传感器的地定义分类及相关供应商简介.doc

传感器的定义、分类、应用信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:InternationalElectrotechnicalCommittee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源。无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能。传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。 常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器视觉声敏传感器听觉 气敏传感器嗅觉化学传感器味觉 压敏、温敏、流体传感器触觉 与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。汽车发动机电子控制管理系统（EMS，EngineManagementSystem）可对汽车发动机进行电子控制，以满足汽车的排放、油耗以及驾驶安全性、舒适性等要求，是汽车电子的核心技术。EMS技术至今已有数十年的发展历史，在国际上早已成为一项成熟的汽车电子技术。然而世界上能够为整车厂大批量供货的供应商仍不过十家，他们几乎都是国际知名的大型汽车零部件公司，如欧洲的博世、马瑞利、大陆汽车集团，北美的德尔福、伟世通，日本的电装、京滨和日立等。国内的EMS市场被上述公司或其合资公司所垄断，自主研发的EMS产品尚在起步阶段。EMS产品市场之所以出现全球垄断局面，这是由产品的特点和汽车行业的特点共同决定的。概括地说，EMS技术和产品的开发过程是一个需要庞大资金和资源投入的复杂的系统工程，其产业化的门槛相当高。EMS是由核心部件电子控制单元（ECU）和一系列传感器和执行器组成的控制系统。要开发出这样一套系统，就必须整合包括汽车、发动机、电子、计算机、控制、机械、材料和化工等多学科的技术资源协同工作。此外，EMS产品匹配到特定的车型上，要使整车满足动力性、操控性、经济性和排放等一系列性能指标，满足汽车行业特殊的可靠性要求。要做到这一点，除了要整合必要的技术资源，还要整合整个产业链的资源。我曾经在通用汽车的电子集成与软件部（EI&S）工作，这个部门有800多名工程师，是通用汽车专门维护其在用和即将使用的EMS系统软件和算法的技术支持部门。其中，一个不到10人的小组，一年的预算就高达上百万美元。一个车型的EMS的开发匹配周期是2436个月，在这个周期里，要进行高寒、高热和高原试验，还要组织庞大的车队在各种环境和车辆条件下进行可靠性验证。记者：面对门槛如此之高的EMS产品，您当初因何敢于回国创办公司并以EMS作为主营产品？赵予民先生：2004年，我决定回国创办锐意泰克。在回国前，我对国内EMS的市场进行了认真的分析，并对未来可能遇到的问题进行了总结：首先，明确目标。具体而言就是开发出具有自主知识产权的EMS产品，把企业做大、做强，成为世界一流的汽车电子企业。其次，找到实现这个目标的关键因素。其一是必须能够整合多个学科领域的技术资源，形成持久和全面的自主研发能力；其二是必须能够控制从传感器等零部件到EMS的整条供应链，形成显著的成本优势；其三是必须能够大力拓展国内整车EMS和其他汽车电子产品市场，形成稳定的市场资源。当然，充足的资金支持是必不可少的一个基本条件。此外，当时国内进行EMS研发的实际条件也基本具备：从供应链方面看，当时国内已具备了很好的汽车制造业基础和相关零部件生产的资源，一旦具备系统集成和开发能力的自主EMS厂商出现，就可以整合本土零部件资源，建立一条自主的供应链；从市场方面看，节能环保的大趋势和自主品牌汽车的崛起，为自主研发和生产EMS产品提供了绝好的发展机会。记者：锐意泰克成立仅4年，就已经实现了为国内的整车厂批量供货，这主要得益于什么？目前产品的总体供求情况如何？赵予民先生：事实上，锐意泰克的创立离不开奇瑞汽车的支持。奇瑞汽车不但为锐意泰克的起步提供了充足的资金，而且还从整车厂的角度提供了丰富的开发资源和有力的市场支持。锐意泰克成立后不到两年，就开始为奇瑞大批量配套EMS产品，至今已累计供货超过5万套。随着为奇瑞汽车的成功供货，锐意泰克受到越来越多的行业关注。2007年初，本土最大的汽车安全气囊厂商锦恒集团投资锐意泰克，为锐意泰克的发展注入了更多的资金和行业资源，也帮助锐意泰克拓宽了市场领域。目前，锐意泰克已与国内近20家整车企业建立了业务关系，先后为数十种车型匹配开发了EMS产品，其中十多个项目已经开始批量供货。锐意泰克还与多家整车企业和高校合作，承担了多项国家“863”项目的研发工作。最近，我们又成功完成了一轮融资，引入了国际著名投资基金。锐意泰克必将迎来一个更加快速发展的新阶段。记者：您认为与知名的EMS供应商相比，锐意泰克的发展出路或优势体现在哪里？赵予民先生：可以说，锐意泰克从成立至今所获得的资金、资源的支持，是其他本土EMS企业所无法比拟的。尽管如此，与各大国际EMS厂商的投入和规模比起来，锐意泰克仍需要“花小钱，办大事”。为此，我们制定了以下的研发思路：在消化吸收现有成熟产品基础上完成自主创新，并在开发中尽可能采用国际先进的开发技术、工具和手段，改造传统的EMS开发验证流程，缩短开发周期，减少资金需求。下面以EMS的核心部件ECU为例进行说明。随着电子技术的发展，目前很多与ECU开发相关的技术已经成熟，并且得到了成功的验证。包括美国三大汽车公司在内的世界大型汽车发动机厂商也正在积极地引进和逐步采用这些新技术。由于受到与在用系统兼容过渡的限制，这些大公司只能进行“技术变革”，而不能进行“技术革命”。而对于像锐意泰克这样的中国EMS厂商，正好可以抓住机会实现技术跨越，从而获得后发优势。锐意泰克采用了自动代码生成技术和快速算法定型（RapidPrototyping）开发技术之后，很大程度上解决了传统ECU开发模式中存在的控制软件编制测试复杂和控制算法参数标定困难等问题。因此，我们在较短的时间里就完成了自主的ECU软硬件平台的建立。目前，我们的16位ECU平台已完成产品化，基于这个平台的EMS产品可以满足目前和未来几年国内市场的要求。最近，锐意泰克为近1000台奥运会赞助车辆装配了基于该平台的EMS产品，这些车辆可满足国排放要求，并具备EOBD和ETC功能。另外，基于该平台的LPG/CNG发动机控制系统和两用燃料发动机控制系统已成功实现了批量出口。我们的32位ECU平台将在未来3年内实现产品化，它也将引领锐意泰克大规模地进入国内高端市场和国际市场。此外，当时国内进行EMS研发的实际条件也基本具备：从供应链方面看，当时国内已具备了很好的汽车制造业基础和相关零部件生产的资源，一旦具备系统集成和开发能力的自主EMS厂商出现，就可以整合本土零部件资源，建立一条自主的供应链；从市场方面看，节能环保的大趋势和自主品牌汽车的崛起，为自主研发和生产EMS产品提供了绝好的发展机会。2011 中国重点汽车零配件企业名录1. 万向集团公司 2.湘火炬汽车集团股份有限公司 3.广西玉柴机器集团有限公司4.潍坊柴油机厂 5.东风本田发动机有限公司 6.上海汽车股份有限公司 7.延锋伟世通汽车饰件系统有限公司 8.富奥汽车零部件有限公司 9.一汽解放汽车有限公司无锡柴油机分公司 10.东风康明斯发动机有限公司 11.东风车桥有限公司 12.柳州五菱汽车有限责任公司 13.辽宁曙光汽车集团股份有限公司 14.联合汽车电子有限公司 15.广州汽车集团零部件有限公司 16.宁波华翔集团股份有限公司 17.哈尔滨东安汽车动力股份有限公司 18.一汽解放汽车有限公司大连柴油机分公司 19.东风实业有限公司20.德尔福派克电子系统有限公司 21.天津丰田汽车发动机有限公司 22.万丰奥特控股集团有限公司 23.无锡威孚高科技股份有限公司 24.沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司 25.东风汽车车轮有限公司 26.长春一汽四环汽车股份有限公司 27.重庆宗申发动机制造有限公司 28.中信机电制造公司29.北京福田环保动力股份有限公司 30.江阴市模塑集团有公司 31.青特集团2.东风朝阳柴油机有限责任公司 33.河北凌云工业集团有限公司 34.重庆江工业(集团)有限责任公司 35.戴卡轮毂制造有限公司 36.北京德尔福万源发动机管理系统有限公司 37.天津富士通天电子有限公司 38.烟台首钢电装有限公司 39.江西长力汽车弹簧股份有限公司 40.江门市华铃精密机械有限公司 41.上海德尔福汽车空调系统有限公司 42.山东渤海活塞集团有限责任公司 43.顺德富华工程机械制造有限公司 44.杭州西湖汽车零部件集团有限公司 45.风帆股份有限公司 46.保定长城内燃机制造有限公司 47.杭州汽车发动机厂 48.西门子威迪欧汽车电子(惠州)有限公司49.上海东洋电装有限公司 50.沈阳航天新光集团有限公司 51.浙江益鹏发动机配件有限公司 52.北京江森汽车部件有限公司 53.山西大同齿轮集团有限责任公司 54.东风电子科技股份有限公司 55.扬州柴油机有限责任公司 56.绵阳新华内燃机股份有限公司 57.深圳市航盛电子股份有限公司58.天津市电装空调有限公司 59.西门子威迪欧汽车电子(芜湖)有公司 60.重庆市渝江压铸有限公司 61.中国第一汽车集团哈尔滨变速箱厂 62.天津津住汽车线束有限公司 63.上海安谊车轮有限公司 64.哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司 65.天津华丰汽车装饰有限公司 66.长春旭阳工业(集团)股份有限公司 67.吉林东光集团有限公司 68.安徽省安庆环新集团有限公司 69.常熟市汽车饰件有限公司 70.诸城市义和车桥有限公司 71.东风汽车传动轴有限公司 72.上海法雷奥汽车电器系统有限公司73.正兴车轮集团有限公司 74.重庆红宇精密工业有限责任公司 75.上海皮尔博格有色零部件有限公司 76.东风本田汽车零部件有限公司 77.安徽宁国中鼎密封件有限公司 78.泰安华泰铝轮毂有限公司 79.湖南汽车车桥厂 80.北京星宇中车科技有限公司81.天润曲轴有限公司 82.上海博泽汽车部件有限公司 83.上海金合利铝轮毂制造有限公司 84.湖北省齐星汽车车身股份有限公司 85.山东龙口兴民车轮有限公司 86.长春市灯泡电线有限公司87.重庆长安金陵汽车零部件有限公司 88.江苏天宝汽车电子有限公司 89.荆州恒隆汽车零部件制造有限公司 90.重庆青山工业有限责任公司 91.信义集团公司 92.page 1佛山市南海中南铝合金轮毂有限公司 93.上海同舟焊接厂 94.上海实业交通电器有限公司 95.博世汽车柴油系统股份有限公司 96.广东四会实力连杆有限公司 97.广州昭和汽车零部件有限公司 98.上海拖拉机内燃机公司 99.万安集团有限公司 100.上海金亭汽车线束有限公司传感器技术和市场发展趋势 技术分类:仪表与过程传感器 作者：卞正岗，中国仪器仪表行业协会 发表时间：2008-04-06传感器的范围和传感器市场范围传感器经常作为自动化产品的一部分，以元件、器件、部件等形式出现在市场上，所以传感器的范围不是很明确。但由于它的功能独特且不可或缺，很受人们重视。GB7665-87国家标准中规定，传感器（transducer/sensor）的定义为：能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，其中敏感元件是指传感器中能直接感受和响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输和测量的电信号部分。被测量是什么？一般理解为非电量或理解为物理量、化学量、生物量等；可用输出信号是什么？一般也理解为电信号，即模拟量的电压、电流信号（连续量）和离散量的电平变换的开关信号、脉冲信号。现代按照信息理论理解被测量的输出信号应包括多种信息，除上述信号外，还包括声音、图象、味觉、触觉、空间位置等，按照控制理论理解传感器应包括检测以外的识别、检索、侦察、寻找、跟踪、选择拾取、判断等功能。IEC定义传感器是测量系统中将输入变量转换成可供测量信号的一种前置部件。并有人把传感器和传感器系统概念分开，即认为传 感器是传感器系统的敏感元件。更有人把传感器界定为器件（称为传感器件）传统的以弹性元件、光学元件等为基础的传感器也在向微小型方向发展。传感器产业还与新材料、新工艺、新的制造设备等联系在一起，所以传感器产业是一个产业链，它的产品应用市场除军用外，可分为工业与汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品、专用设备四大类。所以，人们把目前兴起的图像传感器（成像技术）、RFID射频识别、纳米材料应用、微型机器人等均纳入传感器市场范围，就不足为怪了。关于传感器的分类方法很多，而且互相交叉，一般以被测量参数来分米和以测量原理两种分类为主：被测量参数分类可分为温度、压力、流量、位移、速度、加速度、粘度、湿度等传感器，又除去模拟量以外，还有离散量（开关等）传感器等。按测量原理分类可分为根据电阻定律的电位计式、应变式传感器，根据变磁阻原理的电感式、差动变压器式、电涡流式传感器，根据半导体理论的半导体力敏、热敏、光敏、气敏等固态传感器。目前，常用的传感器名称是以上两种的综合，以用途为主，如力敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、加速度传感器、生物传感器等。近来形成的有光传感器、光电传感器、图像传感器、光纤传感器、多功能传感器、仿生传感器等。目前国内传感器共分10大类，24小类，6，000多个品种，美国约17，000种传感器。20072008年传感器市场和市场走向在2007年过去的时候，审视传感器市场，传感器作为朝阳产业，近年来一直保持的增长率5.3%（GAGR复合平均增长率），是很真实的。而对整个传感器的行业范围却看法并不很一致，除本文第一部分的原因外，第一要把传感器的军用市场除外，民用市场内又将整机部分如仪器仪表剥离开来，这其中还有传统上很多行业把传感器纳入他们行业内进行统计的情况，所以也只能互相印证了。根据这些，初步统计为：2003年全球民用传感器市场为421亿美元，2006年为491亿美元，预计2007年为515亿美元，2008年为542亿美元。其中欧洲、北美市场的增长率由于研发新产品的投入市场，可能稍高，如MEMS市场年增长率为20-30%。亚太市场因为汽车等行业对传感器的需求旺盛，则增长率更高些。我国传感器市场的增长率超过15%，2003年销售额为186亿元人民币，2006年销售额为283亿元人民币，预计2007年为325亿元人民币，2008年为374亿元人民币。我国传感器4大类中，工业和汽车电子产品占市场份额的33.5%，工业传感器市场中，国外厂商西门子、霍尼韦尔、横河、欧姆龙、邦纳等公司占有较大份额，国内厂商虽然有了较大发展，但远远不能跟上形势的要求。研发方面，美国约有1,300家生产和开发传感器的厂家，100多个研究院所和院校，日本有800家厂商。我国近年建立了传感器技术国家重点实验室、微米/纳米国家重点实验室、机器人国家重点试验室等研发基地，初步建立了敏感元件和传感器产业，目前我国已有1,688家从事传感器的生产和研发的企业，其中从事MEMS研发的有50多家，2000年敏感元件和传感器总产量超过13亿只，到“十五”末期产量达到20亿只。以下分力敏、湿敏、磁敏、气敏及其它几方面来对传感器市浏览一番。力敏传感器方面有美国MEAS传感器公司、艾莫迪公司、MSI传感器公司、长野计器集团、GE工业集团传感器与测量部、德国科隆公司、恩德福克公司、沈阳仪器仪表科学院研究院、昆山双桥传感器测控技术公司、南京京华科技有限公司、麦克传感器公司、沈阳市传感器研究所等。其中MEAS公司展出了11大门类传感器；长野公司压力传感器为全世界同类产品4大供应商之一，占全球市场的20%，欧洲市场的30%；艾莫迪公司生产的MEMS压阻压力芯体测压范围1/4 in ch h20150psi，可提供uV、放大（4v）或数字输出，具有3种不同的湿度补偿范围；沈阳仪表科学研究院在SOI传感器制造技术上有重大突破，解决了在0.2mm厚度的磁单晶层内制造具有压阻效应的敏感电阻技术，敏感器件的典型工作温度可达-55+300，该院还研制成功新型工业用电容差压传感器、磁压复合压力传感器、高温压力传感器；昆山双桥传感器公司的SQPS-A100系列胎压传感器芯片，用于轮胎压力监测系统，使压阻式压力传感器芯片进入了车用传感器市场。湿敏传感器主要有电阻式、电容式两大类，奥地利益加义公司是欧洲最大的温、湿度和风速传感器生产厂之一，该公司的温湿度变送器和双压法湿度发生器分别获得了中国国家技术监督局颁发的“计量器具形式批准证书”。此外，还有瑞士罗卓尼克公司、英国密析尔仪表公司、韩国Vinostech公司、齐齐哈尔科达敏感仪器厂等。磁敏传感器主要有露尔传感器和磁阻传感器两大类。精量电子（深圳）有限公司是美国MEAS传感器公司在中国的全资子公司，生产磁敏传感器、霍尔编码器、智能交通传感器等产品；北京联科创业科技发展有限公司代理多家外国磁原理传感器等产品；沈阳汇博思宾尼斯传感器技术有限公司是沈阳仪表科学研究院与美国Spimix公司合资企业，有霍尔元件、磁阻元件等产品。气敏传感器主要产品包括可燃性气敏传感器，CO、H2S、NH3、SO2、Cl2、NO、NO2等毒性气敏传感器，氧传感器、溶氧传感器，CO2传感器等。相关厂家有英国城市技术公司、北京易盛泰和科技公司、上海哈德威仪表公司、深圳富安达智能科技公司、深圳新世联科技公司、郑州炜盛电子科技公司。其中富安达公司是瑞士membrapor电化学气体传感器、德国IT公司电化学气体传感器、美国PNI磁通传感器，日本FIS半导体气体传感器中国代理，从事安防产品的经营；新世联公司是光元神电子公司在中国的DEM厂商服务的产品销售和技术支持公司，代理产品有英国ALPHASENSE电化学气体传感器、日本Figaro半导体气体传感器等；郑州炜盛公司有年生产能力100万只气敏元件生产线，形成了系列化的气体传感器产品，产品投放市场多年，使用于工业/民用可燃气体探测领域。其它还有湿敏传感器、电量隔离传感器、磁致伸缩位移传感器、涡街流量传感器等，其中电量隔离传感器是以电流、电压、频率、功率、相角、功率因素等电参量为测量对象，具有拾取、调理、隔离、安全、匹配等功能，满足了计算机自动检测、自动控制系统和各种现代化设备的需要，已形成了一个新兴的产品，生产电量隔离传感器的厂家有：西南自动化研究所、绵阳市维博电子有限责任公司、深圳圣斯尔电子技术有限公司。国内传