感器技術近幾年已取得顯著進步。用來探測加速度的最常用方法之一就是測量可移動震動體的位移,然后將該值轉換為可變電容來測量。加速度計的快速反應非常重要。安全氣囊應在什么時候彈出要迅速確定,所以加速度計必須在瞬間做出反應。通過采用可迅速達到穩定狀態而不是振動不止的傳感器設計可以縮短器件的反應時間。當前高端汽車上用于探測碰撞的加速度傳感器的數量已經達6個,并且有增加趨勢。(三)底盤系統中的傳感器應用底盤控制用傳感器是指分布在變速器控制系統、懸架控制系統、動力轉向系統、防抱制動系統中的傳感器,在不同系統中作用不同,但工作原理與發動機中傳感器是相同的,主要有以下幾種形式傳感器:1、變速器控制傳感器:多用于電控自動變速器的控制。它是根據車速傳感器、加速度傳感器、發動機負荷傳感器、發動機轉速傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器檢測所獲得的信息經處理使電控裝置控制換檔點和液力變矩器鎖止,實現最大動力和最大燃油經濟性。2、懸架系統控制傳感器:主要有車速傳感器、節氣門開度傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器、轉向盤轉角傳感器等。根據檢測到的信息自動調整車高,抑制車輛姿勢的變化等,實現對車輛舒適性、操縱穩定性和行車穩定性的控制。3、動力轉向系統傳感器:它是根據車速傳感器、發動機轉速傳感器、轉矩傳感器等使動力轉向電控系統實現轉向操縱輕便,提高響應特性,減少發動機損耗,增大輸出功率,節省燃油等。4、防抱制動傳感器:它是根據車輪角速度傳感器,檢測車輪轉速,在各車輪的滑移率為20%時,控制制動油壓、改善制動性能,確保車輛的操縱性和穩定性。(四)發動機運行管理系統中的傳感器應用發動機控制系統用傳感器主要有溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器向發動機的電子控制單元(ECU)提供發動機的工作狀況信息,以提高發動機的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進行故障檢測。1、溫度傳感器溫度傳感器主要用于檢測發動機溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化溫度等。溫度用傳感器有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱偶電阻式三種主要類型。三種類型傳感器各有特點,其應用場合也略有區別。線繞電阻式溫度傳感器的精度高,但響應特性差;熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高,響應特性較好,但線性差,適應溫度較低;熱偶電阻式溫度傳感器的精度高,測量溫度范圍寬,但需要配合放大器和冷端處理一起使用。已實用化的產品有熱敏電阻式溫度傳感器(通用型-50℃~130℃,精度1.5%,響應時間10ms;高溫型600℃~1000℃,精度5%,響應時間10ms)、鐵氧體式溫度傳感器(ON/OFF型,-40℃~120℃,精度2.0%)、金屬或半導體膜空氣溫度傳感器(-40℃~150℃,精度2.0%、5%,響應時間20ms)等。2、壓力傳感器壓力傳感器主要用于檢測氣缸負壓、大氣壓、渦輪發動機的升壓比、氣缸內壓、油壓等。吸氣負壓式傳感器主要用于吸氣壓、負壓、油壓檢測。汽車用壓力傳感器應用較多的有電容式、壓阻式、差動變壓器式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。電容式壓力傳感器主要用于檢測負壓、液壓、氣壓,測量范圍20~100kPa,具有輸入能量高,動態響應特性好、環境適應性好等特點;壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大,需要另設溫度補償電路,但適應于大量生產;LVDT式壓力傳感器有較大的輸出,易于數字輸出,但抗干擾性差;SAW式壓力傳感器具有體積小、質量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數字輸出等特點,用于汽車吸氣閥壓力檢測,能在高溫下穩定地工作,是一種較為理想的傳感器。3、流量傳感器流量傳感器主要用于發動機空氣流量和燃料流量的測量。空氣流量的測量用于發動機控制系統確定燃燒條件、控制空燃比、起動、點火等。空氣流量傳感器有旋轉翼片式(葉片式)、卡門渦旋式、熱線式、熱膜式等四種類型。旋轉翼片式(葉片式)空氣流量計結構簡單,測量精度較低,測得的空氣流量需要進行溫度補償;卡門渦旋式空氣流量計無可動部件,反映靈敏,精度較高,也需要進行溫度補償;熱線式空氣流量計測量精度高,無需溫度補償,但易受氣體脈動的影響,易斷絲;熱膜式空氣流量計和熱線式空氣流量計測量原理一樣,但體積少,適合大批量生產,成本低。空氣流量傳感器的主要技術指標為:工作范圍0.11~103立方米/min,工作溫度-40℃~120℃,精度≤1%。燃料流量傳感器用于檢測燃料流量,主要有水輪式和循環球式,其動態范圍0~60kg/h,工作溫度-40℃~120℃,精度1%,響應時間<10ms。4、位置和轉速傳感器位置和轉速傳感器主要用于檢測曲軸轉角、發動機轉速、節氣門的開度、車速等。目前汽車使用的位置和轉速傳感器主要有交流發電機式、磁阻式、霍爾效應式、簧片開關式、光學式、半導體磁性晶體管式等,其測量范圍0~360,精度0.5以下,測彎曲角達0.1。車速傳感器種類繁多,有敏感車輪旋轉的、也有敏感動力傳動軸轉動的,還有敏感差速從動軸轉動的。當車速高于100km/h時,一般測量方法誤差較大,需采用非接觸式光電速度傳感器,測速范圍0.5~250km/h,重復精度0.1%,距離測量誤差優于0.3%。5、氣體濃度傳感器氣體濃度傳感器主要用于檢測車體內氣體和廢氣排放。其中,最主要的是氧傳感器,實用化的有氧化鋯傳感器(使用溫度-40℃~900℃,精度1%)、氧化鋯濃差電池型氣體傳感器(使用溫度300℃~800℃)、固體電解質式氧化鋯氣體傳感器(使用溫度0℃~400℃,精度0.5%),另外還有二氧化鈦氧傳感器。和氧化鋯傳感器相比,二氧化鈦氧傳感器具有結構簡單、輕巧、便宜,且抗鉛污染能力強的特點。6、爆震傳感器爆震傳感器用于檢測發動機的振動,通過調整點火提前角控制和避免發動機發生爆震。可以通過檢測氣缸壓力、發動機機體振動和燃燒噪聲等三種方法來檢測爆震。爆震傳感器有磁致伸縮式和壓電式。磁致伸縮式爆震傳感器的使用溫度為-40℃~125℃,頻率范圍為5~10kHz;壓電式爆震傳感器在中心頻率5.417kHz處,其靈敏度可達200mV/g,在振幅為0.1g~10g范圍內具有良好線性度。7、24GHz雷達傳感器24GHz雷達傳感器用于汽車防撞安裝系統,通過發射雷達波來判斷前方出現的物體大小,距離和移動速度,進而通過顯示器或與汽車制動系統進行配合,避免汽車與前方物體相撞。傳感器發射頻率在24.125GHz左右,可以調節的頻率范圍在50KHz左右。精度在國外精度可以達到毫米級別。(五)廢氣與空氣質量控制系統中的傳感器應用廢氣與空氣質量控制系統中的傳感器采用熱耗散原理,由一個熱線式敏感元件(加上一個輔助的補償熱線元件)安放在空氣入口的旁路中監測發動機空氣質量流量。這種類型的傳感器可測量真實的質量,不能測量空氣流量的回流波動。廢氣與空氣質量控制系統中的傳感器主要用于檢測車體內氣體和廢氣排放。其中,最主要的是氧傳感器,它檢測汽車尾氣中的氧含量,根據排氣中的氧濃度測定空燃比,向微機控制裝置發出反饋信號,以控制空燃比收斂于理論值。當空燃比變高,廢氣中的氧濃度增加時,氧傳感器的輸出電壓減小;當空燃比變低,廢氣中的氧濃度降低時,輸出電壓增大。電子控制單元識別這一突變信號,對噴油量進行修正,從而相應地調節空燃比,使其在理想空燃比附近變動。(六)ABS中的傳感器應用ABS中的傳感器在制動活塞旁邊(卡制動碟的卡鉗,里面是制動活塞),ABS工作就是保證制動活塞和制動碟不卡死,保證它們處于滑動摩擦和靜摩擦的邊緣。大多由電感傳感器來監控車速,abs傳感器通過與隨車輪同步轉動的齒圈作用,輸出一組準正弦交流電信號,其頻率和振幅與輪速有關.該輸出信號傳往ABS電控單元(ECU),實現對輪速的實時監控。1、線性輪速傳感器線性輪速傳感器主要由永磁體、極軸、感應線圈和齒圈等組成。齒圈旋轉時,齒頂和齒隙交替對向極軸。在齒圈旋轉過程中,感應線圈內部的磁通量交替變化從而產生感應電動勢,此信號通過感應線圈末端的電纜輸入ABS的電控單元。當齒圈的轉速發生變化時,感應電動勢的頻率也變化。2、環形輪速傳感器環形輪速傳感器主要由永磁體、感應線圈和齒圈等組成。永磁體由數對磁極組成,在齒圈旋轉過程中,感應線圈內部的磁通量交替變化從而產生感應電動勢,此信號通過感應線圈末端的電纜輸入ABS的電控單元。當齒圈的轉速發生變化時,感應電動勢的頻率也變化。3、霍爾式輪速傳感器齒輪轉動時,使得穿過霍爾元件的磁力線密度發生變化,因而引起霍爾電壓的變化,霍爾元件將輸出一個毫伏(mV)級的準正弦波電壓。此信號還需由電子電路轉換成標準的脈沖電壓。(七)車輛行駛安全系統中的傳感器應用G85是ESP系統中唯一個直接由CAN-BUS向控制單元傳遞信號的傳感器。打開點火開關后,方向盤被轉動4.5度(相當于1.5cm),傳感器進行初始化。裝備ESP的車輛,同時也具有牽引力控制系統TCS(TractionControlSystem)、電子差速鎖EDL(ElectronicDifferentialLock)、制動防抱死系統ABS(Anti-lockBrakeSystem)功能。其中TCS通過發動機管理系統干預及制動車輪,防止驅動輪打滑。EDL兩驅動輪在附著系數不同的路面上,出現單側車輪打滑時,制動打滑車輪,保證車輛行駛的穩定。ABS/TCS系統就是要防止在車輛加速或制動時出現我們所不期望的縱向滑移。而ESP就是要控制橫向滑移,是車輛行駛各種工況下的一個主動安全系統,處理各種異常情況,減輕駕駛員的精神緊張及身體疲勞。(八)汽車防盜系統中的傳感器應用現代汽車的防盜系統通常采用對車體的沖擊、振動監測的方式防盜預警,常用的器件多為磁效應傳感器。雖然磁效應加速度傳感器的敏感性能很好,但由于磁傳感器存在裝配、安裝誤差,其頻率響應不穩定,會造成后續信號處理電路和微控制器接口電路比較復雜,致使系統報警的可靠性降低,誤報率較高。另外,拖車或整車搬運的方法也是目前竊賦盜竊汽車常用的手段,對付這種盜竊方式最有效的方法是對車體的傾斜角度進行監測,而磁效應傳感器無法測量靜態加速度,不能對車體的傾斜角度進行測量,也就無法對這種盜竊方式進行監測預警。總之,利用磁效應傳感器不能很好地完成防盜監測的任務,這就需要一種更合理、更可靠的傳感器件來替(九)發動機燃燒控制系統中的傳感器應用發動機控制系統用傳感器發動機控制系統用傳感器是整個汽車傳感器的核心,種類很多,包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器向發動機的電子控制單元(ECU)提供發動機的工作狀況信供息,ECU對發動機工作狀況進行精確控制,以提高發動機的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進行故障檢測。由于發動機工作在高溫發動機表面溫度可達150°C、排氣歧
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