一、行业相关定义
应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。电阻应变片则是其最常采用的传感元件。它是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件。
电阻应变片一般由敏感栅、基底、引线、盖片等组成。敏感栅由直径为0.01-0.05mm、高电阻系数的细丝弯曲而成栅状,它实际上是一个电阻元件,是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。敏感栅用粘合剂将其固定在基底上。基底的作用应保证将构件上应变准确地传递到敏感栅上去。因此它必须作得很薄,一般为0.03-0.06mm,使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起。另外它还应有良好的绝缘性能、抗潮性能和耐热性能。基底材料有纸、胶膜、玻璃纤维布等。纸具有柔软、易于粘贴、应变极限大和价格低廉等优点,但耐温耐湿性差,一般工作温度低于70℃下采用。为了提高耐湿耐久性和使用温度,可浸以酚醛树脂类粘合剂使用温度可提高至180℃,且时间稳定性好,适用于测力等传感器使用。胶膜基底是由环氧树脂、酚醛树脂、聚脂树脂和聚酰亚胺等有机粘合剂制成的薄膜,胶膜基底具有比纸更好的柔性、耐湿性和耐久性,且使用温度可达100-300℃。玻璃纤维布能耐400-450℃高温,多用做中温或高温应变片基底。引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接,一般由0.1-0.2mm低阻镀锡铜丝制成,并与敏感栅输出端相焊接。
在测试时,将应变片用粘合剂牢固地粘贴在被测试件的表面上,随着试件受力变形,应变片的敏感栅也获得同样的变形,从而使其电阻随之发生变化,而此电阻变化是与试件应变成比例的,因此如果通过一定测量线路将这种电阻变化转换为电压或电流变化,然后再用显示记录仪表将其显示记录下来,就能知道被测试件应变量的大小。
二、行业发展历程回顾
国内应变式传感器行业的发展历程可以从以下几个阶段来看:
20世纪50年代至70年代:中国应变式传感器行业的起步阶段,主要以国有企业为主进行生产和研发,产品技术水平较为初级。
80年代至90年代:随着改革开放的深入和市场经济的发展,国内应变式传感器行业得到了进一步发展,成立了许多民营企业和外资企业,产品质量和技术水平得到提升,应用领域也逐渐多元化。
21世纪以来:随着科技的不断进步和经济的腾飞,国内应变式传感器行业得到了迅猛的发展。国内的一些高校和科研机构加强了对传感器的研发和创新,各种新型的应变式传感器不断涌现,应用范围在不断扩大。同时,国内传感器企业也在技术和质量上不断提升,逐渐成熟和专业化。
资料来源:观研天下数据中心整理
根据观研报告网发布的《中国应变式传感器行业发展深度分析与投资前景研究报告(2023-2030年)》显示,目前,在石油化工、航空航天、冶金、机械机电、轨道交通等领域,国产应变式传感器已经逐渐替代进口产品,具有广阔的市场前景。未来,随着人工智能、物联网等科技的发展,应变式传感器产业发展的空间和机会将更加广阔。
三、行业市场发展现状
1、市场规模
随着应用领域不断扩展,我国对于传感器行业愈加重视。2021 年 12 月 31 日出台的《计量发展规划(2021—2035 年)》明确提出,加快量子传感器、高端图像传感器、高速光电传感器等传感器的研制和应用,开展智能传感器、微机电系统(MEMS)传感器等关键参数计量测试技术研究,提升物联网感知装备质量水平。在 2022 年 1 月发布的《“十四五”数字经济发展规划》中明确提出,瞄准传感器、量子信息、网络通信等战略性、前瞻性领域,提高数字技术基础研发能力。
在市场层面,随着需求和应用领域的持续拓展,传感器行业市场规模不断扩大。伴随着我国智慧化、数字化转型加快推进,生产、生活各领域对传感器的需求持续升级。力学、光电、流量、气体、温湿度、3D 视觉等各类传感器的市场规模不断提升。随着测力传感器及称重传感器应用领域不断扩大,我国应变式传感器行业市场发展前景将不断向好。
数据显示,2021年我国应变式传感器市场规模为26.4亿元,较上年同比增长15.18%;2022年我国应变式传感器市场规模为30.57亿元,较上年同比增长15.8%。
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2、供应规模
应变式传感器产量随需求量增加而增长。2018-2022年,我国应变式传感器产量由666.4万只增长至1122.5万只。总体来看,目前国内应变式传感器产量小于需求量,医疗、航空航天等领域应变式传感器产品供给能力较弱。
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目前中国应变式传感器行业是一个比较成熟的市场,国内应变式传感器市场上有着众多的厂商参与。这些厂商的规模和实力参差不齐,但大部分都可以提供基本的应变式传感器产品。由于应变式传感器应用于各个行业领域,因此产品规格较为丰富,面向不同的市场和用户提供不同的规格尺寸和性能的产品。
近年来,在中低端应变式传感器产品中由于市场竞争激烈,厂商之间的价格战比较激烈。这也导致一些厂商为了降低成本,会选择使用低成本材料和工艺,进一步以牺牲产品的品质和性能。
总体来说,中国应变式传感器行业中低端产品的供应特点非常突出。市场上有着众多的厂商和产品种类,价格也相对较为便宜。
3、需求规模
中国应变式传感器市场需求空间较大,应用领域涉及到机械、电子、冶金、化工、航天等多个领域,涉及范围广泛。不同行业对应变式传感器的需求也不尽相同,如冶金行业对应变式传感器的耐高温和耐腐蚀性能要求高,在环保行业中,对应变式传感器的低误差和高稳定性要求高。
随着工业自动化水平不断提高,对应变式传感器的需求也日益增加。应变式传感器具有高精度、高灵敏度和高稳定性的特点,可应用于自动化生产线中的监测和控制,从而提高生产效率和质量。国家在加强工业自动化方面的政策支持,加速了市场向自动化转型。这也促进了应变式传感器市场的需求,因为这种传感器能够适应自动化生产的高效、精准、稳定的要求。
应变式传感器可应用于节能环保领域,如可利用应变式传感器监控机器的耗电情况,做出有效的调整和优化,降低能耗;也可应用于环境监测,如利用应变式传感器检测大气污染,水质等数据。随着能效标准的提高,节能型应变式传感器成为市场需求的重点。同时,随着全球环保要求的提高,环保型应变式传感器的市场需求也在不断增加。
根据数据,2021年我国应变式传感器需求量为1032.1万只,较上年同比增长14.6%;2022年我国应变式传感器需求量为1211.2万只,较上年同比增长17.35%。
资料来源:观研天下数据中心整理(WWTQ)

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