光传感器介绍

光传感器介绍

传感器技术是信息技术的基础和支柱之一，一直受到发达国家的高度关注和追求。 光学传感器是目前传感器的主要分支之一。 它主要由感光元件组成。 具有抗电磁干扰、灵敏度高等优点。 它将对物联网和信息技术的发展起到至关重要的作用。 对检测精度的要求越来越高，传感传感器已不能满足新形势的需要。 因此，各大研究机构都在研发各种新型光传感器和光敏功能材料。 目前光传感器在汽车、工业、医疗和消费电子领域的渗透率逐年提高，已经成为工业智能化的重要标志之一。 特别是近年来，随着智能手机、智能照明、数码电子产品、智能穿戴、工业互联网等智能制造的发展，光传感器越来越普及，越来越接近大众消费者。 让我们简单谈谈光传感器。

1.光传感器分类

光传感器种类繁多，应用领域极其广泛。 常见的类型如下：

1）图像传感器

图像传感器是一种光敏元件，目前在整个光学传感器市场中所占份额最大。 在安防和消费电子市场的双重推动下，图像传感器的市场需求在过去20年里一直在稳步上升。 特别是在消费电子市场，从数码相机开始，到功能性拍照手机，再到智能手机，再到现在流行的双摄手机甚至多摄手机，CMOS图像传感器已经成为图像传感器的主流，全球需求持续增长。

2）红外传感器

红外线传感器是一种基于红外线的传感器，也是目前最常见的一种光传感器。 红外传感器已广泛应用于温度测量仪器、距离测量仪器、气体检测仪、图像识别设备、接近传感设备等设备中。 随着人脸识别技术在8等智能手机新品的采用，进一步推动了红外传感器模组在消费电子市场的大规模应用，市场需求快速增长。 近年来，红外测温传感器在疫情防控、人群体温监测等方面发挥着非常重要的作用。 广泛部署在车站、写字楼、商场等人流量密集的出入口。 他们可以快速、非接触地识别体温异常的人。

3）光纤传感器

光纤传感器是光学传感器的另一大类。 光纤传感器采用光纤作为敏感元件和传感介质。 兼容性等诸多优势。 光纤传感器一般利用通信光纤或特种光纤中的反射和透射光谱滤波特性、光与物质的相互作用以及光纤的非线性特性来识别外部环境温度、湿度、液体/气体浓度、压力甚至与光纤接触的物体。 形状和变形。 典型的反射式光纤传感器如下图所示。 光纤传感器在国防、航空、石油、建筑、抗震等领域有着巨大的市场需求。 典型的光纤传感应用如图 2 所示。

图 1. 典型的反射式光纤传感器

图 2. 光纤传感器应用图。

4）环境光传感器

环境光传感器是一种感应周围光线，并告诉处理芯片自动调节显示屏背光亮度的传感器。 目前广泛应用于手机、显示器、平板电脑等产品，对整个产品起到智能节能的作用，在5G低功耗终端可能更受重视。

5) 激光传感器

激光传感器最大的用途是测距。 其优点是可以实现非接触远距离测量，速度快，精度高，测量范围大，抗光电干扰能力强。 目前，激光测距设备十分普遍，在高速公路上应用较多。 尤其是在无人驾驶技术的未来，车载激光雷达等激光传感器将作为无人驾驶汽车的眼睛，成为实现无人驾驶的关键。 重要的。 此外，激光气体传感器目前还用于一些特殊应用，如监测易燃易爆气体等。

6) 紫外线传感器

紫外线传感器灵敏度高，应用广泛。 与其他类型的光电传感器相比，它发热量少、能耗低、成本低，可以检测到肉眼看不到的信息。 是目前较常用的光学传感器之一。 尤其是在可穿戴设备上，紫外线传感器具有巨大的市场潜力。

7）光电心率传感器

近年来出现的光电心率传感器是光传感器在可穿戴设备和健康医疗设备上的最新应用。 其原理是通过内置或外置的LED光源发出光线照射手腕或手臂，部分光线通过皮下组织反射。 传输产生电压信号，由硬件电路获得。 因此，微血管组织中血容量的变化与心律有关，因此反射光信号的强度随着心脏的跳动而有节律地变化，通过分析可以达到计算心律的目的反射光信号。 光电心率传感器是实现可穿戴设备心率监测的关键部件。 随着可穿戴设备的普及，此类传感器具有巨大的市场空间和商机。 当然，光传感器有很多种。 随着传感技术的发展，其应用领域不断扩大。

二、光学传感器行业现状

中国电子元器件行业协会信息中心数据显示，2016年全球光学传感器市场规模达1370亿元。 近年来，在智慧城市、物联网、智能移动终端、智能制造、机器人、智能电网、石油石化、新能源等下游应用市场的带动下，我国光传感器市场快速增长，已成为全球最大的光传感器市场。全球光学传感器市场增长的主要驱动力。 力量。 2016年中国光学传感器市场规模达778亿元，约占全球市场的57%。 预计到2022年，全球光学传感器市场规模将增长至1836亿元，2016-2022年复合增长率为5%，中国光学传感器市场规模将增长至1180亿元，复合增长率2016-2022年为7%，略高于全球平均水平。

作为比较，这里简要列出了光通信的市场规模。 2015年，国务院《关于加快建设高速宽带网络促进网络提速降费的指导意见》提出，加快建设全光网城市和第四代移动通信（ 4G）网络。 2015年网络建设投资超过4300亿元，2016-2017年累计投资将不低于7000亿元，万亿级投资将带动光通信产业持续繁荣。 另外，作为同期数据对比，2016年我国光​​通信设备市场规模已达到900亿元左右，如下图所示。 从市场增速来看，2016-2020年中国光通信市场规模应在五年内翻一番，年复合增长率应在20%以上。 在5G的推动下，光通信作为基础设施，在大基础设施的背景下，增长速度和容量都有望提升。

图3. 2016年中国通信设备市场结构

由此可见，虽然光传感市场也将是一个千亿级的市场，但与光通信相比，光传感市场还比较小，想要分得一杯羹可能还需要一番心思，尤其是在国内。传感器行业整体发展水平不高手机光线感应传感器，本土企业实力薄弱手机光线感应传感器，难度依然很大。

在红外传感器领域，已有多家制造企业初具规模。 部分产品技术指标能够满足国内市场需求，但在高端技术方面仍处于爬坡阶段。

在光纤传感器领域，由于国内几大光纤光缆厂商的投入，技术水平呈现快速增长的趋势。 但我国生产的光纤传感器种类还不够丰富，企业销售额难以突破亿元天花板。 而这其中很大一部分是光纤传感器监控方案的设计成本。 光纤传感器业务初期收入较低，国内大部分市场仍被国外企业占据。

在市场占有率最高的图像传感器领域，我国本土企业目前可以占据国内200万像素以下图像传感器80%以上的市场份额。 厂商主要被日本索尼、美国豪威、韩国三星、欧洲徕卡等几家厂商占据。 不过2016年，美国豪威科技被国内资本收购，有望对我国图像传感器技术的发展起到推动作用。

激光传感器、环境光传感器、紫外线传感器等产品类似。 国内从事研发和生产的企业很少，几乎全部被国外垄断。

总体而言，我国光传感器行业现状主要是企业规模小、产品档次低、市场占有率低，这与我国蓬勃发展的光传感器市场极为不符。 据专家评估，与欧美相比，我国光学传感器技术在科研开发上落后10年，在生产技术上落后15年。 造成这种技术差距的主要原因有两个。 一是我国功能材料的基础创新研究还比较落后； 第二，工匠精神的缺失在国内还是比较普遍的，即使是引进消化模仿和自主创新设计的方式，也应该高度重视工艺的持续改进和产品质量性能的优化.

3、光学传感器的未来发展

为了尽快缩小这方面的差距，国家还提出了产业发展目标和规划，如下表所示。

表1. 光学传感器行业重点发展产品

但是，要实现这一发展目标，我们还需要在很多方面下功夫，尤其是在发展思路上，必须把“新材料的应用、新技术的研发”作为企业发展的核心内容，以“高端产品开发和品质提升”为发展根本任务，以“粗放型向精细化管理升级”为坚实发展基础，以“扩大国际合作，占领国际市场”为最终目标发展，“创新复合骨干人才培养和专业产品梯队建设”是企业持续实力的保证。

最后需要说明的一点是，随着技术的发展和进步，在ICT时代的泛在连接中，光通信网络和光传感器网络的技术融合和资源再利用将是必然趋势。 通信基础设施，通过技术集成，在通信业务上叠加光传感应用，实现对通信设施链路和周边环境变化的动态监测。 例如，普通的OTDR已经广泛应用于光通信设备中，实现损耗测量和断点定位功能。 基于此，未来我们可以进一步利用城域网丰富的光纤光缆资源，实现更多的监控功能，如入侵检测、车流监控、楼宇、路桥健康检测等，结合强大的人工智能技术实现智能定位、分类、报警等应用，光纤传感技术的未来还有无限的想象空间。

########喜欢就点赞，点开观看，点开#####

最后两个提醒：

记得经常回来充电；