自傳感器誕生以來(lái)，由于它可以幫助人類將曾經(jīng)不可知、難判斷的信息變成易獲取、更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，傳感器已經(jīng)成為數(shù)字化社會(huì)最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施。從智能手機(jī)到智能語(yǔ)音設(shè)備，從能源平臺(tái)到工業(yè)設(shè)備，傳感器自然而然地“化身”為人類連接機(jī)器、人類自身，以及自然環(huán)境的外延器官。

　　隨著傳感器，以及與之相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、儲(chǔ)能、新材料、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備等軟硬件技術(shù)的發(fā)展，還有成本的持續(xù)下降，傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景將變得越來(lái)越豐富。

　　當(dāng)前，傳感器越來(lái)越多地被應(yīng)用到社會(huì)發(fā)展及人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。在中國(guó)市場(chǎng)，傳感器應(yīng)用四大領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)及汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品專用設(shè)備。

　　而隨著技術(shù)研發(fā)的持續(xù)深入，成本的下降，性能和可靠性的提升，在物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和高端裝備制造快速發(fā)展的推動(dòng)下，傳感器的典型應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展迅速。毫無(wú)疑問(wèn)，搭乘物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快車，傳感器的應(yīng)用發(fā)展正以超乎我們想象的速度飛速發(fā)展，不斷刷新我們的認(rèn)知。

　　01、碳中和下，氣體傳感器迎巨大機(jī)遇

　　自從2021年政府工作報(bào)告將“扎實(shí)做好碳達(dá)峰、碳中和各項(xiàng)工作”列為重點(diǎn)工作之一以來(lái)，如何實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)也成為了傳感器產(chǎn)業(yè)內(nèi)熱議的話題。

　　人類活動(dòng)已經(jīng)對(duì)氣候變化和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不可逆的影響，全球碳排放中在發(fā)電領(lǐng)域的消耗是二氧化碳最大來(lái)源。發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體(美國(guó)、歐盟)二氧化碳次要來(lái)源為交通運(yùn)輸、建筑消耗，發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體(中國(guó)、印度)次要來(lái)源主要集中于工業(yè)燃燒。因此，通過(guò)節(jié)能減排、能源替代等方式，讓排放出的二氧化碳被回收，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的零排放。確認(rèn)碳排放量， 二氧化碳傳感器必不可少。

　　二氧化碳傳感器主要有固態(tài)電解質(zhì)式、電容式、光纖、紅外吸收等類型，其中紅外二氧化碳傳感器是當(dāng)前較為主流的類型，廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)、新風(fēng)系統(tǒng)及空氣質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備等。

　　碳中和領(lǐng)域?qū)怏w的監(jiān)測(cè)不僅僅是二氧化碳?xì)怏w濃度，還有其他溫室氣體，比如甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)等。

　　碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要產(chǎn)業(yè)鏈很多環(huán)節(jié)控制碳排放，由此涉及到其他種類的氣體傳感器，對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越高，也會(huì)對(duì)這些氣體傳感器提出更多的要求。根據(jù)GMI的報(bào)告顯示，到2026年氣體傳感器的出貨量將會(huì)達(dá)到8000萬(wàn)個(gè)，市場(chǎng)估值超過(guò)20億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率大約在7%左右。

　　在碳中和背景下，全球不少工業(yè)企業(yè)從傳感器到相應(yīng)的儀器儀表以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)都做了相應(yīng)的布局，國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)在激光粉塵傳感器技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面處于有利地位，且憑借在粉塵、CO2、VOC氣體傳感器配套領(lǐng)域的組合策略，在空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域持續(xù)提升市場(chǎng)占有率。

　　02、新能源汽車的高端舒適度配置需求

　　車載傳感器迎重大利好

　　隨著新能源汽車智能化技術(shù)的不斷成熟應(yīng)用，人們對(duì)汽車的座艙、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的需求比較突出，車內(nèi)環(huán)境也成為消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)，這直接推動(dòng)汽車電子中空氣質(zhì)量類傳感器產(chǎn)品的加速發(fā)展，對(duì)傳感器的需求也非常明顯，比如空氣質(zhì)量傳感器、PM2.5 傳感器、負(fù)離子傳感器和溫濕度傳感器。

　　空氣質(zhì)量傳感器可以檢測(cè)車內(nèi)CO2、voc、苯、甲苯、甲醛等氣體濃度和異味，如果濃度超標(biāo)可以及時(shí)打開(kāi)凈化器凈化車內(nèi)空氣環(huán)境。而位于車內(nèi)后視鏡內(nèi)部的濕度感應(yīng)器，通過(guò)對(duì)車窗霧氣的探測(cè)來(lái)調(diào)整空調(diào)的除濕模式以避免空氣過(guò)于干燥，這個(gè)功能只能監(jiān)測(cè)濕度并調(diào)整空調(diào)的除濕模式。

　　新能源的驅(qū)動(dòng)形式不同于傳統(tǒng)燃油車，所以安全隱患更多來(lái)自電池和電控系統(tǒng)等核心部件，因此新能源汽車需要對(duì)氫能源和鋰電能源進(jìn)行安全管理，由于鋰電池車有自燃的安全隱患，氫能源車有氫氣泄露的安全隱患，都存在安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

　　比如，電動(dòng)汽車的鋰電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象，鋰離子電池?zé)崾Э氐臅r(shí)候，電池內(nèi)部會(huì)有大量的一氧化碳釋放出來(lái)，這需要有CO傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)等來(lái)綜合監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)新能源汽車的電池安全管理。

　　而一臺(tái)氫能源汽車，至少用到 4-5顆氫氣傳感器，針對(duì)新能源汽車動(dòng)力電池安全狀態(tài)對(duì)氫氣泄漏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還需要壓力傳感器、溫度傳感器等配合數(shù)據(jù)分析，提供安全保障。

　　據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)，2022年8月新能源汽車產(chǎn)銷首次突破60萬(wàn)輛，新能源汽車產(chǎn)銷將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)，對(duì)相關(guān)傳感器的需求將超過(guò)千億元。

　　03、環(huán)境治理持續(xù)深入

　　傳感器大量應(yīng)用加速

　　環(huán)境監(jiān)測(cè)是指對(duì)環(huán)境質(zhì)量狀況進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)定的活動(dòng)，通過(guò)對(duì)反映環(huán)境質(zhì)量的指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)定，以確定環(huán)境污染狀況和環(huán)境質(zhì)量的高低。環(huán)境監(jiān)測(cè)分為環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)和污染源監(jiān)測(cè)兩大類，分別針對(duì)空氣、水、噪聲等環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)以及工業(yè)企業(yè)和污水處理廠等排污設(shè)施的監(jiān)測(cè)。

　　從大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)和水環(huán)境監(jiān)測(cè)兩個(gè)方面對(duì)傳感器的需求的擴(kuò)大，分析環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器未來(lái)的技術(shù)走向和競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，挖掘環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器的市場(chǎng)潛力。

　　隨著近年來(lái)超低排放的推廣，企業(yè)減排和政策管控的落實(shí)，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)在顆粒物濃度PM2.5、VOCs和臭氧復(fù)合污染(ODS物質(zhì)、氫氟碳化物HFCs等)方面的傳感器仍然是主要需求。另外，大氣污染主要是以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)造成的，對(duì)于CO2、甲烷、非甲烷總烴、硫化氫和氨的監(jiān)測(cè)是主要治理手段的依據(jù)，傳感器對(duì)這些種類的污染氣體檢測(cè)并提供相應(yīng)參數(shù)，隨著監(jiān)測(cè)治理的不斷深入，降低污染物排放的難度會(huì)越來(lái)越小，大氣環(huán)境保護(hù)也會(huì)進(jìn)入減污降碳協(xié)同治理的新階段。

　　水環(huán)境監(jiān)測(cè)是根據(jù)水污染治理、水生態(tài)修復(fù)、水資源保護(hù)“三水共治”需求，統(tǒng)籌流域與區(qū)域、水域與陸域、生物與生境，逐步實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)向水生態(tài)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變。國(guó)家在“十四五”期間對(duì)地表水按“9+N”方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中9，即水溫、濁度、電導(dǎo)率、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總氮;N，即化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、陰陽(yáng)離子、重金屬、有機(jī)物、水生態(tài)綜合毒性等特征指標(biāo)，從而進(jìn)一步拓展自動(dòng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)和覆蓋范圍。

　　這對(duì)于PH值傳感器、離子傳感器、紅外傳感器、電導(dǎo)率傳感器、光譜傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、溫度傳感器、流量傳感器等的精確度、數(shù)據(jù)的可靠性方面提出更高要求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)真正意義上的在線智能監(jiān)測(cè)，另一方面也會(huì)促進(jìn)水環(huán)境監(jiān)測(cè)方面新指標(biāo)體系和規(guī)范的建立與驗(yàn)證。

　　隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速，傳感器產(chǎn)業(yè)面臨著發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和增長(zhǎng)動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，面對(duì)新機(jī)遇新挑戰(zhàn)，傳感器技術(shù)創(chuàng)新必將深入到軟件集成系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信、量子計(jì)算、新材料等戰(zhàn)略性前瞻性領(lǐng)域。

　　04、未來(lái)傳感器還將呈現(xiàn)哪些發(fā)展趨勢(shì)

　　未來(lái)，將會(huì)有更多醫(yī)療傳感器出現(xiàn)在我們生活中，傳感器將變得更小、更便宜、更準(zhǔn)確、更靈活、更節(jié)能、更環(huán)保，能夠收集更多類型的數(shù)據(jù)，并集成越來(lái)越多的新技術(shù)。

　　1.更多的醫(yī)療應(yīng)用

　　目前，很多與健康相關(guān)的傳感器主要用在娛樂(lè)和生活方式領(lǐng)域，它們的功能達(dá)不到醫(yī)療級(jí)的要求。未來(lái)，更多醫(yī)療級(jí)的傳感器將通過(guò)嚴(yán)格的監(jiān)管審批并實(shí)現(xiàn)醫(yī)療應(yīng)用。

　　隨著實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的微型化，將加速生物危害感知的新興技術(shù)的研發(fā)，可穿戴傳感器將成為真正的醫(yī)療級(jí)設(shè)備，而非簡(jiǎn)單的生活和娛樂(lè)之用。醫(yī)療檢測(cè)將更加輕松，一臺(tái)檢測(cè)儀器可以分析更多的物質(zhì)，并減少對(duì)檢測(cè)樣品量的需求，比如，可以通過(guò)汗液和眼淚等體液即可完成健康檢測(cè)。

　　可吞服藥丸是實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)微型化的一個(gè)應(yīng)用，例如，已經(jīng)有很多健康科技初創(chuàng)企業(yè)使用可吞服傳感器替代傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡檢查，以減少患者的痛苦。還有一些科技公司研發(fā)的可吞服或可植入藥丸，可以在體內(nèi)長(zhǎng)期持續(xù)給藥，讓患者的日常治療更為輕松。

　　2.更好的感知與更多的數(shù)據(jù)

　　未來(lái)的傳感器將更有效地模仿人類的感官，來(lái)檢測(cè)、處理和分析復(fù)雜的信號(hào)，如生物危害、氣味、材料壓力、病原體和腐蝕等。例如，這些先進(jìn)的傳感器不僅僅能夠感知大量的單一分析物(例如二氧化碳)，還可以破解氣味中的每個(gè)組成部分。

　　此外，智能微塵是由振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的微觀傳感器，可以監(jiān)控戰(zhàn)場(chǎng)、高層建筑或動(dòng)脈堵塞等各種情況。

　　3.更小，更便宜

　　隨著各種新平臺(tái)和新材料的應(yīng)用，制造商可以制造更小的傳感器，其性能可以與毫米級(jí)和微波級(jí)的電子元器件一樣高，并且隨著更少的硅的應(yīng)用，成本將大幅降低。同時(shí)，新平臺(tái)還會(huì)降低傳感器的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造成本。

　　從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可自我校準(zhǔn)的傳感器具有非常高的成本效益。通過(guò)自動(dòng)校準(zhǔn)，可以減少傳感器的維護(hù)次數(shù)和時(shí)間，并大幅降低維護(hù)成本。另外，可自我修復(fù)的傳感器將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用范圍，并使維護(hù)成本更低，特別是在發(fā)生各種災(zāi)難和風(fēng)險(xiǎn)時(shí)將大有用處。

　　4.更高的準(zhǔn)確性

　　目前，多通道協(xié)作頻譜感知的研究還處于初期階段。未來(lái)，一旦技術(shù)成熟，它將比現(xiàn)在的單通道傳感器提供更精確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

　　更準(zhǔn)確、更可靠和可復(fù)制的傳感器將在醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域擁有更多的應(yīng)用場(chǎng)景，其實(shí)現(xiàn)的功能也更加強(qiáng)大。

　　5.更靈活且更柔性

　　柔性傳感器是未來(lái)傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前，柔性光傳感器、PH傳感器、離子傳感器和生物傳感器仍處在早期開(kāi)發(fā)階段。在未來(lái)，這些柔性傳感器將擁有更多創(chuàng)新應(yīng)用，如人造皮膚、可穿戴傳感器和微動(dòng)傳感。

　　通過(guò)微線技術(shù)和磁場(chǎng)，傳感器可以像頭發(fā)絲一樣纖細(xì)，而又具有彈性，不需要電源，可以無(wú)接觸地測(cè)量溫度、壓力、拉力、應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)和位置。

　　6.更節(jié)能

　　當(dāng)前，大多數(shù)傳感器并不是很節(jié)能，因?yàn)槠涫冀K處于開(kāi)啟狀態(tài)。未來(lái)，傳感器將變得更智能，并由特定條件驅(qū)動(dòng)，只有當(dāng)達(dá)到某個(gè)條件時(shí)才能被激活，而當(dāng)它們處于待機(jī)模式時(shí)，幾乎沒(méi)有功耗。

　　此外，傳感器還可以從周圍環(huán)境中獲取能量，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)久的運(yùn)行。例如運(yùn)動(dòng)、壓力、光線，或患者身體與周圍空氣的熱量差異等都可以成為傳感器的能量來(lái)源。

　　7.更環(huán)保

　　在未來(lái)，環(huán)境友好型和可生物降解的傳感器將日益受到歡迎。

　　例如，傳感器可以采用由細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的，可降解的紙基電池，此類傳感器可用于農(nóng)田管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品流通監(jiān)測(cè)或醫(yī)療檢測(cè)等領(lǐng)域，而不會(huì)污染環(huán)境。

　　8.更高的復(fù)雜性和更好的兼容性

　　通過(guò)協(xié)調(diào)工作，傳感器將獲得額外的復(fù)雜性。傳感器集群可以更好地協(xié)調(diào)傳感器之間的工作，并通過(guò)自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)來(lái)確定工作內(nèi)容和位置。

　　此外，各種新技術(shù)的采用，也將使傳感器變得更加多樣化。例如，通過(guò)激光技術(shù)，傳感器可以通過(guò)物質(zhì)獨(dú)特的光譜識(shí)別出物質(zhì)組成;飛行時(shí)間傳感器可通過(guò)紅外光脈沖測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體之間的距離;由晶體、特殊陶瓷、骨骼、DNA、蛋白質(zhì)等材料制造的壓電傳感器可以更好地對(duì)外部壓力和潛熱進(jìn)行響應(yīng)。

　　在未來(lái)，各種基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)步將進(jìn)一步推動(dòng)傳感器技術(shù)的快速進(jìn)化。傳感器將變得更加小型化、人性化，人機(jī)交互更加友好;同時(shí)，它們將變得更加隱形，更加不易察覺(jué)。隨著傳感器更加深入地融入我們的日常生活，以及與AI等新技術(shù)的融合，在未來(lái)的互聯(lián)互通和自動(dòng)化的世界中，傳感器將使我們的生活更加美好。