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閱讀：226發(fā)布時(shí)間：2024-2-21
特普生研發(fā)中心小伙伴，最近，在《儲能熱管理研究院》發(fā)表了這篇文章。
一、溫度傳感器行業(yè)概況
是把金屬原件器材經(jīng)過特殊工藝加工成符合特殊要求的工業(yè)用溫度計(jì)，供下游的大型機(jī)電生產(chǎn)制造企業(yè)、設(shè)備生產(chǎn)和能源研究等企業(yè)使用。溫度傳感器生產(chǎn)企業(yè)是連接金屬元器件生產(chǎn)企業(yè)、線纜加工、金屬加工材料與自動化工業(yè)制造、航空航天、設(shè)備制造等下游企業(yè)的橋梁，發(fā)揮著聯(lián)系和紐帶的作用。
1、上業(yè)
溫度傳感器的上游為熱敏材料、貴金屬、線纜等原材料加工行業(yè)。其中，鉑絲、銅合金等貴金屬材料雖然價(jià)格昂貴，但是實(shí)際用量較少，可以通過正常的市場采購實(shí)現(xiàn)供給；鉑電阻是熱量表溫度傳感器使用的主要熱敏材料，目前國內(nèi)市場上的鉑電阻，特別是高品質(zhì)鉑電阻，主要依靠進(jìn)口。
近年來，德國、瑞士等地出現(xiàn)了數(shù)家新興的高品質(zhì)鉑電阻供應(yīng)商，這在一定程度上加劇了該類原材料市場的競爭程度，促使了進(jìn)口高品質(zhì)鉑電阻價(jià)格的下降。因此，溫度傳感器行業(yè)的上業(yè)競爭較為充分，貨源供應(yīng)穩(wěn)定，同時(shí)，上業(yè)日趨激烈的競爭也促進(jìn)了原材料價(jià)格的下降，使得溫度傳感器行業(yè)成為了直接受益者。
目前，國內(nèi)市場上的溫度傳感器大多采用上世紀(jì) 90 年代的設(shè)計(jì)技術(shù)制造，可靠性差、使用壽命短，已經(jīng)不能適應(yīng)自動化控制設(shè)備對溫度監(jiān)控的要求。因此，隨著制冷設(shè)備、科學(xué)儀器及計(jì)量器具、風(fēng)電設(shè)備及太陽能設(shè)備、醫(yī)藥設(shè)備等行業(yè)對中溫度傳感器的需求不斷增多，可靠性高、穩(wěn)定性好、使用壽命長、智能化的溫度傳感器將迎來巨大的發(fā)展空間。
3、行業(yè)壁壘
溫度傳感器的設(shè)計(jì)、制造涉及眾多學(xué)科，并且下游產(chǎn)業(yè)具體應(yīng)用的差異決定了溫度傳感器需要滿足不同的適用環(huán)境、精度等級、穩(wěn)定性能等諸多要求。目前，行業(yè)內(nèi)的專業(yè)技術(shù)人員相對有限，人才主要依賴企業(yè)在研發(fā)實(shí)踐中培養(yǎng)。因此，新進(jìn)入者將面臨較高的人才壁壘。
4、行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)
（1）行業(yè)的周期性
溫度傳感器行業(yè)整體無明顯的季節(jié)性特征。
5、行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)特征
溫度傳感器是一個(gè)綜合性強(qiáng)、涉及面廣的領(lǐng)域，隨著信息化、智能化時(shí)代的到來，人們對溫度測控提出了高精度、智能化的更高要求。客戶需求的個(gè)性化特點(diǎn)將逐漸突出，產(chǎn)品更新頻率將逐漸加快，市場對行業(yè)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)儲備、快速研發(fā)、訂單快速響應(yīng)、差別化生產(chǎn)的能力都將有更高要求。
傳感器行業(yè)廣闊的市場前景吸引和集聚了眾多企業(yè)，特別是溫度傳感器作為傳感器領(lǐng)域中最基礎(chǔ)、最主要的產(chǎn)品類型，行業(yè)競爭漸趨激烈。在當(dāng)前國內(nèi)溫度市場的參與主體中，國外發(fā)達(dá)國家傳感器制造商具有強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和豐富的經(jīng)驗(yàn)積累，特別是在溫度傳感器領(lǐng)域具備較強(qiáng)的競爭實(shí)力。在這樣的競爭環(huán)境中，國內(nèi)的溫度傳感器制造商大多規(guī)模較小，技術(shù)實(shí)力相對薄弱，主要通過成本和價(jià)格優(yōu)勢來爭取，因此，漸趨激烈的市場競爭將給國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營帶來更多挑戰(zhàn)。
一是行業(yè)的生存背景、產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)布局、產(chǎn)業(yè)生命周期、該行業(yè)在整體宏觀產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位以及各自的發(fā)展演變方向與成長背景；
二是研究各個(gè)行業(yè)市場內(nèi)的特征、競爭態(tài)勢、市場進(jìn)入與退出的難度以及市場的成長性；
三是研究各個(gè)行業(yè)在不同條件下及成長階段中的競爭策略和市場行為模式，給企業(yè)提供一些具有操作性的建議。
二、溫度傳感器市場規(guī)模與發(fā)展趨勢
1、市場規(guī)模
據(jù) MEMS 咨詢報(bào)告稱，2016 年溫度市場為 51.3 億美元，2016~2022 年期間的復(fù)合年增長率為 4.8%，預(yù)計(jì) 2022 年市場將達(dá)到 67.9 億美元。在出貨量方面，預(yù)計(jì)溫度傳感器市場增長將達(dá)到兩位數(shù)。當(dāng)前半導(dǎo)體行業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)及一些過程工業(yè)對溫度傳感器的需求不斷成長，這得益于工業(yè)終端用戶對傳感技術(shù)的需求增長，以及日本、印度、中國等經(jīng)濟(jì)體的車輛生產(chǎn)日益增長。該報(bào)告按照產(chǎn)品類型、終端用戶行業(yè)（包括過程工業(yè)、離散行業(yè)等）、地域?qū)囟葌鞲衅魇袌黾?xì)分。
在產(chǎn)品類型方面，基于熱電偶技術(shù)的溫度傳感器將占據(jù)的。在過程工業(yè)的終端用戶方面，化工和石化行業(yè)將占據(jù)的，并且溫度傳感器在工業(yè)領(lǐng)域的用量增長，以及該行業(yè)對安全和監(jiān)控的日益關(guān)注，預(yù)計(jì) 2016~2022 年期間，過程工業(yè)將主導(dǎo)溫度傳感器市場。
2016~2022 年期間，北美將占據(jù)的，并主導(dǎo)溫度傳感器市場，這主要由于：該區(qū)域中的科研機(jī)構(gòu)越來越多地使用溫度傳感器來研究北美環(huán)境變化；物流和倉儲行業(yè)中的溫度傳感器用量不斷增長。此外，亞太地區(qū)也充滿潛在的增長機(jī)會。
在當(dāng)今信息時(shí)代，人們首先要解決的就是獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。傳感器已滲透到工業(yè)生產(chǎn)、熱能計(jì)量、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程甚至文物保護(hù)等領(lǐng)域，為推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步起到了積極作用。
從應(yīng)用領(lǐng)域來看，機(jī)械工業(yè)、汽車電子、通信電子、消費(fèi)電子四部分是傳感器的市場。國內(nèi)工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域的傳感器占比約 42%左右，而發(fā)展的是汽車電子和通信電子應(yīng)用市場。
近年來，國內(nèi)傳感器市場持續(xù)快速增長，年均增長速度超過 20%。目前我國已有 1700 多家從事傳感器生產(chǎn)和研發(fā)的企業(yè)，市場規(guī)模 2014 年達(dá)到 865 億元，2015 年則達(dá)到 995 億元。其中，壓力傳感器行業(yè)規(guī)模約 194 億元，占比約 19.5%；流量傳感器規(guī)模約 211.9 億元，占比約 21.3%，溫度傳感器規(guī)模約 143.3 億元，占比約 14.4%。
按年增速 20%測算，可預(yù)測 2018 年國內(nèi)溫度傳感器市場規(guī)模約為225 億：近幾年我國溫度傳感器行業(yè)銷售市場情況如下圖所示：
2、發(fā)展趨勢
"當(dāng)前，范圍內(nèi)的溫度傳感器正經(jīng)歷著從模擬式向數(shù)字式、集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的重大轉(zhuǎn)變。"
三、集成溫度傳感器的產(chǎn)品分類
（1）模擬集成溫度傳感器
集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器在 20 世紀(jì) 80 年代問世的，它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用 IC。
主要特點(diǎn)：功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。它是目前在國內(nèi)外應(yīng)用普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有 AD590、AD592、TMP17、LM135 等。
模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)、可編程溫度控制器。典型產(chǎn)品有LM56、AD22105 和 MAX6509。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器(例如 TC652/653)中還包含了 A/D 轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng)，工作時(shí)并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別。
主要特點(diǎn)：能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。
四、智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢
21世紀(jì)，智能溫度傳感器正以高精度、多樣化功能、標(biāo)準(zhǔn)化總線、高度可靠性和安全性、以及開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器的步伐，向高科技領(lǐng)域迅速邁進(jìn)。此外，單片測溫系統(tǒng)的研發(fā)也正當(dāng)時(shí)，預(yù)示著未來的技術(shù)革新。
為了提高多通道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換速率，有的芯片也采用高速逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。以 AD7817 型 5 通道智能溫度傳感器為例，它對本地傳感器、每一路遠(yuǎn)程傳感器的轉(zhuǎn)換時(shí)間分別僅為 27μs、9μs。
智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。智能溫度控制器適配各種微控制器，構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng)；它們還可以脫離微控制器單獨(dú)工作，自行構(gòu)成一個(gè)溫控儀，典型產(chǎn)品有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。
五、溫度傳感器應(yīng)用
溫度傳感器的熱轉(zhuǎn)換方式經(jīng)常被用來測量物理量(如流量、輻射、氣體壓力、氣體種類、濕度、熱化學(xué)反應(yīng)等)。這些傳感器的測量值都是以熱形式為媒介并以電信號的方式輸出。
生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域需要一種特殊的溫度傳感器，其要求極其嚴(yán)格。必須具備低功耗、長期穩(wěn)定性、可靠性以及在32~44℃范圍內(nèi)精確度誤差小于0.1℃的特性。這種傳感器對于生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用至關(guān)重要，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
熱敏電阻以及硅 PN 結(jié)已經(jīng)使用于太空溫度測量。利用分立的模擬和數(shù)字接口電路從感測元件讀取溫度信息對于低成本、低質(zhì)量的使用情況越來越不適用。尤其在微米/納米衛(wèi)星中更難滿足需要。具有數(shù)字輸出功能的智能溫度傳感器可應(yīng)用于未來的衛(wèi)星設(shè)計(jì)中。并能傳送與微處理器兼容的數(shù)字信息。
集成溫度傳感器在自動化應(yīng)用和微生物體熱檢測應(yīng)用已有報(bào)道，盡管它們的特性和需求根據(jù)每個(gè)特殊的應(yīng)用而變化非常大。對于低成本、長期穩(wěn)定性和可靠性、強(qiáng)大的數(shù)字接口以及通信系統(tǒng)等這些特殊的應(yīng)用需求，目前的智能溫度傳感器都可滿足。
低成本集成溫度傳感器與變送器已經(jīng)出現(xiàn)，而且被應(yīng)用于消費(fèi)產(chǎn)品中，如洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等。低成本、無需外部部件、制造時(shí)簡單的片上校正等是消費(fèi)產(chǎn)品應(yīng)用的特殊需求。并且在- 20 一 100℃之間測量精度要能達(dá)到 0.5℃。
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