Сенсорные технологии 2022.  
Ассоциация датчиков и измерительных технологий AMA.
Под редакцией проф. Роланда Вершутски, Дармштадтский технический университет, институт электромеханических конструкций.
 

Предисловие.
Исследование «Сенсорные технологии 2022» опубликовано Ассоциацией датчиков и измерительных технологий AMA. Исследование произведено членами Научного совета АМА и небольшими инновационными фирмами, представляющими новые технологии. Научный совет АМА в настоящее время объединяет около 70 институтов. Впервые исследование было опубликовано в 2010 году и впоследствии существенно дополнялось.

Сенсорика развивается, постоянно создаются новые компании, исследуются новые материалы, используются новые технологии, сенсоры модифицируются и находят новые применения.

Сенсорная и измерительная техника в Германии представлены преимущественно компаниями среднего размера. Более 400 из этих компаний объединены в Ассоциацию датчиков и измерительных технологий AMA. Совокупно компании создают около 100 000 рабочих мест, ведут прямые продажи на несколько десятков миллиардов евро и демонстрируют значительный рост продаж и числа сотрудников. Сенсорная технология является ключевой технологией для конкурентоспособности многих машин, систем и транспортных средств, значения которых, в конечном итоге, существенно выше, чем у самих датчиков.
 

Часть А.  Требования к сенсорной технике, общие тенденции развития.

Раздел А 1.  Сенсорная промышленность в Германии.

Сенсорная промышленность оказалась ключевой технологией для такой промышленно развитой страны, как Германия. Международная конкурентоспособность в машиностроении, технологических процессах, автомобилестроении, бытовой технике зависит от использования современных датчиков.

В 2010 году мировой рынок сенсоров оценивался примерно в 100 млрд. $ США с темпами роста от 5 до 10 % в год. Таким образом, этот мировой рынок датчиков вырастет примерно до 150 миллиардов долларов в 2015 году, а затем превысит 200 млрд. $ к 2020 году.

Поскольку датчики используются на многих разнообразных рынках, их рынок относительно стабилен. Основные потребители:

-в автомобильной электронике,
-в машиностроении,
-в производстве транспортных средств (автомобили, железнодорожный транспорт, корабли, самолеты),
-в технологическом оборудовании,
-в автоматизации производства, в технологии измерения окружающей среды,
-в лабораторной измерительной технике,
-в технике для энергетики,
-в электроприборах,
-в устройствах безопасности,
-в медицинской технике и технологии,
-в строительной технике,
-в бытовых товарах (смартфоны, планшеты, телевизоры, разнообразная бытовая техника и т.д.)

и многие другие виды использования.

Однако, существуют также угрозы, связанные с новыми техническими разработками, в частности, с новыми интернет-технологиями, например, для потребительских приложений.

                                                                                   Доли продаж по отраслям
                          (мировой рынок гражданской продукции без сенсорных панелей и интеллектуальных расходомеров):

                          

Анализ долей рынка на рисунке выше показывает, что крупнейшими рынками с точки зрения продаж являются автомобилестроение, информационные технологии и строительные технологии. Там требуются большие объемы по низким ценам, и существует жесткая международная конкуренция. Этот рынок, в основном, обслуживается крупными компаниями.

Кроме того, существует множество других рынков, на которых требуются адаптированные, высококачественные сенсорные технологии в средних и малых количествах: здесь требуются высокие точности и поэтому цены выше. Эти рынки являются прерогативой небольших и средних компаний. Об этом свидетельствуют результаты опроса членов АМА по их рынкам сбыта.
Здесь доминируют машиностроение и технологические процессы, измерительная техника, автомобильная промышленность (в частности, устройства для наиболее сложных и качественных автомобилей), химическая отрасль и медицинская техника, как показано на рис. А1-2.

                                                         В какие три сектора ваша компания поставляет свою продукцию ?
                                                                      (Максимум три сектора на одного респондента.)
                                                                  Результат опроса участников AMA, январь 2017 года:

                                    

В частности, на этих рынках малые и средние предприятия (МСП) могут предложить чрезвычайно большое количество различных решений для измерительных задач своих клиентов. Если возникают новые задачи или требования, МСП могут быстро реагировать. Это та область, в которой можно успешно создавать стартапы компаний.

Эти узкоспециализированные сенсорные компании часто предлагают свою продукцию по всему миру в своих сегментах рынка. Таким образом, сенсорная промышленность является важным фактором для найма высококвалифицированных специалистов в Германии.

Рынок сенсорных технологий очень неоднороден и сильно сегментирован. Датчики предлагаются для более, чем 100 измеряемых величин, как показано на рис. A1-3.
                 

Раздел  A 2.   Глобальные вызовы технологическому развитию.

К глобальным вызовам относятся:

· Рост населения Земли. В 1960 году оно превысило 3 миллиарда человек, в 2000 году — 6 миллиардов, а с момента последнего исследования в 2010 году — 7 миллиардов человек. В настоящее время (2015 г.) население мира увеличивается примерно на 80 миллионов человек в год, и ожидается, что этот рост снизится до 50 миллионов человек в год, примерно, после 2040 года. Здесь появляются новые рынки для многих продуктов, включая датчики.
· Больше людей живет в больших городах, в настоящее время более 50% населения мира. Всё это необходимо «снабжать» многими вещами повседневной жизни, включая еду, воду, энергию, телевидение и развлечения. Даже утилизация мусора, сточных вод или растущий трафик — всем этим нужно управлять и организовывать, сводя к минимуму потребление энергии. Эта деятельность резко возрастёт в будущем и должна завершиться «умными городами». Это приводит к появлению множества новых областей деятельности для датчиков и измерительной техники.
· В наших регионах происходит старение населения. Соответственно меняются деятельность и потребности людей.

Политические факторы в Германии включают европейские и федеральные политические нововведения, например,

· Законодательство о возобновляемых источниках энергии,
· Высокотехнологичная стратегия Федерального министерства образования и науки,
· Деятельность исследовательских организаций, таких как институты Гельмгольца, институты Фраунгофера, Немецкий исследовательский фонд и другие.

Необходимо также учитывать основные технологические разработки, такие как
· Появление Интернета более десяти лет назад и быстрое распространение мобильных потребительских устройств и сопутствующих услуг.
· Индустрия 4.0.
· Новые разработки, такие как микро-нанотехнологии.
· Развитие технологии от датчиков к интеллектуальным системам.

Сегодня Германия является мировым лидером в области промышленных датчиков и исполнительных механизмов, основанных на новых технологиях. Помимо нескольких глобальных корпораций, рынок, в основном, характеризуется средними и малыми компаниями. Высокий потенциал подготовки кадров на предприятиях, в колледжах и университетах обеспечивает будущее квалифицированных, узкоспециализированных квалифицированных рабочих и инженеров. Это развитие было ускорено разумным и долгосрочным финансированием со стороны федерального правительства и правительств земель.

С планом действий по реализации Стратегии высоких технологий до 2020 года федеральное правительство преследует амбициозные цели в десяти будущих проектах, таких как «Умные города», «Умные сети» и «Умные фабрики». Германия должна позиционироваться как ведущий рынок, как поставщик и пользователь новых перспективных технологий, например, для промышленного производства. С этой целью необходимо укреплять сотрудничество между промышленностью, университетами и научно-исследовательскими институтами. В центре внимания должны быть малые и средние компании и стартапы.

Стратегия фокусируется на шести приоритетных задачах на будущее:
· Цифровая экономика и общество – используйте возможности цифровизации для процветания Германии.
· Устойчивое управление и, таким образом, производство и потребление энерго- и ресурсосберегающим, экологически безопасным и социально ответственным образом.
· Инновационный рабочий мир – творческие идеи и экономические инновации являются основой современного рабочего мира.
· Здоровый образ жизни – исследования для активной и самостоятельной жизни.
· Интеллектуальная мобильность – виды транспорта работают вместе эффективно и продуктивно.
· Гражданская безопасность – плавное взаимодействие сложных систем и инфраструктур, а также защита частной жизни.

В промышленном производстве происходит фундаментальный сдвиг парадигмы от централизованного к децентрализованному, автономному управлению с целью очень гибкого производства индивидуализированных, «очищенных» в цифровом виде продуктов и услуг.

Классические отраслевые границы исчезают, появляются новые всеобъемлющие сферы деятельности и формы сотрудничества. Меняются процессы создания стоимости, реорганизуется разделение труда.

Чтобы иметь возможность противостоять глобальным вызовам, требуется более широкое межотраслевое и междисциплинарное сотрудничество между бизнесом и наукой. Это также относится к области поперечного сечения информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), датчиков и измерительной техники.

Современные микросистемы, состоящие из датчиков и электроники, теперь объединены в сеть, являются самодостаточными и интеллектуальными и представляют собой гораздо больше, чем просто компонент. Они превратились в независимые узлы в интеллектуальных системах, таких как сенсорные сети.           
                   

Ещё одна очень важная особенность - это обеспечение специальных требований защиты, предъявляемых датчиками. Это включает в себя конкретные требования в зависимости от конкретного варианта использования:
· воздействие окружающей среды,          
· вибрационное и ударное воздействие,           
· защита от внешних воздействий, например, защита от внешних предметов,           
· взрывозащищённость, а также  
· защита от электромагнитных полей.

Соответствие этим требованиям подтверждается международными сертификатами для производителей датчиков.

Обеспечение этих конструктивных особенностей, стойкости датчиков потребует существенных времени и затрат в рамках разработки датчика. Поэтому уже на начальном этапе проектирования следует учитывать и закладывать необходимые специфичные требования. В противном случае, трудозатраты на доработку будут дорогостоящими.

Дополнительные особенности возникают при внедрении проекта «Индустрия 4.0».
Здесь, независимо от области применения, требуются датчики со значительно расширенным набором функций. Это приведёт к широкому переходу на интеллектуальные датчики не только в измерении параметров техпроцессов, но и в других областях применения, таких как машиностроение, транспортные средства и медицинские технологии.

Впервые в 1984 году компания Honeywell представила так называемый интеллектуальный датчик
давления (Smart Sensor ST300) как компактный измерительный преобразователь для технологии измерения параметров технологических процессов. В датчике после первичной аналоговой обработки сигнала происходит расширенная цифровая обработка во встроенной электронике датчика. Это позволило провести расширенную коррекцию систематических ошибок измерения температуры и статического давления на основе кремниевого чувствительного элемента.
Этот подход в сочетании с дополнительными функциями, такими как анализ тенденций, самоконтроль и самоадаптация, также является стандартом для менее дорогих датчиков в разных областях применения.

Кроме того, в новом поколении датчиков (Sensor 4.0) основное внимание уделяется следующим основным требованиям:
· Обеспечение расширенной функциональности датчиков за счёт интегрированного анализа и хранения данных. Датчик выдаёт 
  не только данные в режиме реального времени, но и предоставляет информацию, которая уже была обработана.
· Расширение сети датчиков через открытые глобальные сети, как беспроводные, так и проводные.
· Беспроводное встраивание датчиков в мир киберфизических систем с помощью данных и услуг, доступных по всему миру.
· Обеспечение высокого уровня безопасности. В условиях глобальных сетей безопасность становится доминирующей темой.
· Другие проблемы, связанные с вопросами глобальной стандартизации, малой мощности, экономии энергии и снижения затрат.

Поэтому для разработчиков и производителей датчиков цифровизация окружающей среды должна восприниматься как вызов,
но также и как возможность.
 

Раздел  A 6.   
Сравнение международной исследовательской и опытно-конструкторской деятельности.

При разработке корпоративных стратегий очень полезно предвидеть предстоящие технологические и рыночные изменения. Хотя среди экономистов и исследователей в области инноваций нет единого мнения относительно количественной интерпретации патентной статистики, они, тем не менее, дают ценные указания относительно важности исследований и разработок и, следовательно, технологических изменений на рынке, которые следует ожидать со стороны поставщиков в краткосрочной и среднесрочной перспективе.                                                                             

                    

Для некоторых величин корреляции легко обнаружить и интерпретировать. Например, в период с 2000 по 2016 год ежегодное количество международных патентных публикаций в рамках Договора о патентном сотрудничестве (“РСТ”) выросло на 164 процента, примерно, с 80 000 до 210 000 патентных публикаций в год.
Доля этих публикаций из Европы или Северной Америки в совокупности увеличилась примерно на 70 процентов за этот период, а количество публикаций из Азии - примерно на 800 процентов. Различия в развитии регионов коррелируют с впечатляющим развитием и присутствием на рынке корейских и китайских поставщиков технологий. После того как в 2000 году азиатские заявители опубликовали 12% патентов по всему миру, к 2016 году их доля выросла до 44% – правдоподобное отражение глобального технологического и экономического значения этого региона, смотрите рис. A6-1.

              

Очень сложно сделать чёткие количественные выводы на основе частоты выдачи патентов, поскольку они часто зависят от политических требований. Тем не менее, они позволяют сделать сравнительные качественные заключения о предмете и важности тем НИОКР.

Для этой цели в Таблице A6-1 и Таблице A6-2 представлены “Топ-5” областей международных патентных публикаций за 2000 и 2016 годы, сгруппированных по технологическим областям и отсортированных по частоте. В число пяти наиболее часто патентуемых технологических областей во всем мире в 2000 году вошли области биологической инженерии, медицинской инженерии, химической инженерии, фармацевтической инженерии и компьютерных технологий.

С тех пор, за исключением медицинских технологий, эти направления были вытеснены новыми направлениями. В 2016 году к этим новым лидерам добавились цифровые коммуникационные технологии, электрические машины и приборы, а также измерительная техника. Таким образом, с 2013 года количество международных патентных публикаций в области измерительной и испытательной техники превышает количество патентов в области фармацевтической техники.

          
 

Дальнейшая дифференциация международных патентных публикаций возможна в рамках подраздела измерительной и контролирующей техники. Для этого на рис. A6-2 сравнивается количество опубликованных патентов в 2000 году с количеством патентов в 2016 году, отсортированных по количеству публикаций. С большим отрывом наиболее распространенной является техника измерения свойств материалов. Это включает в себя все агрегатные состояния, т.е. твердое, жидкое и газообразное. Очевидно, что при таких размерах участники имеют большой неиспользованный потенциал в области технологий измерений и испытаний.
Таким образом, в среднесрочной перспективе ожидается значительный технический прогресс и движение на рынке, особенно в области измерения свойств материалов.
 

Ясно видно, что технологии в этой области еще не достигли уровня зрелости технологий в других областях. Таким образом, здесь можно ожидать как технологических, так и рыночных изменений.

Регионы не оценивают все технологии одинаково, что рассматривается как сдвиг в соотношении технологий и показателей. Таблица A6-3 суммирует это для регионов Европы, Северной Америки и Азии. Это особенно заметно по геофизическим показателям, которые занимают второе место в Северной Америке по весу, в то время как в Азии они занимают только 12-е место. Это можно рассматривать как результат геологоразведочных работ, направленных на открытие и новую добычу природных ресурсов, таких как нефть и газ, североамериканскими компаниями.

            

Анализ патентных публикаций в период 2000 – 2016 гг. по двум разделам:
= измерение температуры, количества тепла,
= измерение силы, механического напряжения, крутящего момента, работы, механической мощности, механического КПД или
   давления жидкостей

показывает, что Европа является самым продуктивным регионом в мире по эти двум подразделам.
Это свидетельствует о том, что по этим показателям существует европейское технологическое лидерство.
 

Часть В. Тенденции развития датчиков.

Раздел В 1. Классификация датчиков, инструментарий, измеряемые значения.

В 1.
Термин «сенсор» за последние годы существенно изменился. Если первоначально датчиками назывались только простые чувствительные элементы, то сегодня они всё чаще представляют собой измерительные устройства, находящиеся на разных стадиях интеграции.
Поэтому предыдущие термины, такие как преобразователь, датчик, усилитель-преобразователь, преобразователь, измерительное устройство, в этом анализе полностью заменяются словом «датчик» или «сенсор». Конечно, важно отметить, что «сенсор» имеет разную степень интеграции и функциональной наполненности.
 

В 1.1. Функциональные структуры датчиков.

В 1.1.1. Датчик как система передачи.
Для описания взаимосвязи между измеряемой величиной μ (t), величиной электрического выхода u (t) и величинами помех, действующих на цепь сигналов в датчике, датчик, независимо от его конструкции, можно рассматривать как систему передачи, как показано на рисунке B1.1.

        
      
 

Связь между электрической выходной величиной u(t) датчика и измеряемой величиной μ(t) для случаев статических измерений описывается коэффициентом передачи или чувствительностью B₀ и приведёнными статическими погрешностями Fi, связанными с номинальным выходным сигналом. В практике измерений абсолютные погрешности обычно называют отклонениями от статической выходной характеристики датчика. Отклонения могут быть систематическими или случайными. Случайные отклонения (воспроизводимость) определяют точность (то есть неопределенность измерения согласно DIN V ENV 13005) датчика, поскольку они не могут быть компенсированы.

В случае динамических измерений поведение передачи описывается передаточной функцией B(ω), зависящей от времени или частоты. Статическими отклонениями обычно пренебрегают при экспериментальном определении погрешностей. Это предположение оправдано, поскольку динамические отклонения значительно больше.

В 1.1.2. Структуры датчиков.
В зависимости от степени интеграции электроники можно выделить три элемента в структуре обработки сигнала датчиком
(рис. В1-2):
Чувствительный элемент воспринимает фактическую измеряемую величину и характеризуется принципом действия (физического преобразования). Происходит аналоговое преобразование измеряемой величины в промежуточную величину, которую можно использовать электрически, например, изменение сопротивления (ΔR), ёмкости (Δc), индуктивности (ΔL), частоты (Δf)
или заряда (ΔQ).
       

Первичная электроника преобразует промежуточные значения в выходной аналоговый электрический сигнал, устойчивый к помехам и адаптированный к следующему АЦП, например, напряжение u (t) или ток i (t). Во вторичной электронике преобразование в цифровой сигнал u *(t) сначала осуществляется с помощью адаптированных аналогоцифровых преобразователей (АЦП). Высокоинтегрированные схемы, такие как микроконтроллеры или жёстко программируемые схемы (PLD), обеспечивают теперь возможную расширенную цифровую обработку сигналов, такую как исправление ошибок, фильтрация, самоадаптация, самоконтроль.

В связи с распространенными в настоящее время возможностями интеграции эти три базовых компонента вместе называются „датчиком“, иногда также „сенсорной системой“. Относительно последнего термина следует отметить, что он используется в зависимости от контекста и всё чаще используется также для объединения сигналов „датчиков“, для сбора различных измерений, например, в мониторинге состояния (Condition Monitoring).

В 1.2. Измеряемые величины.
Ниже описываются современное состояние, инновации последних лет и оригинальные подходы к разработкам в области некоторых измеряемых величин, описываются потенциальные преимущества и уже реализованные применения.

Всё это основано на богатом опыте институтов и партнёров Научного совета АМА, а также некоторых компаний-производителей датчиков. Подробно обсуждаются следующие вопросы:

= Физические измерения:
  - электромагнитные измерения,
  - механические измерения,
  - оптические измерения, пирометрия,
= Химические и медицинские измерения.

На примерах показано, как возникают совершенно новые требования и области применения датчиков. Обычно для этого требуется комплексное сочетание инновационных датчиков, систем управления, миниатюризации компонентов и интеграции (рис. В1-2).
Эти и другие нововведения отнесены к соответствующим главам измерений:
·  Магниторезистивные датчики, бесконтактное позиционное измерение электропроводности, высокочувствительные магнитометры, сверхширокополосные датчики для бесконтактного позиционного измерения диэлектрических свойств описаны в главе  B 2.1 “Электромагнитные измерительные параметры”.
·  Прогнозное техническое обслуживание (мониторинг состояния) и сенсорные системы для контроля воздушных линий электропередачи описаны в главе  B 2.2 “Механические измерительные приборы”.
·  Пирометрия - бесконтактные системы измерения температуры и цвета с использованием изображения описаны в главе B 2.3 “Оптические измерения”.
· Системы управления вентиляцией
описаны в главе B 3.1 “Химические измерения и медицинские микродатчики” и
описаны в главе B 3.2 “Медицинские измерения”.

Сенсорные технологии являются постоянным источником инноваций, которые обычно возникают в результате сотрудничества между университетами и промышленностью и часто приводят к созданию новых компаний. Это особенно заметно в проектах, связанных с ежегодной премией за инновации, объявляемой Научным советом АМА на выставке SENSOR + TEST. Награды за инновации с 2010 по 2016 год обобщены в главе B 4 и упорядочены в соответствии с измеряемыми величинами:

Электромагнитные измерения
· Высокоинтегрированный датчик Холла (ASIC) для энергонезависимых абсолютных датчиков вращения (углового положения).

Механические измерения
· Магнитные, зондовые измерения давления жидкости в растениях компании ZIM

Оптические измерения
· Стеклянные чувствительные элементы: оптоволоконное позиционирование сердечных катетеров
· Сверхточные измерения частоты с помощью кристаллических полупроводниковых зеркал.
· TWI – быстрое и гибкое измерение асферических поверхностей и поверхностей произвольной формы
· Оптический микрофон без мембраны
· 3D-сканирующий лазерный виброметр-микроскоп
· HoloTop и HoloFlash – 3D-датчики с многоволновой голографией

Химические и медицинские измерения
· Магнитная проточная цитометрия
· Система внутриушных датчиков для измерения жизненно важных параметров.

B 2. Измерения физических величин.
B 2.1. Электромагнитные измерения.
Используемые здесь датчики чувствительны к напряженности электрического поля E, напряженности магнитного поля H, плотности магнитного потока B, а также к параметрам материала, которые характеризуются взаимодействиями в электрическом поле (ε), в магнитном поле (μ) и с удельной проводимости σ. Электрические измеряемые величины тока и напряжения могут быть выведены из размеров поля.

Кроме того, в этот класс также входят датчики электромагнитных волн, причём, согласно общепринятому соглашению, диапазоны частот видимого света относятся к области оптических и фотонных датчиков и измерительной техники, которые рассматриваются отдельно в главе B 2.3.

Важным классом датчиков являются магнитометры. Они используются для измерения магнитных величин. Если они подходят для точечных измерений, они предпочтительно регистрируют величину или компоненты вектора плотности магнитного потока.
Современный уровень техники характеризуется возможностями датчиков Холла, а также магниторезистивными датчиками.

Феррозондовые датчики хорошо зарекомендовали себя и широко используются для обеспечения высокой точности. Датчики магнитного поля приобретают все большее значение благодаря их использованию в неразрушающем тестировании материалов и контроле качества.

Если магнитометры обладают очень высокой чувствительностью, они могут не только быть высокоэффективными в вышеупомянутых областях применения, но также могут открыть интересные области применения в клинической диагностике или георазведке.

Раздел D.    Рекомендации.
D1. Сенсорика и измерительная техника в Германии.

Сенсорная техника чрезвычайно разнообразна, что объясняется, в частности, возросшим осознанием её огромного потенциала для социальных процессов - производства, экологии, безопасности, здоровья и т.д. - вплоть до человеческого общения.

Это приводит к широкому спектру применений, которые различаются по измеряемым параметрам, технологиям датчиков, интерфейсам и упаковке. Но они также оказывают доминирующее влияние на требования к качеству измерений и, следовательно, цену.

Это всесторонне представлено в части “А” исследования, а, затем, показано на конкретных примерах.

Отрасль сенсорики и измерительной техники в Германии формируется преимущественно средними предприятиями.
Более 400 из этих компаний организованы в “Ассоциацию датчиков и измерительных технологий AMA” (AMA Verband) (глава E1). Совокупно они представляют около 100 000 рабочих мест, объёмы прямых продаж в несколько десятков млрд. евро и демонстрируют значительную динамику роста продаж и численности персонала.

Датчики зарекомендовали себя как ключевая технология, обеспечивающая конкурентоспособность многих машин, агрегатов и транспортных средств, стоимостные показатели которых, в конечном итоге, на несколько порядков выше, чем у датчиков. С технологической точки зрения немецкая сенсорная промышленность очень активна. Создаются новые компании, исследуются новые материалы или применяются новые технологии, модифицируются датчики и находятся новые сферы применение. Это позволяет немецкой сенсорной промышленности обеспечивать около 20% мирового рынка сенсоров.

Интернационализация рынков и новых технологий требует тщательного рассмотрения. Потому что эти тенденции могут стать возможностями или угрозами, о чём можно судить, например, по новым разработкам в области Интернета. Технические возможности меняются благодаря значительно возросшей способности анализировать большое количество полученных данных, что также может открыть новые возможности для бизнеса. Вот почему настоящее исследование «Сенсорные технологии 2022» призвано показать тенденции, возможности и угрозы, а также показать, как сотрудничество между промышленностью и исследованиями может создавать новые вещи и модернизировать старые.

D1.1. Сенсорные компании и сенсорные технологии.
Множество различных датчиков и сенсорных систем находятся в стадии разработки или коммерчески доступны для электромагнитных, механических, оптических, химических и медицинских измерений. Они находят своё применение на большом количестве различных рынков с соответствующими адаптированными техническими и экономическими требованиями. Это создаёт специфические требования, связанные с разными ценовыми группами, размерами партий, термостойкостью, механической стабильностью, сроком службы, многофункциональностью, герметичностью, медицинскими поверхностями и многим другим.

Мы наблюдаем здесь тенденции уже много лет:
· Миниатюризация,
· Интеграция  и
· Коммуникационные взаимодействия.

В настоящее время развитие и производство датчиков характеризуются двумя основными тенденциями:

= Растущее со взрывоподобной скоростью количество датчиков для массового рынка.
Типичные области применения — смартфоны, планшетные ПК, фотоаппараты, а также швейная и спортивная промышленность (тенденции для индустрии отдыха). Функции датчиков всё чаще интегрируются в схему обработки сигналов. Альтернативно, сенсорные элементы и электроника для обработки сигналов и связи могут быть интегрированы в общий корпус.
Доминирующие производители, поставщики автомобилестроения, такие как Bosch, а также электронные компании, такие как Samsung, Intel, TSMS, Texas Instruments, Toshiba и т.д., которые используют недорогие полупроводниковые технологии, производят датчики большими партиями.
Такие датчики для массового рынка характеризуются:
· весьма миниатюрные размеры и чрезвычайно экономичное крупносерийное производство, объёмы могут исчисляться многими
  миллионами единиц,
· минимальные цены при изготовлении, но только при больших объёмах партий,
· минимальное потребление энергии и расположение в автономных энергосистемах
· микросхемы большой степени интеграции в виде встраиваемых систем,
· всё чаще беспроводная связь,
· области применения: бытовая техника, коммуникационная техника, автомобильная техника, техника измерения окружающей
  среды, офисная техника.

Но:
· к подавляющей части этих приложений часто не предъявляются высокие требования в отношении точности измерений, прочности и надёжности или срока службы.
· эти приложения для массового рынка характеризуются крайне жёсткой глобальной конкуренцией, которая подразумевает быструю смену продуктов с короткими сроками разработки.

= Усложнение сенсорных систем.
Они особенно необходимы для промышленных применений, таких как технологии автоматизации, автомобилестроение, сельскохозяйственная техника, краны, авиационная и медицинская техника, химические и фармацевтические технологии.

Помимо проверенных производителей средств автоматизации и автомобильной техники, здесь есть множество возможностей, особенно в востребованных нишах для обычно средних компаний, входящих в ассоциацию AMA.
Промышленно-ориентированные датчики часто основаны на технологиях производства массового рынка, но имеют более надёжную и, следовательно, более сложное корпусирование, сертификаты для конкретного применения, более сложную обработку сигналов и интерфейсы для конкретного применения.
Эти сенсорные системы характеризуются следующими характеристиками:
· Высокие требования к точности и рабочему частотному диапазону, то есть к динамике.
· Особые требования к надёжности и достоверности данных измерений.
· Производство в основном осуществляется небольшими партиями.
· Области применения: машиностроение, автоматизация производства, измерительная техника, производство коммерческих транспортных средств, аэрокосмическая промышленность, энергетика, медицинская техника и многое другое.
· Значительно более высокая стоимость датчика обусловлена высокой точностью измерений, высокой долговременной стабильностью и долговечностью, а также более сложными корпусами.

Вышеприведённый перевод с немецкого сделан выборочно.
С полным текстом исследования на языке ориганала можно познакомиться здесь:
https://www.ama-sensorik.de/verband/publikationen/