氣體傳感器微型化、智能化和多功能化的發(fā)展趨勢(shì)

氣體傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，如石油、化工、鋼鐵、冶金、礦山、環(huán)保、市政、醫(yī)療、食品等諸多領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，氣體傳感器在新興的智能家居、可穿戴設(shè)備、智能移動(dòng)終端等領(lǐng)域的應(yīng)用突飛猛進(jìn)，大幅擴(kuò)展了應(yīng)用空間，需求量也發(fā)生數(shù)量級(jí)的改變。

氣體傳感器品類多樣應(yīng)用廣泛

目前應(yīng)用的氣體傳感器中，以半導(dǎo)體、電化學(xué)、催化燃燒、紅外四大門類為主，其工作原理各異，功能特性各有優(yōu)勢(shì)。

半導(dǎo)體氣體傳感器適用面廣，簡(jiǎn)單易用，在家用燃?xì)?a target="_blank">檢測(cè)、智能家電等領(lǐng)域大量應(yīng)用，是目前氣體傳感器中應(yīng)用最為廣泛的品種；

電化學(xué)氣體傳感器非常適合低濃度毒性氣體檢測(cè)，以及氧氣和酒精等無(wú)毒氣體的檢測(cè)，目前主要應(yīng)用在各種工業(yè)領(lǐng)域以及道路交通安全檢測(cè)領(lǐng)域；

催化燃燒式氣體傳感器適用于可燃?xì)怏w檢測(cè)，主要在煤礦領(lǐng)域檢測(cè)瓦斯使用；

紅外氣體傳感器適用于檢測(cè)甲烷、二氧化碳等氣體，在目前的實(shí)際應(yīng)用中以二氧化碳產(chǎn)品應(yīng)用居多、范圍更廣，主要應(yīng)用在暖通空調(diào)與室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)控、工業(yè)過(guò)程及安全防護(hù)監(jiān)控、農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等領(lǐng)域。

氣體傳感器的環(huán)境監(jiān)測(cè)成為環(huán)保的迫切需求

環(huán)保需求日益迫切，加之傳感器技術(shù)本身的不斷發(fā)展，正推動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)有望成為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）垂直領(lǐng)域中率先落地的亮點(diǎn)應(yīng)用之一。氣體傳感器、水環(huán)境檢測(cè)傳感器、土壤污染檢測(cè)傳感器等成為建立環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的“三大基石”，越來(lái)越為社會(huì)各界及國(guó)家的重視。

“三大基石”之一的氣體傳感器除了在環(huán)境監(jiān)測(cè)的其他領(lǐng)域，例如工業(yè)、家居、醫(yī)療、樓宇等也創(chuàng)造了更多機(jī)會(huì)。據(jù)Yole Développement預(yù)測(cè)， 2021年氣體傳感器市場(chǎng)將囊括9.2億美元的市場(chǎng)價(jià)值，未來(lái)5年間的年復(fù)合增長(zhǎng)率為7.3%，其中環(huán)境監(jiān)測(cè)更是在所有應(yīng)用領(lǐng)域中位列第三。

圖1： Yole Développement關(guān)于2014-2021年氣體傳感器市場(chǎng)營(yíng)收預(yù)測(cè)

MEMS氣體傳感器在消費(fèi)應(yīng)用領(lǐng)域的增長(zhǎng)更為迅速

根據(jù) Yole Développement’的分析，氣體傳感器很可能是下一個(gè)集成在智能手機(jī)或可穿戴設(shè)備的最佳選擇。消費(fèi)應(yīng)用正在推動(dòng)新的氣體傳感器發(fā)展，以減少成本、功耗和尺寸，尤其是采用MEMS技術(shù)的解決方案。氣體傳感器在消費(fèi)應(yīng)用的市場(chǎng)規(guī)模應(yīng)該會(huì)從2015年的1200萬(wàn)美元增加2021年的9500萬(wàn)美元。如果大規(guī)模在新型技術(shù)上使用，那么還將會(huì)有6000萬(wàn)美元的增長(zhǎng)。2015年至2020 年，其復(fù)合增長(zhǎng)率超33%。這一段時(shí)間氣體傳感器增長(zhǎng)率有望成為歷史上最高。所有這些跡象表明：氣體傳感器的市場(chǎng)開(kāi)始了。

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Yole Developpement最新報(bào)告指出，2015年氣體傳感器(Gas Sensor)在消費(fèi)性電子應(yīng)用市場(chǎng)的出貨量?jī)H約一百三十萬(wàn)顆，然而在未來(lái)智慧型手機(jī)與穿戴式裝置大量采用下，可望于2018年突破一億顆大關(guān)，并在2021年躍增至三億五千萬(wàn)顆。

氣體傳感器微型化、智能化和多功能化的發(fā)展趨勢(shì)

和其它傳感器一樣，氣體傳感器發(fā)展的趨勢(shì)也是微型化、智能化和多功能化。納米、薄膜技術(shù)等新材料制備技術(shù)的成功應(yīng)用為氣體傳感器實(shí)現(xiàn)新功能提供了條件。利用MEMS技術(shù)幫助實(shí)現(xiàn)傳感器尺寸小型化，進(jìn)而研究多氣體傳感器的集成以實(shí)現(xiàn)多功能化。而氣體傳感器與數(shù)字電路的集成則將成為實(shí)現(xiàn)智能化的必然途徑。小型化智能化的氣體傳感器將成為激活市場(chǎng)的新亮點(diǎn)。

國(guó)際巨頭順應(yīng)這一趨勢(shì)，Bosch已經(jīng)推出了小型化高集成度的氣體傳感器產(chǎn)品BME280， 它是一款集氣體傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器和溫度傳感器于一體的環(huán)境傳感器。

博世4合1環(huán)境傳感器：BME280

BME280的氣體傳感器可以檢測(cè)到涂料、辦公設(shè)備、清潔用品和家具等物品中含有的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）；氣壓傳感器能夠以±1m的精度來(lái)測(cè)量高度，可用于室內(nèi)的樓層檢測(cè)。

該傳感器還可通過(guò)開(kāi)關(guān)窗戶或通過(guò)控制空氣流量來(lái)監(jiān)控和管理室內(nèi)的空氣質(zhì)量；監(jiān)控個(gè)人健康狀態(tài)并提供改善個(gè)人健康狀況方面的建議；監(jiān)控家居自動(dòng)化和環(huán)境；以及獲取定制化的天氣預(yù)報(bào)

雖然該產(chǎn)品配備了四種傳感器，但外形尺寸僅有3 mm × 3 mm × 0.93 mm。BME280兼具I2C和SPI通訊接口。配有三種功率模式和過(guò)采樣率，這將便于設(shè)計(jì)人員輕松地將BME280應(yīng)用于不同應(yīng)用程序。

氣體傳感器的主流廠商

氣體傳感器生產(chǎn)企業(yè)主要集中在日本，歐洲和美國(guó)。氣體傳感器相關(guān)企業(yè)有英國(guó)城市技術(shù)公司（母公司為Honeywell）、日本Figaro、英國(guó)Alphasense、 Dynament煒盛科技等。

Honeywell子公司英國(guó)城市技術(shù)公司以電化學(xué)起家，同時(shí)涉足紅外和催化類氣體傳感器，其產(chǎn)品既包括O2、CO2、NO、NO2等較為常見(jiàn)氣體傳感器，也包括氰化氫，氯氣，聯(lián)氨等工業(yè)用氣的傳感器。城市技術(shù)每年生產(chǎn)超過(guò)一百五十萬(wàn)個(gè)傳感器，產(chǎn)品類別超過(guò)200種，生產(chǎn)的傳感器能夠檢測(cè)20種不同氣體。

Figaro氣體傳感器產(chǎn)品技術(shù)主要有半導(dǎo)體型（MOS）,電化學(xué)以及催化燃燒型氣體傳感器，廣泛用于工業(yè)，汽車，室內(nèi)空氣檢測(cè)以及科學(xué)測(cè)量等領(lǐng)域。除傳統(tǒng)技術(shù)外，F(xiàn)igaro還推出了結(jié)合了MEMS技術(shù)的金屬氧化物類型的室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器TGS8100。該傳感器是目前業(yè)界最小面積最低功耗的室內(nèi)空氣傳感器，可用于空調(diào)，空氣凈化機(jī)以及排氣扇等設(shè)備。

Figaro結(jié)合MEMS技術(shù)的氣體傳感器TGS8100

Alphasense是位于英國(guó)的氣體傳感器公司，主要產(chǎn)品是氧氣、有毒氣體和易燃?xì)怏w傳感器。該公司的傳感器技術(shù)涵蓋了電化學(xué)，催化，光學(xué)和半導(dǎo)體四大種類。

國(guó)內(nèi)方面，主要的氣體傳感器企業(yè)有煒盛科技、天津費(fèi)加羅（中日合資）、718所、重慶煤科院和山西騰星等。其中，煒盛科技是目前國(guó)內(nèi)唯一能生產(chǎn)半導(dǎo)體類、催化燃燒類、電化學(xué)類和紅外光學(xué)類等四大類氣體傳感器的企業(yè)。為國(guó)內(nèi)氣體傳感器絕對(duì)龍頭，占據(jù)60-70%銷售量。檢測(cè)氣體種類覆蓋絕大多數(shù)可燃?xì)怏w（甲烷、丙烷、氫氣等）和多數(shù)毒性氣體（一氧化碳、硫化氫、苯等），廣泛應(yīng)用于工業(yè)、礦業(yè)、航空航天、民用、商業(yè)等領(lǐng)域。

氣體傳感器生產(chǎn)廠家

1、ALPHASENSE(阿爾法)

總部：英國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：工業(yè)氣體檢測(cè)，環(huán)境監(jiān)控等

官網(wǎng)：www.alpha-sense.com

2、AMPHENOL(安費(fèi)諾)（收購(gòu)?fù)ㄓ茫?/p>

總部：美國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：嵌入式測(cè)試解決方案

官網(wǎng)：www.amphenol-sensors.com

3、AMS(APPLIED SENSOR)

總部：奧地利

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：高性能模擬IC和傳感器

官網(wǎng)：www.appliedsensor.com

4、BASELINE-MOCON

總部：美國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：氣敏元件，監(jiān)控設(shè)備生產(chǎn)研發(fā)

官網(wǎng)：www.baseline-mocon.com

5、CAMBRIDGE CMOS SENSORS

總部：劍橋

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：超低功耗微型化氣體傳感器

官網(wǎng)：www.ccmoss.com

6、CITY TECHNOLOGY(城市技術(shù)(霍尼韋爾))

總部：英國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：工業(yè)安全系統(tǒng)以及民用探測(cè)

官網(wǎng)：www.citytech.com.cn

7、CLAIRAIR

總部：英國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：非色散紅外NDIR氣體傳感器

官網(wǎng)：www.clairair.co.uk

8、Cubic Optoelectronics（四方光電）

總部：武漢

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：氣體傳感技術(shù)，氣體分析儀器

官網(wǎng)：www.gassensor.com.cn

9、DOVELET(戴維萊)

總部：深圳

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：半導(dǎo)體氣體傳感器

官網(wǎng)：www.szdovelet.com

10、DYNAMENT

總部：英國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：非色散紅外原理微型傳感器

官網(wǎng)：www.dynament.com

11、ELT SENSOR

總部：韓國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：NDIR傳感器，空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)

官網(wǎng)：www.eltsensor.co.kr

12、FIGARO(費(fèi)加羅技研)

總部：日本

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：半導(dǎo)體式氣體傳感器，模塊等

官網(wǎng)：www.figaro.co.jp/

13、FIS株式會(huì)社

總部：日本

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：半導(dǎo)體式氣體傳感器，模塊等

官網(wǎng)：www.fisinc.co.jp

14、Golden Scientific(高頓)

總部：日本

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：半導(dǎo)體式氣體傳感器，模塊等

官網(wǎng)：www.fisinc.co.jp

15、GSS(Gas Sensing Solutions)

總部：英國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：領(lǐng)先的二氧化碳(CO2)傳感器

官網(wǎng)：www.gassensing.co.uk

16、HONEYWELL(霍尼韋爾)

總部：美國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：收購(gòu)華瑞科學(xué)儀器

官網(wǎng)：http://sensing.honeywell.com/

17、ION SCIENCE(英國(guó)離子)

總部：英國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：PID/VOC傳感器探測(cè)儀器

官網(wǎng)：www.ionscience.com

18、IT Dr. Gambert GmbH

總部：德國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：氧傳感器

官網(wǎng)：www.it-wismar.de

19、KNC(Korea New Ceramics)

總部：韓國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：半導(dǎo)體式氣體傳感器

官網(wǎng)：www.newcera.co.kr

20、KWJ Engineering

總部：美國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：絲網(wǎng)印刷電化學(xué)傳感(SPEC)

官網(wǎng)：www.kwjengineering.com

21、MEMBRAPOR(盟巴玻)

總部：瑞士

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：氣體擴(kuò)散電極和電化學(xué)氣體

官網(wǎng)：www.membrapor.ch

22、MICRONAS(微開(kāi)半導(dǎo)體)

總部：瑞士

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：智能傳感器解決方案

官網(wǎng)：www.micronas.com

23、MOLsensor Gas Sensor

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：半導(dǎo)體式氣體傳感器

官網(wǎng)：www.molsensor.com

24、MURCO GAS DETECTION

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：Murco氣體傳感器(MGS)

官網(wǎng)：www.murcogasdetection.com

25、NEMOTO(根本特殊化學(xué))

總部：日本

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：半導(dǎo)體式氣體傳感器

官網(wǎng)：www.nemoto.co.jp

26、NENVITECH(森斯特)

總部：意大利

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：半導(dǎo)體式氣體傳感器

官網(wǎng)：www.nenvitech.com

27、OST(Oriental System Tech)（眾智）

總部：***

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：NDIR氣體傳感器

官網(wǎng)：www.orisystech.com

28、PEWATRON AG

總部：瑞士

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：氣體傳感器，傳感器模塊

官網(wǎng)：www.pewatron.com

29、SENKO

總部：韓國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：氣體檢測(cè)儀，氣體傳感器

官網(wǎng)：www.senko.co.kr

30、SenseAir（森爾）

總部：瑞典

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：紅外氣體傳感器

官網(wǎng)：www.senseair.com

31、SENSIRION（盛思銳）

總部：瑞士

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：SGPC10多像素氣體傳感器

官網(wǎng)：www.sensirion.com.cn

32、SGX Sensortech(原E2V)

總部：英國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：引領(lǐng)氣體傳感器及檢測(cè)技術(shù)

官網(wǎng)：www.sgxsensortech.com

33、SmartGas

總部：德國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：微型紅外氣體，SF6傳感器

官網(wǎng)：www.smart-gas.com

34、SOLIDSENS(速麗德(霍尼韋爾))

總部：德國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：固態(tài)電化學(xué)傳感器

官網(wǎng)：www.solidsense.de

35、Southland Sensing

總部：美國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：氧傳感器，分析儀

官網(wǎng)：www.sso2.com

36、SUSA TECHNOLOGY

總部：英國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：半導(dǎo)體式氣體傳感器

官網(wǎng)：www.susatech.com

37、SYNKERA

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：SMT封裝氣體傳感器

官網(wǎng)：www.synkerainc.com

38、UST Umweltsensortechnik（優(yōu)斯特）

總部：德國(guó)

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：氣體傳感器，溫度傳感器

官網(wǎng)：www.umweltsensortechnik.de

39、WINSEN(煒盛科技)

總部：鄭州

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：氣體傳感器應(yīng)用方案服務(wù)

官網(wǎng)：www.winsensor.com

40、SHARP（夏普）

總部：日本

主要產(chǎn)品領(lǐng)域：PM2.5粉塵傳感器

官網(wǎng)：www.sharp.cn

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)傳感器的需求必然大增，但是技術(shù)性能要求也將會(huì)提高。展望氣體傳感器發(fā)展前景，日益多元的應(yīng)用將創(chuàng)造更加龐大的市場(chǎng)規(guī)模。