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传感器是一个极其特殊的行业，其产值并不高。 2019年，我国市场规模约2200亿元，但品类多达数万种，几乎涵盖了所有行业和国民经济的每一个角落。 它集机、光、电于一体，可精确测量压力、温度、浓度、速度等，但受制于芯片、材料、电路等发展瓶颈。 它的原理是透明的，但是过程非常复杂。 是制造业不可多得的具有“工艺”气息的工业产品，工艺秘诀深藏于工艺之中。

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我国传感器产业起步较晚，缺乏核心技术，以低端制造为主。 近年来随着智能制造、工业物联网、人工智能等的快速发展，特别是MEMS技术的发展，半导体传感器正朝着微型化、低功耗化、高精度化发展，传感器行业迎来了第二个春天。

本文重点介绍压力传感器的基本应用和未来发展方向。

一、压力传感器的传动原理

压力是指作用在两个物体接触面上的力，包括不同形式的力。 一般可分为气压式、液压式、固态式三种。 压力传感器通过感应压力信号，将压力信号转换成可用输出的电信号器件或器件，从而辅助机器完成判断，从而成为物联网传感层技术的基石。

在过去的几十年里，汽车行业一直是推动压力传感器需求的主要行业。 迄今为止，压力传感器已广泛应用于管道液压、消防、智能汽车、智能医疗、航空航天等众多领域。 2020年全球压力传感器市场规模已达16.5亿美元，总计104亿元人民币。 据新思捷产业研究中心报告，压力传感器的份额约占20%，仅次于流量传感器。

二、五大压力传感器及其应用场景

压力传感器可以按多种方式分类。 从工作原理上分，压力传感器可分为压电式、压阻式、应变式、电容式等。 从所用材料和传感原理来看，主要有应变式压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电式压力传感器五种。

1.应变式压力传感器——应用最广的高精度

电阻应变片式压力传感器的核心是电阻应变片，即受力变形的金属片。 当应变片受到外力作用时，其长度和截面积会发生变化，从而改变阻值。 例如，当金属丝受外力拉长时，其长度增加，而截面积减小，电阻值增加。

应变传感器可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量，在不同领域的应用最为广泛。 特别适用于台秤、料斗称重系统等精度要求高的工业称重系统产品。

2.陶瓷压力传感器-足够稳定耐磨损

弹性好、耐冲击、耐磨、性能稳定……陶瓷是压力传感器的合理材料。 陶瓷压力传感器没有液体传输，而是直接用陶瓷作为传感膜片，让压力间接作用在陶瓷膜片背面的厚膜电阻上，连接成惠斯通电桥。 电阻值变化后，通过电桥产生电桥。 电压信号与压力成正比，激励电压。

与金属应变片相比，陶瓷压力传感器最大的特点是耐腐蚀。 在测量腐蚀性介质的压力时，如在化工、制冷等领域，往往大显身手。 其次，陶瓷压力传感器往往由层状结构组成，因此具有更好的抗压力峰值能力，但相应的灵敏度可能不如前者。

3、扩散硅压力传感器——体积小信号大

其原理是被测介质的压力直接作用在传感器的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微小位移，引起传感器电阻值的变化，依靠电子电路检测变化，迅速转换并输出相应的标准测量信号。

扩散硅压力传感器的一个显着优点是信号输出量大，这为后端传输调理电路提供了很大的优势，再加上高分辨率、高灵敏度、可选的后端电路较多。 其次，扩散硅体积小，安装方便，可广泛应用于辅助生物监测的医疗器械。

4、蓝宝石压力传感器——精度高价格高

与第一应变电阻式的工作原理类似，接收膜片在受到传输压力后发生变形，硅蓝宝石敏感元件感应到变化后，其电桥会输出与压力。

蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无可匹敌的计量特性，既没有滞后现象、疲劳现象和蠕变现象，又因硬度极高而不怕变形。 此外，蓝宝石具有非常好的弹性和绝缘性能。 此类传感器可在各种​​极端环境下工作，可靠性高，精度好，温度误差极小。 它的缺点也很明显——价格会是其他压力传感器的两倍以上，应用场景一般在高端或重型设备上。

5. 压电式压力传感器-动态场景优势

压电式压力传感器的工作原理是压电效应。 从结构上看，里面是一个细细的圆柱体。 当薄筒体内侧受压时，筒体内部张力增大，从而增加其固有振动频率。 只要测出振动筒的固有振动频率不锈钢压力表生产商，就可以知道压力大小。

压电传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优点。 但它不能用于静态测量，因为受到外力后的电荷只有在电路中有无穷大的输入阻抗时才能保存下来，所以只用于动态测量，如压电喷墨Piezoelectric MEMS用于打印头、自动对焦相机等。

此外，压电加速度传感器已广泛应用于飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑物的振动和冲击测量，在航空领域具有特殊的地位。

3、物联网时代来临，压力传感器的应用场景有哪些？

纵观整个产业链，压力传感器的上游主要是原材料供应商，上游厂商提供金属片、陶瓷片、硅片、蓝宝石硅叠片等，以及封装所需的材料。 今年大部分原材料持续涨价，对中游压力传感器行业影响较大。

压力传感器的下游应用非常广泛。 除了汽车制造、机械工业、医疗器械等行业外，还用于航空航天、消费电子等产品。 随着物联网时代的到来，越来越多的智能产品迫切需要传感元件来满足消费者的需求。

近年来，新型半导体材料的出现，让压力传感器的结构设计、敏感元器件的集成设计、加工工艺不断突破迭代。 MEMS压力传感器的供需不断增加，其应用范围也可以扩展到更广泛的领域。 国内知名压力传感器供应商众多，但大多集中在产品集成商手中，配套产品一起销售。 以下压力传感器企业比较有代表性：

万讯自控从事工业自动化仪器仪表的生产、销售、研发。 其主要产品压力仪表及配件的销售贡献逐年增加。 MEMS压力传感器年产量已达1500万只，同时从事仪表定制业务。

盾安环境专注于制冷配件和制冷设备。 大多数制冷设备在使用过程中都需要长期测压，以确保工作无异常。 因此，产品和传感器部件一起制造不锈钢压力表生产商，形成自己的产业链。

歌尔声学在高保真耳机代工中独树一帜，2020年销售收入近600亿，其中近50%的收入来自大客户苹果耳机。 歌尔电子元器件业务占比98%。 其主打产品入耳式耳机，内置MEMS芯片和传感器，满足耳机的各种交互功能。

作为仪器仪表制造商，维尔泰的主要收入和利润来源是压力变送器。

压力传感器行业集中度较高。 全球行业前三名的公司占据了48%的市场份额，博世、TE Con​​nectivity和英飞凌占据了近一半的市场份额。 除了这些压力传感器生产巨头外，霍尼韦尔、意法半导体、森萨塔等海外集团公司也占据着较大的市场份额。

4、压力传感器行业发展趋势：小型化、场景化、协同化

我国压力传感器的研发和制造还处于起步阶段，还没有具有一定经营规模的企业，掌握核心部件研发和制造能力的企业非常稀缺。 不仅如此，目前国产高精度压力传感器的内部芯片或磁芯大部分仍需进口。 但受全球疫情和中美国际贸易关系影响，海外供货受阻，供货周期拉长，这使得自主研发、设计、生产国产压力传感器芯体迫在眉睫。

小型化是压力传感器研发的一大趋势，各厂商都在不断缩小压力传感器的尺寸。 MEMS压力传感器的出货量逐年增加，多样化的应用场景也在不断扩大。 压力传感器将广泛应用于智能家居、管道巡检、车联网、智能制造等领域。

同时，多传感器协同一般会出现在各种智能产品中。 通过多传感器的融合协同，提高信号识别和采集的效果，也提高了智能设备的集成度，节省了内部空间。 . 相信在未来，在物联网时代，压力传感器的应用会越来越多。