传感器原理、构成与市场规模如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2025/06/26 13:23

传感器是将外界信号转换成电信号的装置,为信息技术的三大支柱之一。

传感器作为一种检测装置,是信息技术的三大支柱之一。传感器与通信、计算机被称为现代信息技术的三 大支柱,其应用涉及国民经济及国防科研的各个领域。简而言之,传感器是将外界信号转换成电信号的装置; 具体地说,传感器是一种检测装置,能够感受诸如位移、速度、力、温度、湿度、流量、光、化学成分等非电 量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电量,或转换成电路的通断,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。

传感器是具身智能包括人形机器人与外界感知交互的关键。具身智能包括人形机器人包含感知、决策、执 行三大核心能力,具身智能通过配备多种传感器来实现对外部环境的感知和自身状态的监测,从而完成复杂的 交互与操作任务。常见的具身智能传感器类型包括视觉、触觉、听觉等感知交互型传感器,以及六维力、编码 器等运动控制传感器。

传感器由敏感元件、转换元件及转换电路构成。敏感元件是“感受器”,直接感受被测量的物理/化学量(如 温度、压力、光强等),并将其转换为另一种形式的量(如形变等),多为弹性体、薄膜等。转换元件是“信号 发生器”,将敏感元件输出的非电信号(如形变、位移)转换为电信号(如电阻、电压、电容),即实现“非电 →电”转换,多为应变片、光敏材料。转换电路是“信号处理器”,对转换元件输出的微弱或非线性电信号进 行放大、滤波、线性化或数字化处理,优化信号质量,使其适合后续系统(如显示、控制模块)使用,多为电 桥、放大器、ADC 等。 以压电式柔性触觉传感器为例,其敏感元件为 PDMS(聚二甲基硅氧烷,常见的硅胶化合物,常用于弹性 薄膜),直接感知外部压力或形变;转换元件是可拉伸电极,与 PDMS 层共同构成电容器,当敏感元件受压变 形时,电级间距改变导致电容值变化;转换电路一般为柔性印刷电路(FPCB),确保电路可弯曲,适应传感器 形变,负责将电容变化转换为可处理的标准电信号(如电压或频率),并进行放大、滤波和线性化处理。

按照检测对象、工作原理等的不同,传感器有多种分类方式。传感器种类很多、原理各异,并没有统一的 分类方式,常见的分类方法可以按照材料类别、输出信号、工作原理、检测对象等进行分类。

全球智能传感器市场规模约 520 亿美元,近年来年化增长率 10%左右;我国智能传感器市场规模约 1640 亿元,年化增长在 15%以上。在新能源汽车、工业自动化、医疗、环保、能源等领域智能化数字化需求的持续 带动下,全球智能传感器市场由 2019 年的 320.1 亿美元增长到 2023 年的 472.1 亿美元,年复合增长率近 10% 。 预计 2024 年全球智能传感器规模将达到 520.4 亿美元,同比增长 10.23%。我国智能传感器市场规模快速增长, 从 2019 年的 783.9 亿元上升至 2023 年的 1429.6 亿元,预计 2024 年,将达到 1643 亿元,同比增长近 14.9%。

从下游行业应用来看,当前国内智能传感器应用主要集中于汽车电子、工业控制、消费电子、通信电子等 四大领域,应用占比近八成。具体来看,汽车领域应用占比达 22.7%,随着新能源汽车渗透率的提升以及自动驾 驶技术的发展,汽车环境感知类传感器未来发展前景明朗;工业制造领域应用占比达 19.9%,工业传感器全球 市场规模稳定增长,国内起步较晚、未来国产替代空间较大;消费电子领域应用占比达 23.7%,产品种类众多, 但市场竞争趋向红海。

从产品结构来看,压力及图像传感器占比最高。2023 年,压力传感器应用于汽车、工业制造、能源、航空 航天、医疗器械等领域,市场规模位居中国传感器细分市场第一位,占整体市场的 17.8%。图像传感器应用于智 能手机、相机、安防监控和医疗成像等领域,市场规模位居第二,占比达 12.7%。流量传感器应用于水处理、化 工、食品饮料等行业,主要用于流体流动的测量与控制,市场占比达 11.2%,位居第三。

大模型快速迭代,供应链快速降本,两大因素加速以人形机器人为代表的具身智能商业化落地。自 Tesla 于 2021 年宣布推出人形机器人“擎天柱”,到现在 Tesla 即将推出第三代人形机器人、Figure 推出搭载了 He lix 模 型的新款、1X 推出人工智能算法优化的 NEO GAMMA 等,国内的宇树、智元、优必选等步态、动作优化,我 们看到模型迭代、训练算法优化,正在加速以人形机器人为代表的具身智能商业化落地,目前多家人形机器人 产品已经在下游工业客户展开实训,预计未来人形机器人市场规模将远超汽车、3C 行业。同时,供应链日趋成 熟,会吸引更多的科研机构参与研究创新,吸引新兴创业者加入,吸引大企业以后来者姿态切入,推动人形机 器人等具身智能整机价格迅速下降。 具身智能包括人形机器人异军突起,有望带来传感器行业爆发。我们以特斯拉人形机器人为蓝本,结合当 前产业中的主流产品及方案,测算当前人形机器人传感器单体价值量为 2.4 万元左右,且触觉、视觉等领域要求 在不断提高,价值量呈现增加态势。从价值量来看,视觉传感器占到 30%,六维力矩传感器占比 25% ,触觉传 感器占到 17%,为价值量及壁垒俱高的方向。