1. 写在前面：总览行业整体状况及业内知名公司经营现状，四大方面深入探究行业前景

传感器技术与通信技术、计算机技术并称现代信息产业的三大支柱，是当代科学技术发展的 重要标志之一。21 世纪以来，传感器逐渐由传统型向智能型方向发展，传感器市场也日益繁 荣。根据赛迪顾问数据，2020 年，全球传感器市场规模达到 1606.3 亿美元，智能传感器市场规模达到 358.1 亿美元，占总体规模的 22.3%。

据赛迪顾问数据，2016 年至 2019 年间，我国传感器市场规模不断增长，2018 年中国传感 器市场规模达到 1942.3 亿元，同比增长 15.1%，2020 年中国传感器市场规模将突破 2500 亿元，2021 年将增至 2951.8 亿元，增速达到 17.6%。

据赛迪顾问数据，在 2020 年全球智能传感器产业结构中，美国智能传感器产值占比***高， 达到 43.3%，欧洲次之，占比 29.7%，欧美成为全球智能传感器主要生产基地，占比超过 70%，而亚太地区（如中国、印度等）仍将保持较快的增速。

传感器产品种类繁多，可以根据不同的分类标准，如被测量、技术原理、敏感材料、应用领域、使用目的等进行分类。例如，根据传感器感知外界信息所依据的基本效应可将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器；根据测量的用途不同可将传感器分为温度传感器、 压力传感器、流量传感器、气体传感器、光学传感器、惯性传感器等。

超声波传感器是传感器产品的一个重要分支，在传感器产业中占比较大，超声波传感器具有 精度高、灵敏度高、适应性强以及成本低等诸多优势，使其成为短距离感测条件下的不二之选。随着产品的不断升级和下游行业的持续增长，超声波传感器行业未来的发展前景十分广 阔。我们通过对超声波传感器行业整体发展状况和业内知名公司经营情况进行研究，分别从 产品种类及发展历程、超声波传感器优劣势、行业增长逻辑、市场增长空间这四大方面进行 梳理，对超声波传感器行业的现状及未来发展前景进行了深入分析。

2. 思考一：何为超声波传感器？产品有哪几种类型？

2.1. 发展历程：1922 年***提出超声波定义，20 世纪开始广泛应用于各行业

相比于红外线和紫外线等光学方法，超声波的起步较晚，只有短短不到 100 年的历史。早在 18 世纪，意大利传教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠靠一种人类 听不到的尖叫声（即超声）来确定障碍物。蝙蝠发出超声波后，靠返回的回波来确定物体距 离、大小、形状和运动方式。自 19 世纪末到 20 世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压 电效应之后，人们找到了利用电子学技术产生超声波的办法，从此迅速揭开了发展与推广超 声技术的历史篇章。1922 年，超声波的定义***被提出，超声波成为一个全新的概念，德国出现了首例超声波治疗的发明***。

超声波在被发现后开始在各行业得到了广泛的应用。1929-1935 年，前苏联科学家 sokol 开 始应用超声波探测金属物体；1931 年，科学家 Mulhauser 开始应用超声探测固体中的裂痕； 科学家 Fireatone 和 Simons 分别于 1940 年和 1945 年发明了超声回波示波器。到了二战期 间，人们利用超声波的回波形状和振幅来对潜水艇进行探测。超声在医学上的应用开始于 20 世纪 20 年代至 30 年代，超声诊断的研究始于 20 世纪 40 年代，40 年代末期超声治疗在欧 美兴起，研究人员纷纷将其有关超声波的研究成果应用于诊断胆石、乳房肿块和肿瘤等。

随着云计算、5G、大数据、AL 技术以及物联网技术的发展，智能传感器和智能传感技术逐 渐被提及起来，大量的可穿戴式设备中含有多种生物以及环境智能感应器，用以采集人体及环境参数，实现对穿戴者运动健康的管理，其传感器更高的精度使得设备更加可靠。

超声波传感器是一种无需物理接触即可通过空气测量从传感器到物体距离的设备，其通过向 被测物体发射高频声波(也称为超声波声波)来计算距离——接收反射的声波并计算从发射源 发射到接收源之间的返回之间的时间，然后测量出距离。

2.2. 整体分类：根据检测模式、使用环境、材料等分类，超声波传感器种类繁多

超声波传感器的种类繁多，根据检测模式可分为收发一体型、收发分体型两种，根据结构来 分类可分为高频型、开放型和防水型三种，根据材料可分为压电式（电致伸缩式）和磁致伸 缩式，根据使用环境还可分为气体中的超声波传感器和液体中的超声波传感器。

压电式（电致伸缩式）超声波传感器

压电式超声波传感器是利用压电材料的压电效应原理来工作的超声波传感器，常用的敏感元 件材料主要有压电晶体和压电陶瓷。根据正、逆压电效应的不同，压电式超声波传感器分为 发生器(发射探头)和接收器(接收探头) 两种，根据结构和使用的波型不同可分为直探头、表 面波探头、兰姆波探头、可变角探头、双晶探头、聚焦探头、水浸探头、喷水探头和专用探头等。

压电式超声波发生器是利用逆压电效应的原理将高频电振动转换成高频机械振动，从而产生 超声波。当外加交变电压的频率等于压电材料的固有频率时会产生共振，此时产生的超声波 ***强。压电式超声波传感器可以产生几十千赫到几十兆赫的高频超声波，其声强可达几十瓦 每平方厘米。压电式超声波接收器是利用正压电效应原理进行工作的。当超声波作用到压电 晶片上引起晶片伸缩，在晶片的两个表面上便产生极性相反的电荷，这些电荷被转换成电压 经放大后送到测量电路，***后记录或显示出来。压电式超声波接收器的结构和超声波发生器 基本相同，有时就用同一个传感器兼作发生器和接收器两种用途。

典型的压电式超声波传感器结构主要由压电晶片、吸收块(阻尼块)、保护膜等组成。压电晶 片多为圆板形，超声波频率与其厚度成反比。压电晶片的两面镀有银层，作为导电的极板， 底面接地，上面接至引出线。为了避免传感器与被测件直接接触而磨损压电晶片，在压电晶 片下粘合一层保护膜。吸收块的作用是降低压电晶片的机械品质，吸收超声波的能量。

磁致伸缩式超声波传感器

铁磁材料在交变的磁场中沿着磁场方向产生伸缩的现象，称为磁致伸缩效应。磁致伸缩效应 的强弱即材料伸长缩短的程度，因铁磁材料的不同而各异。镍的磁致伸缩效应***大，如果先 加一定的直流磁场，再通以交变电流时，它可以工作在特性***好的区域。磁致伸缩传感器的 材料除镍外，还有铁钻钒合金和含锌、镍的铁氧体。它们的工作效率范围较窄，仅在几万赫 兹以内，但功率可达十万瓦，声强可达几千瓦每平方毫米，且能耐较高的温度。

磁致伸缩式超声波发生器是把铁磁材料臵于交变磁场中，使它产生机械尺寸的交替变化即机 械振动，从而产生出超声波。它是用几个厚为 0.1-0.4mm 的镍片叠加而成，片间绝缘以减少 涡流损失，其结构形状有矩形、窗形等。磁致伸缩式超声波接收器的原理是：当超声波作用 在磁致伸缩材料上时，引起材料伸缩，从而导致它的内部磁场(即导磁特性)发生改变。根据 电磁感应，磁致伸缩材料上所绕的线圈里便获得感应电动势。此电势送到测量电路，***后记 录或显示出来。

本文摘自：网络 日期：2022-02-22
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