一文了解电化学传感器的工作原理和各种理论

      传感器被称为“工业工艺品”，是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，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。 　　简单来说，传感器的出现，赋予了物体触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。当前，传感器正在向智能化、微型化、多功能、低功耗、高精度等方向发展。 　　

      工业的发展离不开众多感知技术的加持，其中最为关键的技术之一便是传感器。可以说，工业传感器让自动化智能设备有了感知能力。评价一款工业传感器质量优劣主要围绕灵敏度、分辨率、紧凑性、长期稳定性、热漂移和功率效率等指标，他具有技术密集、多品种、小批量、使用灵活及应用分布广泛的典型特征。

      近年来，智能制造的浪潮越来越高，智慧工厂的建设很重要的一个关键技术便是工业传感器。传感器为智慧工厂提供触觉，是实现自动检测和自动控制的首要环节。在自动化生产过程中需要用各种传感器来监视和控制各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。

    工业传感器分类

     传感器是根据材料的物理、化学、生物学的特性和规律设计而成的器件，种类繁多，通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

　   在测控领域内，由某一原理设计的传感器可以同时测量多种非电量，而有时一种非电量又可用多种不同原理的传感器测量，因此传感器的分类方法较多，一般可按以下几种方法分类。 　

　   按用途分类 　　

     按输入量可分为压力、位移、速度、温度、湿度等传感器。此分类法明确表达出了传感器的用途，但是不便于找出每种传感器的转换原理的异同点。 　　

     按测量原理分类 　　

     这种分类方法是以物理和化学等的原理、规律和效应作为分类依据，可分为物理型传感器、化学型传感器和生物型传感器。如电压式、热电式、电阻式、光电式、电感式等。 优点是对于传感器的工作原理比较清楚，类别少，利于对传感器进行深入分析和研究。 　　

      根据半导体有关理论分类 　　

      分为半导体力敏、热敏、光敏、气敏等固态传感器。 　

      按制造工艺分类 　　

      可分为集成传感器、薄膜传感器、厚薄传感器和陶瓷传感器。 　　

      按输出量分类 　　

      按输出量分类有开关量、模拟式和数字式传感器。模拟式传感器的输出信号为模拟量;数字式传感器的输出信号为数字量，便于与计算机连用，且抗干扰性强。 　　

       按构成分类 　　

       可分为基本型传感器、组合型传感器和应用型传感器。 　　

       按作用形式 　　

       可分为主动型传感器、被动型传感器。 　　

       工业传感器厂商格局，在2015年全球传感器市场报告中，美国、日本、德国分别占据了传感器整体市场份额的29%、19.5%、11.3%，三个国家占据了全球70%以上的市场份额。 　　

        由于起步晚基础弱，我国工业传感器和其他关键技术一样，核心元器件技术严重缺失、能力弱，国内工业传感器厂商主要在低端市场混战厮杀，近年来逐步向中高端市场发力，但是高端市场仍被美国、德国、日本等外资企业长期占据，如西克、基恩士、倍福、霍尼韦尔、欧姆龙等知名外企。 德国、美国、日本之所以能够占据全球70%以上的市场份额，主要缘于他们在传感器领域的长久积累和重视。德国视传感器为优先发展技术。德国传感器充分发挥了老牌工业强国的固有优势，再经德国制造商依托自有品牌声誉和技术研发、质量管理方面的优势进行整合，其产品的市场竞争力必然获得显着提升。 　　

        美国则在上世纪80年代就成立了国际技术小组(BGT)，从国家层面协调政府资源、企业和相关部门在传感器技术、功能材料等全方面开展工作，服务于美国工业制造、智能制造和军工领域。 　　

        日本在上世纪末就已经将传感器技术列为本世纪十大技术之首，日本工商界直接认为，“支配了传感器技术就能支配新时代”，并将传感器技术的开发利用列为本世纪国家重点发展六大核心技术之一。 我国早在20世纪60年代就开始涉足传感器制造业。改革开放30多年来，我国传感器技术及其产业取得了长足进步。目前，中国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段，它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。 　　

        数据显示，2018年我国传感器市场规模达1500亿元，2019年增长到2000亿元。目前，我国传感器厂商众多，上市公司多达66家，主要集中在长三角区域，有25家上市企业，珠三角区域和中部地区上市企业均11家，京津地区10家，东北地区3家。 　　

        国产厂商奋力追赶，工业传感器国产化进程加快，近几年，中国传感器市场发展很快，但截止至2020年，本土的传感器技术与世界水平相比，仍然存在较大差距。一方面，传感器在感知信息方面比较落后;另一方面，传感器自身在智能化和网络化方面技术落后。由于没有形成足够的规模化应用，导致国内市场上的传感器往往技术低、价格高。 　

       未来，我国工业传感器的首要目标是实现核心元器件的国产化，产、学、研用一条龙建设，由国家统筹发展，强化国家传感器基础产业链建设，同时培养产业所需的高精尖人才。参照国际精、专、特、标准化传感器产业建设模式，重建国家共性技术研发机构、国家传感器产业集群，从生态建设角度补齐传感器设计、封装、检测的一条龙，及传感器产业拉动一条龙，面向新基建及新一代信息技术产业提升，采用需求牵引，拉动传感器的应用，进而实现迭代和研发的良性循环，分阶段发展和补齐工业传感器短板。

    （文章来源：传感器专家网）