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物联网发展的核心和关键技术 带你感受传感器的力量

导读: 2020年,全球可穿戴传感器市场将以45.2%的复合年均增长率继续成长。 MEMS 传感器产品需求在近年增势迅猛,从2014年起平均以12%-13%的增长率增长,到2019 年,产业总值预计将达到 240 亿美元。

  “正如眼睛、鼻子、耳朵和皮肤在人体中的作用一样,它在硬件中充当一个从外界接受信息的角色”。这句话描述的正是传感器。自从发明以来,它就一直被应用在工控和其他领域,作为一个重要的设备前端,传感器的功能几近是不可代替的。在现在步入了物联网时代,传感器变得尤其重要。

  据美国市场研究机构透明市场研究(Transparency Market Research)公司最新发布的报告显示,到2020年,全球可穿戴传感器市场将以45.2%的复合年均增长率继续成长。Yole Developpement 也预测,作为传感器重要组成部分的 MEMS 传感器产品需求在近年增势迅猛,从2014年起平均以12%-13%的增长率增长,到2019 年,产业总值预计将达到 240 亿美元。

  面对这这么一个庞大市场,很多厂商正在加紧研发,攻城略地。

  什么是传感器

  在对传感器进行详细分析之前,我们需要了解一下什么是传感器,并且了解一下这些传感器可以被应用到哪些领域。

  按照国家标准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”。

  也就是说传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,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。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

  传感器种类繁多,在不同的产品中就有不同的应用,就拿简单的手机来说,就有重力传感器、加速度传感器、距离传感器、光线感应器、三轴陀螺仪、电子罗盘等,未来更可能会有热传感器、温度传感器、湿度传感器、紫外线传感器、压力传感器等等。很难一一列举!

  按照应用市场,物联网产业可划分为智能工业智能农业智能物流智能环保智能交通、智能电网、智能医疗、智能安防、特种装备、智慧城市智能家居等。Yole Developpement 数据显示,传感器中占比最大的是消费类应用,其规模达到 59 亿美元,占传感器产品市场的 45%,到 2019 年预计将超过 100 亿美元,年复合增长率约 11.2%。而成长最快的医疗服务市场,将从 2014 年4的24.5 亿美元增长至2019 年的72亿美元左右,年复合增长率近 30%。

物联网发展的核心和关键技术 带你感受传感器的力量

2014年全球MEMS传感器应用市场划分

  尤其是在可穿戴领域,传感器未来的需求量更是激增。据全球居领先地位的关键信息、产品、解决方案和服务供应商IHS的数据显示,单个可穿戴设备所用传感器的平均数量将从2013年的1.4颗增长为2019年的4.1颗,总出货量将从6700万颗上升至4.66亿颗。一个属于传感器的时代正在到来。

  典型传感器的原理和作用

  上面我们已经谈到,传感器种类繁多,全面覆盖介绍是一项繁杂的工作,我们以iPhone 6为例,介绍一下传感器的原理和功用。

物联网发展的核心和关键技术 带你感受传感器的力量

iPhone 6手机中主要传感器一览

物联网发展的核心和关键技术 带你感受传感器的力量

iPhone 6手机中主要传感器型号功能

  (一)运动/加速度传感器 Motion sensor/accelerometer

  加速传感器的原理

  在iPhone 6中的加速传感器芯片为InvenSense公司的MP67B芯片,这是一个六轴加速度和重力传感器。而在之前的历代iPhone 手机中该传感器采用的是STMicroelectronics 公司生产的芯片。

  手机加速传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力,比如重力。加速传感器原理:运用压电效应实现,一片“重力块”和压电晶体做成一个重力感应模块,手机方向改变时,重力块作用于不同方向的压电晶体上的力也随之改变,输出电压信号不同,从而判断手机的方向。加速力可以是个常量,比如g,也可以是变量。他可以根据重力感应产生的加速度来推算出手机相对于水平面的倾斜度。

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