从单一功能器件到智能终端

作为现代工业体系的“感官神经”，传感器是物理世界与数字世界交互的基石。在智能制造、物联网、人工智能等技术浪潮的推动下，全球传感器产业正经历从单一器件快速向系统化、智能化、生态化的深度变革。

 

早期传感器依赖机械结构完成简单信号转换，国内如东汉时期（1886年前）张衡地动仪通过机械装置感知地震波。国外如19世纪末西门子铂电阻温度计实现电信号输出，开启电气化时代。20世纪60年代，半导体技术推动传感器向固体化发展，热电偶、霍尔传感器在工业领域广泛应用。90年代后，MEMS技术实现传感器微型化与集成化，如智能手机中的加速度传感器。进入21世纪，智能传感器集成微处理器和通信接口，具备自诊断、数据处理能力，实现了从单一数据采集到智能决策的跨越。

 

跨越百年，产业格局迎来新变

何谓智能传感器？根据国家标准GB/T 33905.3-2017的定义：智能传感器是具有与外部系统双向通信手段，用于发送测量、状态信息，接收和处理外部命令的传感器。

据中商产业研究院数据，2024年全球传感器市场规模突破3000亿美元，年复合增长率达8.5%，其中智能传感器占比超40%，成为核心增长引擎。中国市场也表现亮眼，2024年传感器市场规模达2150亿元，同比增长12.3%。另外根据中国信通院的初步统计，2024年中国智能传感器市场突破1600亿元。

当前，智能传感器高端市场主要由霍尼韦尔、博世等外企主导，国内企业如汉威科技、森霸传感也在加速崛起中。

从产业发展角度来看，美国主要是以军工带动民用，以霍尼韦尔、德州仪器等为代表的巨头企业主导着MEMS的核心技术；德国和日本则有一批在汽车、消费电子等领域的领先企业，注重工艺创新且已形成完整的产业链；瑞士则在隔离压力传感器和扩散硅压阻式压力传感器领域领先，例如KELLER Pressure、MEMSENS等。总体来看，国外企业在智能传感器的发展聚焦于多功能集成和高可靠性，并且已经突破了医疗、环境监测等尖端领域。

在中国，尽管智能传感器种类多为常规类型，高端领域还存在不少空白，且核心芯片多依赖进口，可靠性方面也还存在较大差异。但在深圳市传感器与仪器仪表行业协会发布的《智能传感器产业专利导航》系列内容中显示，2024年8月之前，全球智能传感器产业累计专利申请量：中国80.68万件、美国23.9万件、日本19.7万件、韩国5.5万件、德国5.2万件。中国智能传感器产业专利申请量近五年复合增速最快，产业动态发展活跃。

前瞻产业研究院在《2025年中国智能传感器行业全景图谱》中的研究也证明了这一点。其中指出：据中国（无锡）物联网研究院资料，截至2024年，国内已逐渐形成包括长三角、珠三角、京津、中部和东部在内各具特色的智能传感器五大集聚区。京津地区主要从事前沿新型智能传感器的研发；珠三角地区依托资本市场和人才优势，打造了热敏、磁敏、超声波等传感器产业体系；长三角地区依托自身工业基础和金融环境，打造了国内最大规模的传感器产业集群；东北地区则主要以MEMS传感器为主；中部地区以产学研紧密结合的模式，在气体传感器等多个细分产品领域发展良好。

前瞻产业研究院认为，当前我国智能传感器代表性厂商已实现了规模化供应能力，厂商通常基于行业的需求情况制定生产计划。此外，“十四五”期间多项政策的陆续出台，也进一步鼓励国内智能传感器产业的发展。因此，结合信通院数据前瞻产业研究院初步预测，到2030年，中国智能传感器行业规模有望突破3400亿元。

 

 

历经迭代，技术突破持续深化行业应用

近日，三则与传感器相关的产业动态引起了我们的注意：1、核电池技术突破——西北师范大学研发的碳-14核电池，为极端环境下的工业传感器（如深海油气监测设备）提供永久能源，解决了传统电池寿命短、维护成本高的问题；2、Infleqtion（原ColdQuanta）公司推出量子核心传感器平台，利用冷原子技术实现高精度测量，可检测地球磁场变化，主要应用于导航及科研领域；3、河南省科技厅联合金融机构设立14只省级基金，累计投资53.54亿元，支持汉威科技、驰诚电气等龙头企业上市，并引入锐杰微（半导体封装）、旭阳光电（智能传感）等项目，助力智能传感器产业链发展。

从极端环境能源供给到精度提升再到产业生态助力，智能传感器技术与生态的逐渐完善，其价值不仅体现在单点效率优化，更在于全链条数据贯通与智能决策支持，能为工业体系智能化转型注入新的动力。

 近年来，智能传感器行业在一些关键技术方面取得了显著进展：
首先，传感器材料的研究取得了突破，新型材料如纳米材料、石墨烯等在提高传感器灵敏度、降低功耗、增强稳定性方面展现出巨大潜力。例如剑桥大学石墨烯中心证实石墨烯压阻系数达单晶硅的118-123倍。Applied Materials公司ALD镀层技术使传感器寿命延长至82,300小时；

其次，随着边缘计算、云计算等技术的发展，传感器可以更高效地处理和分析数据，实现实时响应和智能决策。其中人工智能和机器学习技术的应用，使得传感器能够从海量数据中提取有价值的信息，提升智能传感器的智能化水平。例如英特尔OpenVINO工具包在Core i7平台实现MobileNetV3模型推理时间从208ms优化至9.2ms。谷歌联邦学习框架在汽车制造场景实现14.7%平均识别率提升；

最后，5G等通信技术的应用，使得传感器可以实现更远距离、更高速度的数据传输，满足物联网、智能制造等领域的需求。例如华为与南方电网合作的5G智能配电项目中，部署的5G差动保护传感器达到端到端传输时延8.3ms。该性能符合URLLC（超可靠低时延通信）标准，支持每平方公里百万级连接密度。

从当前行业发展情况来看，未来，智能传感器技术创新的重要方向主要有两个：一是多功能集成化。通过将多种传感器功能集成到一个芯片上，可以减少体积、降低功耗，同时提高系统的响应速度和稳定性。这种集成化设计有望在医疗、工业、环境监测等领域得到广泛应用。

二是智能化和自主化。随着人工智能技术的发展，智能传感器将具备更强的自主学习能力，能够根据环境变化和任务需求自动调整工作模式，实现更加智能化的监测和控制。这将使得智能传感器在复杂多变的环境中更加可靠和高效。

 

结语

站在工业4.0的门槛回望，传感器已从简单的信号转换器进化为智能制造的认知器官。当每个生产设备、每件在制品、每个工艺参数都被数字镜像精准映射时，制造业正在经历从经验驱动到数据驱动的根本性转变。

这场感知革命的下个前沿，或许是开发出具有自进化能力的“认知型传感器”，它们将能像生物神经系统那样自主适应环境变化，持续优化感知策略，最终实现制造系统真正的智能化跃迁。
（本文综合整理自前瞻产业研究院、深圳市传感器与仪器仪表行业协会）

 

来源：荣格-《智能制造纵横》

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