传感器统治世界的时刻来临区域

苹果新一代iPhone6和智能手表的亮相，让全球众多苹果的追随者又有了一次彻夜排队的理由。赋予苹果越来越强大功能的，不仅是越来越强大的芯片，更重要的是上越来越多、越来越精良的传感器。

数年前，当乔布斯拿着苹果“晃一晃”就可以让它有所反应的时候，的智能化时代真正开始了。几年后，从一种通讯工具变成了一个人们离不开的伙伴。

让具备这样“魔力”的，是触摸屏、陀螺仪、加速度计等各式各样的传感器。

触摸屏是一种电容触摸传感器。用于感受位置和运动的，是陀螺仪和加速感应器。当你接把耳朵贴到屏幕上时，让屏幕变暗并关闭触摸屏的是红外线接近传感器。根据环境光线强弱自动调节屏幕亮度的，是环境光传感器。当然，还有用于导航的“指南针”——磁阻传感器，以及用光电传感器制作的摄像头。

在9月9日的发布会上，最大的亮点还是苹果在传感器运用上的突破。iPhone6增加了集合多种传感器的动作协感应器，可以用来测量海拔高度的气压传感器，可以实现指纹支付的近场通讯模块和指纹传感器。iWatch背后的四个环状传感器，原理是通过LED光照射到皮肤上形成反射，以此判断血管的运动、检测佩戴者的脉搏。

不仅仅是，在汽车、家用电器、可穿戴设备上，以及工业自动化领域，越来越多的传感器成为机器的“耳目”。

普通公众了解甚少的是，即将给人们生活方式带来更大变化的物联，其最核心的基础技术也是传感器。有科学家预言，传感器将像“人体的五官”一样，在未来充满各个领域和空间。

当下，随着物联时代的开启，各式各样的传感器正成为无处不在的神经元，全球对于传感器的需求也开始呈现爆发性的增长。但是，在这一次盛宴开启的前夜，业界又遗憾地发现，中国似乎又落伍了。

在德国的博世，美国的霍尼韦尔、飞思卡尔这些传感器巨头享受它们“厚积薄发”带来的收益时，中国企业如何从中分一杯羹？

模仿人体五官

“传感器就好像是人的五官。”中科院微系统所传感技术联合国家重点实验室主任李昕欣对财新说，人类在计算机的时代，解决了大脑的模拟问题，相当于用0和1实现了信息的数字化，利用布尔逻辑解决问题；现在是后计算机时代，开始模拟五官。

传感器（transducer、sensor）往往又被称为换能器，功用是把其他信息转换为电信号。它通常由敏感元件和转换元件组成，能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。可以说，是传感器让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。

传感器的发展，最早是来自工业自动化的推动。

出于提高效率的目的，工业生产开始由中央控制室控制各个生产节点上的参量，包括流量、物位、温度和压力四大参数，催生了传感器的发展。这个趋势从上世纪70年代开始，到现在也是传感器应用最多的一种形式。

清华大学精密仪器系教授董永贵告诉财新，在传感器这一概念“出现”之前，早期的测量仪器中其实就有传感器，只不过是以整套仪器中一个部件的形式出现。所以，中国在1980年以前，介绍传感器的教科书叫做“非电量的电测量”。

传感器概念的出现其实是测量仪器逐步走向模块化的结果。此后，传感器从整套仪器系统中独立出来，单独作为一个功能器件进行研究、生产、销售。

根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器两大类。物理传感器应用的是物理效应，将被测信号量的微小变化转换成电信号，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。

化学传感器则是以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器。近年来，出现了利用各种生物特性做成的生物型传感器，用以检测与识别生物体内化学成分。

在董永贵看来，严格来说传感器不算是一个单纯的学科方向，因为各个学科都有研究传感器的。依据新发现的物理现象、化学效应制造的新的传感器，实际上是对别的专业基础研究成果的二次开发。

他说，伴随电子电路技术的飞速发展，越来越多的测量问题集中到了传感器这一环节上。最终，传感器的性能决定了整套测量仪器的性能。“这是传感器发展最重要的推动力。”

“模拟人的五官”，只是传感器的一个比较形象的说法。传感器技术发展相对成熟的，还是工业测量中经常用到的如力、加速度、压力、温度等物理量。对于真实人的感觉，包括视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉，从传感器的角度来看，大部分不是很成熟。

“视觉、听觉可认为是物理量，相对好一些，触觉就比较差一些，至于嗅觉及味觉，由于涉及到生物化学量的测量，工作机理比较复杂，远未达到技术成熟的阶段。”他说。

传感器的市场，其实是由应用推动的。比如，化学工业中，压力、流量传感器市场相当大；汽车工业中，转速、加速度等传感器市场非常大。基于微电子机械系统（MEMS）的加速度传感器现在技术较为成熟，对汽车工业的需求拉动功不可没。

MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems）是指可批量制作的，集微型机械结构、微型传感器、微型执行器、通信等于一体的微型器件或系统。它体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高，适于批量化生产，易于集成和实现智能化，同时也能实现某些传统机械传感器所不能实现的功能。

谷歌已经花费了五年的时间来研发无人驾驶汽车。这些汽车上已经没有了加速踏板、刹车踏板和后视镜，而是通过内部的传感器和车载电脑来控制汽车的运行。

在各类传感器的帮助下，过去属于人与人之间的互联，延伸和扩展到了任何物品与物品之间。

1999年，在美国召开的移动计算和络国际会议就提出，“传感是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”；200 年，美国《技术评论》提出传感络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

2005年国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联报告2005：物联》。该报告指出，无所不在的“物联”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。

美国权威咨询机构FORRESTER预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到 0比1，因此，“物联”被称为是下一个万亿级的通信业务。

“以前是我们找客户去推荐M2M（机器对机器）业务，现在是客户来找我们，是否能够提供合适的解决方案。”美国电报公司（AT T）商业解决方案M2M业务开发部门业务总监肖恩�霍兰（SeanHoran）告诉财新。

M2M就是把物与物联系起来，以达到人与物、物与物的实时交流，是物联的最直接实现方式。

M2M技术，可以在运输过程中确保昂贵货物的安全，可以为运输中的冷藏货柜监测位置和温度，可以远程诊断发动机的状态，车主还可以实时接受导航和交通信息。

根据AT T的评估，到2020年，全球M2M的连接数量将达到500亿。实际上，随着M2M解决方案的日渐成熟，通信、传感设备成本的下降，物联将逐步渗入各个行业。

汽车、机械、大型设备等机器的全球互联，利用新的分析技术和商业智能解决方案，可以从海量数据中抽取出更多有价值的信息，也可以为客户提供更多的增值服务。

“物联最核心、最基础的就是传感器。”中国物联研究发展中心主任叶甜春对财新说，没有传感器就没有办法让机器自动感知信息。正是因为有了传感器加入络，物联的概念才被提出来。

外企厚积薄发

传感器在技术水平和功能上的迅速发展，一方面来自于计算机、检测等技术的发展，另一方面则源于应用领域需求的驱动。

2004年，摩托罗拉的半导体部门从摩托罗拉独立出来，成立飞思卡尔半导体公司，为汽车、消费、工业、络和无线市场设计并制造嵌入式半导体产品。短短几年内，飞思卡尔就成为世界最大的半导体公司之一。

飞思卡尔的半导体（freescale）传感器及消费类电子产品市场推广经理高小龙对财新说，在物联互联设备的源头通常都是一个或多个传感器，传感器将物理环境的信号转化为数字数据。随着传感器和致动器的成本递减，特别是MEMS技术的应用，令物联的大量创意更加可行。

飞思卡尔迅速成功的最大理由，是手握来自摩托罗拉的数千项专利。这些专利有些可能来自几十年前，但是其厚重的积累终于换来了近年的爆发。

飞思卡尔部分重要的产品就是各类传感器。包括用于导航、动作捕捉的加速度传感器、磁力计，满足了医疗设备、导航设备、移动终端对高度精确的电子罗盘功能的需求。

近年来，在汽车领域，用于检测由于坠落、倾斜、运动、定位、振动和冲击等产生的力的变化的加速度传感器，被广泛用于安全气囊系统、电子稳定控制系统、电子泊车制动系统等解决方案。

基于MEMS的压力传感器可以测量大气压也可测量血压、胎压，为家电、医疗、消费电子、工业控制和汽车市场提供了强大的解决方案。

运动传感器结合压力传感器，可以用来监控卧床不起的患者，测量呼吸和心率，甚至在患者试图下床时向护士站报警，寻求帮助。

MEMS传感器的运用绝不仅限于，电脑、汽车、导航甚至电熨斗、运动装备中随处可见它的身影，比如导航仪在没有卫星信号的隧道可以判断是否可按惯性轨迹行驶，笔记本电脑在掉落时可自动开启硬盘保护程序，电熨斗在高温平放时自动切断电源等等。

“2008年乔布斯就拿着晃了一晃，就带来了加速度传感器市场的爆发。”无锡感芯半导体（co-n-sensic）副总经理 对财新说。但是，在他看来，压力传感器的市场将会更大。

他说，压力传感器与其他传感器不同在于，市场应用高度碎片化。压力传感器上世纪70年代已经被开发出来，几十年里应用遍布世界各个角落，但是因为距离老百姓生活比较遥远，不那么广为人知。压力传感器在汽车的胎压监测、油压监测、一些高端家电上应用非常广泛，未来将在智能产品上获得更多应用。

随着技术的进步，让压力传感器的成本降得足够低，把过去应用于军事、工业上的高端传感器，最终将应用到智能终端上。（ 中国传动）