2017年中国传感器行业市场供求状况及行业上下游产业关系（图）

    1、传感器行业发展情况

    （1）传感器的定义和分类

    传感器（英文名称：Transducer/Sensor）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。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

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    相关报告：智研咨询发布的《2017-2023年中国传感器市场供需预测及投资战略研究报告》

    传感器一般由敏感元件、调理电路组成。敏感元件是构成传感器的核心，是指能直接感测或响应被测变量的部件，能将敏感元件感测或响应的被测变量转换成可用的输出信号的部件，通常这种信号以电量输出。调理电路是把传感元件输出的电信号转换成便于处理、控制、记录和显示的有用电信号所涉及的有关电路。

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    传感器用途广泛、种类繁多，可以按照被测量对象、工作原理、敏感材料、传感器输出量、能量转换方式、应用场合、使用目的、主要功能等方式进行分类，具体如下：

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    （2）超声波传感器的定义和分类

    因传感器种类及应用领域广泛，应用于汽车电子、环境与健康电器、智能仪表及安防通讯领域的位置、距离和速度测量。

    ①超声波的概念

    人耳能听见声音的频率为20Hz-20KHz，即为可闻声波，20Hz以下的声音称为次声波，超出20KHz以上的声波为超声波。蝙蝠等一些无目视能力的生物就运用超声波定位来防御天敌及捕获猎物，这些生物体可发射人们听不到的超声波，借助空气介质传播，根据猎物或障碍物反射回波的时间间隔及强弱，判断猎物的性质或障碍物的位置。人们根据仿生学原理，开发出了超声波测距和无损探伤等一系列实用的超声波传感器。

    超声波与可闻声波不同，它可以被聚焦，具有能量集中的特点。超声波是一种振动频率高于可闻声波的机械波，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波碰到杂质或分界面会产生较大反射形成反射回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。超声波对液体、固体的穿透能力很强，尤其是在不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。利用上述优良特性，超声波检测技术广泛应用在工业、国防、生物医学等方面，超声波传感器即是利用超声波的特性研制而成的传感器。

    ②超声波传感器的工作原理

    超声波传感器是一种可逆换能器，利用晶体的压电效应和电致伸缩效应，将机械能与电能相互转换，实现对各种参量的测量。超声波发生器可分为两大类：一类是用电气方式产生超声波；一类是用机械方式产生超声波。电气类包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械类包括加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也有所不同。目前常用的是压电式超声波发生器，它是利用压电晶体的谐振来工作的。该传感器有两个压电晶片和一个共振板，当其两极外加脉冲信号，且频率等于压电晶片（芯片）的固有振荡频率时，压电晶片（芯片）将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将迫使压电晶片（芯片）振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器。根据回波与发射波之间的时间差或是回波的强弱，超声波传感器即可得到被测物距离或属性。

    ③超声波传感器的主要性能指标

    A、工作频率：工作频率就是压电晶片（芯片）的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。

    B、灵敏度：主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。

    C、盲区：超声波发射具有指向性，因此实际应用中存有一定的感应盲区。传感器的感应盲区、灵敏度和角度三者为相互协同的关系。

    ④超声波传感器的应用

    超声波传感器目前被广泛应用在超声波测距、超声波流量检测、超声波浓度检测、超声波零件无损探伤、物位（液位）监测、机器人防撞、超声波接近开关、以及防盗报警等相关领域。
超声波传感器，按照主要功能可分为位置、距离、速度传感器，具体介绍如下：

    A、位置传感器，能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。它能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器，它所测量的不是一般距离的变化量，而是通过检测是否已达某一位置。

    B、距离传感器，是利用飞行时间法（TimeofFlight）的原理来以检测物体的距离的一种传感器，是首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，通过计算超声波从发送到接收为止所需的时间与速度之间的关系，来计算距离的方式。

    C、速度传感器，是一种可以感受得到被测物体的速度并且可以转换成为可以利用的输出信号的传感器。
超声波位置、距离、速度传感器的细分类别及应用领域如下：

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    （3）传感器产业的发展历程

    传感器产业的发展大体可分三个阶段：第一阶段是20世纪50年代伊始，结构型传感器出现，它利用结构参量变化来感受和转化信号；第二阶段是20世纪70年代开始，固体型传感器逐渐发展起来，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成。如：利用材料的热电效应、霍尔效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器等；第三阶段是20世纪末开始，智能型传感器出现并得到快速发展。智能型传感器是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，使传感器具有人工智能的特性。

    全球传感器发展历程

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    我国传感器行业发展始于20世纪50年代，直到1986年“七五”计划开始进入到实质发展阶段，主要发展历程如下表所示：

    中国传感器产业的发展历程

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    （4）传感器产业发展趋势

    近年来，传感器技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进3个方面：敏感材料从液态向半固态、固态方向发展；结构向小型化、集成化、模块化、智能化方向发展；性能向检测量程宽、检测精度高、抗干扰能力强、性能稳定、寿命长久方向发展。随着物联网技术的发展，对传统传感技术又提出了新的要求，产品正逐渐向微机电系统（MEMS）技术（如：纳米技术、薄膜技术）、无线数据传输技术、新材料技术、复合传感器技术、结合数模处理器等多学科交叉融合的方向发展。

    目前，传感器的五大主要应用领域为工业、医疗、汽车电子、通信电子、消费电子。其中，在国内，工业和汽车电子用传感器占比较大，发展最快的是汽车电子和通信电子应用市场。此外，环境监测、油气管道、智能电网、可穿戴设备等领域的创新应用将成为新热点，有望在未来创造更多的市场需求。

    2、市场供求状况及变动原因

    （1）传感器市场总体需求情况

    传感器广泛的应用于通讯电子、消费电子、工业、汽车电子、智慧农业、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、智能家居、机器人技术等众多领域。总体看来，传感器产业链下游行业发展迅速，物联网、汽车电子、环境与健康电器和智能仪表等下游行业对产品智能化的要求不断提升，使得传感器市场以较快速度持续增长。市场研究机构IDC，预测物联网的市值在2020年将激增至1.7万亿美元。传感器作为物联网的硬件基础、数据采集的入口，是物联网三大件中的基础器件，发展前景较好。随着科技的进步及产业链的完善，传感器的多元化应用将推动物联网各垂直细分行业格局的形成，例如：通讯电子、消费电子、工业、汽车电子、智慧农业、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、智能家居、机器人技术等等。超声波传感器的全球市场规模也处于持续快速增长之中。

    从具体应用领域来看，传感器属于电子产品的核心部件，因此下游产业的需求状况将直接影响到传感器行业未来的市场规模。

    （2）汽车电子市场需求情况

    ①全球汽车市场概况

    根据中国汽车工业协会统计数据，2016年全球汽车产量为9,497.66万辆，增长率维持在4.73%。根据国际汽车制造商协会统计数据，2016年全球汽车销量为9,385.64万辆，较2015年增长4.66%，全球最大区域市场前三名分别中国、欧洲和美国，分别占全球市场比例为29.86%、21.45%和19.04%，印度超越德国成为全球第四大汽车销售国家，德国退居第五名。

    未来，电动汽车成为全球汽车市场最快的增长点，2016年1～9月全球电动车销售量超过60万辆，较2015年同期成长40.3%，最大成长动能来自中国市场，预计将达到55万辆，中国市场在全球电动车市场占比超过50%，是全球电动车市场中最大区域市场。

    ②中国汽车市场概况

    目前，中国是全球最大的汽车市场，根据中国汽车工业协会数据，2016年中国汽车产销量均分别达到2,819.31万辆和2,802.82万辆，同比增长13.51%和13.95%。中国汽车产销量连续四年分别超过2,000万辆，连续八年保持全球第一。国内汽车产量占世界汽车产量比例从2001年4.2%增长至2016年28.7%。2004年至2016年国内汽车产销量基本保持平衡，中国汽车工业协会预计，2017年中国汽车总销量为2,940万辆左右，较2016年增长5%左右，其中出口为75万辆，进口100万辆，中国汽车市场总需求约为2,965万辆左右。

    汽车保有量是指一个地区拥有车辆的数量，一般是指在当地登记的车辆，是衡量汽车市场发展阶段的主要指标。每千人汽车保有量是指一个地区，每一千人中拥有汽车的人数量，是衡量一个地区汽车市场饱和程度的重要指标。

    据公安部交管局统计，截至2016年底，全国机动车保有量达2.9亿辆，其中汽车1.94亿辆，其中汽车驾驶人超过3.1亿人。至2016年，每千人汽车保有量为每千人140台。

    2014年全球主要国家的汽车保有量图

资料来源：公开资料、智研咨询整理

    2016年，我国每千人汽车保有量已接近全球平均水平，但仍与发达国家存在较大差距。美国、澳大利亚、加拿大、日本、德国、法国、英国等发达国家每千人汽车保有量皆在500辆以上，韩国和俄罗斯等国家每千人汽车保有量也在300辆以上。从长期看来，中国汽车市场未来发展前景良好，市场容量仍有较大空间。

    ③汽车电子市场概况

    汽车电子化、互联网化和智能化，是未来汽车主要发展方向之一，其中汽车电子系统是实现汽车电子化、互联网化和智能化不可或缺的系统之一。通常，汽车电子系统可分为动力控制系统、安全控制系统、通讯娱乐系统和车身电子系统等。

    从汽车电子生命周期来看，目前车身电子多数产品类别已进入产品生命周期的成熟期或衰退期，但在安全控制方面，近年发展迅速的汽车安全驾驶辅助系统还处于导入与成长期，运用于少数高端车上，未来大规模普及取决于技术的成熟和成本的下降。

    汽车电子各领域生命周期

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    预计2016年，包括动力控制、安全控制、通讯娱乐等系统与服务在内的全球汽车电子市场规模将达到2,348亿美元，其中中国市场规模将超过740亿美元，同比增速有望保持在10%以上。

    汽车电子各分类市场销售规模及增长（2008-2016）

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    ④汽车电子超声波传感器市场情况

    目前，传感器在汽车上的应用较为广泛，主要用于汽车传动系统、车身系统、底盘系统及安全保护装置等方面。汽车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电讯号输给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。衡量现代高级轿车控制系统水平的关键就在于其传感器的数量和水平。目前，一辆国内普通乘用车大约安装了近百个传感器，而豪华乘用车上的传感器数量则有二百余个。以高级驾驶辅助系统（ADAS）为代表的安全控制汽车电子正处于快速成长期。高级驾驶辅助系统（ADAS）可以认为是自动驾驶的基础阶段，其利用安装在乘用车上的各式各样传感器，在汽车行驶过程中随时感知周围环境，收集数据，进行物体辨识、侦测与追踪，并结合导航仪地图数据，进行系统运算与分析，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。高级辅助驾驶（ADAS）及自动驾驶技术的发展将拉动传感器需求。超声波传感器在汽车倒车雷达、高级辅助驾驶和自动泊车系统被广泛使用。超声波传感器主要功能为探测距离远近，主要用于盲区监测、倒车泊车等。

    （3）超声波泊车辅助（UPA）传感器全球市场容量

    超声波泊车辅助（UPA）传感器主要应用于乘用车倒车雷达系统和高级驾驶辅助系统（ADAS）的自动泊车系统中。

    ①UPA应用在全球倒车雷达系统市场容量测算

    根据国际汽车制造商协会数据，2000年至2016年，全球乘用车产量从4,122万辆增长至7,211万辆，年均复合增长率为3.56%。

    2000年至2016年乘用车产量

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    2014年、2015年和2016年全球乘用车产量如下：

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    目前，全球主要汽车品牌的中端和高端乘用车在前装市场基本都配备了汽车倒车雷达系统，部分低端乘用车则主要在后装市场配备了汽车倒车雷达系统。

    倒车影像系统和行车记录仪对汽车倒车雷达系统有着补充和替代影响，商用车倒车雷达系统全球安装率较小。汽车倒车雷达系统在全球乘用车市场整体安装率（前后装合计安装率）为90%，进而可测算出全球汽车倒车雷达系统在乘用车市场总容量（前装和后装市场合计）。通常情况下，每套汽车倒车雷达系统需要安装3至5个UPA超声波传感器，其中以4个传感器为主流设计路线。故按每套汽车倒车雷达系统4个UPA超声波传感器进行估算，2014年至2016年全球汽车倒车雷达市场UPA传感器市场容量如下：

    2014年至2016年全球倒车雷达市场UPA传感器市场容量

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    （4）UPA应用在全球ADAS的自动泊车系统市场容量测算

    高级驾驶辅助系统（ADAS）逐渐成为新的市场热点，2016年全球ADAS市场渗透率约为5%，其中，欧美地区的市场渗透率为9.8%，中国市场ADAS的渗透率约为3%左右。由于ADAS成本偏高，其系统主要装配在豪华品牌汽车上，整体市场渗透率普遍较低。

    自动泊车系统是高级辅助驾驶系统的基础功能，已成为新能源车及高端车配套系统，并将逐步向经济类车型下沉。自动泊车系统由汽车前后8个UPA传感器和左右4个APA传感器组成，即自动泊车系统包括倒车雷达系统（车后方4个UPA传感器），并新增4个UPA传感器和4个APA传感器。

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    在倒车雷达系统的基础上，自动泊车系统需增加4个UPA超声波传感器。按2016年全球ADAS市场渗透率5%测算，2016年UPA超声波传感器市场容量（不包括倒车雷达系统4个UPA/车）约为1,442万个。

    （5）环境与健康电器市场需求

    通常情况，环境与健康电器主要是加湿器、香薰机、空气净化器、冷风机、新风机、净水器、家用消毒机等几类产品的总称。环境与健康电器属于智能家居设备市场。未来五年全球智能家居设备和服务市场将每年以8%至10%的速度增长，到2018年市场规模将达到680亿美元。预计，未来一段时间内，智能家居类产品需求将呈现较快增长

    3、行业上下游产业关系

    超声波传感器行业，属于电子元件及组件制造业，产业链上下游关系如下图：

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    （1）上游行业

    主要上游行业为贵金属行业、铝及不锈钢等金属行业、化工行业、塑料行业、电子装备制造行业等。一方面，上游行业的技术工艺成熟、市场竞争充分、产品供应充足，能够较好的满足本行业的生产经营需求，并有利于生产成本的控制；另一方面，由于贵金属、铝材、金属基片等金属材料在原材料成本中占有一定比重，相关金属原材料价格的波动对超声波传感器产品成本构成一定程度的影响。

    (2)下游行业

    超声波传感器，下游行业为汽车电子、环境与健康电器、智能仪表、安防通讯等行业。下游行业良好的发展前景以及政府产业政策扶持，为本行业的发展带来持续的市场需求。