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傳感器技術(shù)正在為智能設(shè)備和系統(tǒng)帶來令人難以置信的新功能。從用于抗擊疫情大流行的醫(yī)療產(chǎn)品到為物聯(lián)網(wǎng)提供動(dòng)力的傳感設(shè)備，在這一重要電子器件的幫助下，各行各業(yè)的創(chuàng)新都很“”。

由于“萬物互聯(lián)”的趨勢(shì)越來越多地影響到幾乎每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)的新型智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，傳感器市場(chǎng)在過去五年中呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。今天的傳感器功能更強(qiáng)大，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師也更容易使用。

傳感器件的尺寸、重量和價(jià)格迅速下降，封裝在這些器件中的功能卻不斷增加，使它們成為連接系統(tǒng)的重要組成部分和產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。

TTI Inc. 產(chǎn)品和供應(yīng)商營銷副總裁 Lew LaFornara一直密切關(guān)注傳感器市場(chǎng)的發(fā)展。他說，連接器公司已經(jīng)開拓了他們的傳感器知識(shí)面，認(rèn)識(shí)到這些器件已經(jīng)成為在越來越自動(dòng)化、越來越電氣化和越來越互聯(lián)的世界中的關(guān)鍵連接技術(shù)。

“傳感器技術(shù)將幫助我們實(shí)現(xiàn)更清潔能源和更低碳排放的環(huán)境目標(biāo)，包括汽車電氣化。傳感器還服務(wù)于自動(dòng)駕駛汽車和智慧城市等基礎(chǔ)設(shè)施，傳感器收集管理、控制和安全所需的大數(shù)據(jù)?！彼f，傳感器技術(shù)也廣泛應(yīng)用于醫(yī)療市場(chǎng)?！叭丝诶淆g化的趨勢(shì)正在推動(dòng)家庭醫(yī)療保健的發(fā)展，隨著疫情大流行，遠(yuǎn)程患者監(jiān)測(cè)和診斷設(shè)備（包括醫(yī)療可穿戴設(shè)備）使用的增加，這種推動(dòng)力也在加速。傳感器是捕獲、管理遠(yuǎn)程患者所需數(shù)據(jù)的關(guān)鍵?！?/span>

LaFornara 說，這些設(shè)備將繼續(xù)推動(dòng)和促進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)。事實(shí)上，我們只是處于傳感器時(shí)代的開端，這只是即將發(fā)生的事情的一瞥。

這是一個(gè)制造商專注于特定市場(chǎng)領(lǐng)域、應(yīng)用類型或傳感器類型的高度細(xì)分市場(chǎng)嗎？傳感器制造商如何專業(yè)化并脫穎而出？

我們的一些制造商專注于具有特定類型傳感器的特定終端市場(chǎng)，而其他制造商則采取了更廣泛的方法，試圖通過豐富的產(chǎn)品供應(yīng)來解決廣泛的應(yīng)用問題。

大多數(shù)具有連接器、無源器件和半導(dǎo)體產(chǎn)品的大型組件制造商都積極開發(fā)或收購了專門的傳感器技術(shù)公司。

在過去的 10 年中，這些企業(yè)的重心一直是增強(qiáng)技術(shù)專業(yè)化程度，以擴(kuò)大其現(xiàn)有的傳感器產(chǎn)品組合或?yàn)樘囟ńK端市場(chǎng)增加一些專業(yè)功能。

這方面的一個(gè)例子是霍尼韋爾，該公司在 10 多年前將其汽車板載傳感器技術(shù)出售給了森薩塔科技（Sensata），當(dāng)時(shí)該公司決定專注于工業(yè)、醫(yī)療和越野車市場(chǎng)。森薩塔同樣是連接器和傳感器的主要供應(yīng)商。

霍尼韋爾還收購了城市科技（City Technology） 以擴(kuò)大其 CO2 顆粒檢測(cè)市場(chǎng)，包括用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的氣體顆粒傳感領(lǐng)域和用于醫(yī)療市場(chǎng)的氧氣傳感領(lǐng)域。

泰科電子（TE）也非常貪婪，先是收購了精量電子（MEAS），最近又收購了美國的SMI 和德國的First Sensor，以分別擴(kuò)大醫(yī)療和暖通空調(diào)（HVAC） 的低電壓壓力傳感器市場(chǎng)。

安費(fèi)諾（Amphenol）集團(tuán)在傳感器企業(yè)收購方面也非?；钴S，包括收購波蘭的SGX Sensortech 公司室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感技術(shù)來補(bǔ)充其 Telaire 系列濕度傳感器；還有專注于醫(yī)療市場(chǎng)的低壓范圍傳感器企業(yè) All Sensors、SSI、Piher，以及最近的精密傳感器企業(yè) MTS。

森薩塔工業(yè)解決方案專注于暖通空調(diào)、制冷、壓縮機(jī)和泵市場(chǎng)，提供一系列用于惡劣環(huán)境的傳感器。該公司還通過收購 Cynergy3 進(jìn)入預(yù)測(cè)性維護(hù)監(jiān)測(cè)市場(chǎng)，Cynergy3 為流體應(yīng)用提供無線振動(dòng)監(jiān)測(cè)和液位傳感技術(shù)。

預(yù)計(jì)未來五年對(duì)傳感器技術(shù)的需求是什么？

我們看到許多市場(chǎng)對(duì)傳感器的需求增加，包括：

• 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能工廠自動(dòng)化以及協(xié)作機(jī)器人和機(jī)器人技術(shù)，包括用于預(yù)測(cè)性維護(hù)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳感器

• 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括空氣質(zhì)量、暖通空調(diào)以及智能/垂直農(nóng)業(yè)

• 家庭醫(yī)療保健、醫(yī)療可穿戴設(shè)備和遠(yuǎn)程手術(shù)

• 智能城市、智能家居和連接物聯(lián)網(wǎng)的建筑設(shè)備，包括用于安全和安保的建筑監(jiān)控系統(tǒng)

• 綠色能源，包括風(fēng)能和太陽能的遠(yuǎn)程操作、維護(hù)和儲(chǔ)能

• 電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛，包括 LiDAR 和電池管理系統(tǒng)

隨著工業(yè) 4.0 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)越來越多地融入現(xiàn)有制造和工業(yè)活動(dòng)中，新的傳感器開發(fā)將如何幫助支持這些復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)？

這些行業(yè)將需要支持無線連接的傳感器和支持以太網(wǎng)連接的傳感器。自動(dòng)化系統(tǒng)需要機(jī)器視覺和光電傳感器，以及用于特定功能的傳感器，例如用于惡劣環(huán)境和空氣質(zhì)量的氣體傳感器，這些都服務(wù)于非常有針對(duì)性的用途。

慣性傳感器與加速度計(jì)、陀螺儀一起為機(jī)器人服務(wù)，預(yù)測(cè)性維護(hù)監(jiān)測(cè)采用有源傳感器，可以測(cè)量壓力、溫度、力和振動(dòng)等數(shù)據(jù)。這些產(chǎn)品不僅收集數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋和控制。

汽車市場(chǎng)使用大量傳感器技術(shù)。隨著車輛技術(shù)變得更加互聯(lián)，該市場(chǎng)中使用的傳感器產(chǎn)品如何變化？

溫度、壓力、速度、位置和液位傳感器已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間，現(xiàn)在它們變得更小、更輕、更有效。

傳感器也在迅速發(fā)展，以更好地服務(wù)于更新的技術(shù)，例如 LiDAR、雷達(dá)傳感、慣性測(cè)量單元 (IMU) 和高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS），這些傳感器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航并提高安全性。

隨著電氣化在汽車中發(fā)揮更大的作用，用于電池管理系統(tǒng)的溫度和氣體傳感器正在迅速發(fā)展，以提供更強(qiáng)大的功能，同時(shí)在緊湊的系統(tǒng)架構(gòu)中占用更少的空間。

隨著車輛變得更加自動(dòng)，慣性傳感器和位置傳感器的應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，我們將看到這些技術(shù)不斷完善。

疫情大流行將新一波醫(yī)療產(chǎn)品帶入家庭和臨床環(huán)境，其中許多包括傳感器技術(shù)。哪些新的傳感器產(chǎn)品被用來滿足這些需求？

最初的 緊急情況對(duì)用于和呼吸器的壓力、氣流和 O2 傳感器產(chǎn)生了極大的需求，對(duì)用于監(jiān)測(cè)員工和學(xué)生群體情況的非接觸式溫度測(cè)量工具的低成本熱電堆傳感技術(shù)的需求也迅速增加。

在這一點(diǎn)上，我們已經(jīng)看到融合到訪解決方案，將溫度傳感器融入到識(shí)別或計(jì)算進(jìn)入建筑物或工作場(chǎng)所的人數(shù)的技術(shù)中。這導(dǎo)致了新的即插即用監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，這些系統(tǒng)以更低的成本將不同的傳感器技術(shù)組合在更小的封裝中。

同事，監(jiān)測(cè)家庭環(huán)境中的血壓、脈搏、血氧飽和度、體溫和心率并將數(shù)據(jù)以無線連接傳輸給護(hù)理人員的需求也在增加，這就產(chǎn)生了對(duì)低成本壓力傳感器的需求。

在家中進(jìn)行呼吸疾病的治療已經(jīng)使得更多的氧氣監(jiān)測(cè)設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸給護(hù)理團(tuán)隊(duì)。 提高了公眾對(duì)引起呼吸系統(tǒng)疾病的問題的重視程度，我們會(huì)繼續(xù)看到監(jiān)測(cè)家庭、公共建筑、學(xué)校和智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施空氣質(zhì)量的新產(chǎn)品。

最后，隨著需要在極低溫度下儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)男乱呙绲拈_發(fā)，需要開發(fā)更多適用于極低溫和低溫環(huán)境的溫度傳感器和監(jiān)測(cè)器。

將傳感器引入互聯(lián)系統(tǒng)如何改變或影響這些系統(tǒng)中使用的連接器和電纜的要求？

與所有新興技術(shù)一樣，連接器將需要繼續(xù)適應(yīng)與傳感器技術(shù)相關(guān)的快速變化的應(yīng)用環(huán)境，大多數(shù)傳感器歷來都是硬接線和物理連接的。

隨著傳感器的功能和能力以及使用它們的應(yīng)用的增加，連接器技術(shù)必須改變。例如，隨著傳感技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在生成的數(shù)據(jù)更多，這意味著需要支持更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，電纜需要 EMI/RFI 屏蔽以確保可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

為適應(yīng)更惡劣的室外環(huán)境，連接器可能需要 IP67 或更高的元件保護(hù)措施。在醫(yī)療環(huán)境中，連接器可能需要 IP68 防水密封，以及易于清潔、簡(jiǎn)單安全的插接和鎖定系統(tǒng)。

傳感器的工作方式通常要求連接器和電纜更接近工作的物理環(huán)境，就像安裝在電機(jī)軸上的傳感器一樣。這種類型的連接器可以承受更高的溫度、振動(dòng)和惡劣的環(huán)境，包括化學(xué)品等。

在電動(dòng)汽車中，傳感器被放置在電池中以測(cè)量電池溫度和氣體排放。由于高壓和電流循環(huán)，連接器外殼需要特定的塑料。與此同時(shí)，現(xiàn)在大約 10% 的傳感器連接使用無線方式，在未來三年內(nèi)這一比例可能會(huì)增加到 20% 到 30%。

電纜和連接器產(chǎn)品如何擴(kuò)展以滿足傳感器技術(shù)的需求？

目前，連接器有許多不同的接口協(xié)議。制定 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的努力正在進(jìn)行中，泰科電子（TE）、安費(fèi)諾（Amphenol）、莫仕（Molex）和其他公司積極參與開發(fā)用于傳感器輸入電纜（如用于 M12 連接器的電纜）的新型快速鎖定推拉系統(tǒng)。

還有一種趨勢(shì)是單對(duì)以太網(wǎng) (SPE)，它提供長(zhǎng)達(dá) 305m 的全雙工、高速 10/100/1000 BASE-T，因低成本和更輕的重量使其成為連接智能工廠機(jī)器人中使用的傳感器的選擇。

即將推出哪些新型傳感器或傳感器的有哪些新用途？

我們將看到更多用于監(jiān)測(cè)污染、臭氧、一氧化碳和空氣質(zhì)量等環(huán)境參數(shù)的傳感器。具有傳感和控制能力（包括自動(dòng)控制）的更多集成、組合傳感器將問世。

用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的低功耗傳感器將會(huì)出現(xiàn)，并且具有更多功能的傳感器將會(huì)出現(xiàn)，例如嵌入式睡眠模式功能。

隨著安全技術(shù)變得越來越普遍，我們將看到用于光學(xué)成像和面部識(shí)別的傳感器。更多提供六自由度 (6DF) 的 慣性測(cè)量單元IMU 也即將推出，我們將看到 RFID 的持續(xù)小型化和更廣泛的應(yīng)用。

總的來說，我們希望新傳感器具有越來越多的高級(jí)功能，例如功能安全完整性、冗余和故障檢測(cè)，以及內(nèi)置的監(jiān)控和報(bào)告功能。

為了制造這些未來的產(chǎn)品，傳感器設(shè)計(jì)人員正試圖解決哪些與材料、設(shè)計(jì)或功能相關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)？

封裝、尺寸、能耗和在惡劣環(huán)境中運(yùn)行的能力是傳感器設(shè)計(jì)人員面臨的持續(xù)挑戰(zhàn)。他們還將致力于開發(fā)能夠以更快的數(shù)據(jù)處理速度處理大量數(shù)據(jù)、地減少 EMI 干擾問題并提供更高分辨率的產(chǎn)品。

其他挑戰(zhàn)包括處理半導(dǎo)體晶片幾何形狀、實(shí)現(xiàn)更多集成和小型化、納米工程和生物相容性，特別是對(duì)于可穿戴設(shè)備中使用的傳感器。

傳感器變得更加緊湊，同時(shí)提供更多功能。他們現(xiàn)在采用微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 架構(gòu)，并將即插即用傳感器集成到封裝中，以適應(yīng)各種市場(chǎng)和應(yīng)用需求。

結(jié)語

本文對(duì)當(dāng)今的傳感器市場(chǎng)現(xiàn)狀提供了很切合行業(yè)狀況的觀點(diǎn)，因?yàn)橛^點(diǎn)本人是業(yè)內(nèi)人士，所以相當(dāng)“接地氣”。

TE、安費(fèi)諾等公司通過許多并購操作，建立了自己的市場(chǎng)地位和技術(shù)壁壘，并且不斷深耕于傳感器市場(chǎng)。

用與環(huán)境氣體質(zhì)量監(jiān)測(cè)的傳感器和6DF IMU等將有巨大的市場(chǎng)前景，同時(shí)，傳感器智能化、小型化仍是個(gè)持續(xù)進(jìn)行的趨勢(shì)，不適應(yīng)這些趨勢(shì)的“新”傳感器將會(huì)被淘汰。

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