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Les capteurs constituent la couche la plus fondamentale et l’avant-garde de la technologie du Internet des objets. Cet article présente de manière objective et fidèle la définition des capteurs, leur histoire du développement, leur classification, leurs caractéristiques, leur chaîne industrielle ainsi que leurs perspectives commerciales. Il est structuré en chapitres portant sur un aperçu général de l’industrie des capteurs, une analyse du marché des capteurs, les facteurs qui favorisent ce marché, une analyse des entreprises clés, ainsi que les perspectives d’évolution de cette industrie. À travers une analyse de l’industrie actuelle des capteurs, il en ressort une synthèse de l’état actuel du développement des capteurs et de l’Internet des objets. Avec le développement des industries liées au traitement de l’information dans l’Internet des objets et aux services d’application, la taille du marché de cet industrie s’agrandit rapidement. L’industrie de l’Internet des objets se développe rapidement, avec de grandes perspectives commerciales. Dans ce contexte, le marché des capteurs a également connu une croissance supplémentaire. Selon les données, en 2018, la taille du marché des capteurs en Chine était d’environ 150 milliards de yuans. D’ici 2022, avec une utilisation plus étendue des capteurs dans le pays, la taille du marché devrait encore augmenter, et on estime qu’elle dépassera les 250 milliards de yuans. Capteur yunrun.com.cn/tech/2712.html 1. Définition du capteur Un capteur est un dispositif de détection capable de percevoir les informations à mesurer, et de transformer ces informations perçues en signaux électriques ou en autres formes d’informations nécessaires, selon des règles précises, afin de répondre aux exigences de transmission, de traitement, de stockage, d’affichage, d’enregistrement et de contrôle des informations. C’est l’étape essentielle pour réaliser la détection automatique et le contrôle automatique. L’existence et le développement des capteurs ont donné aux objets des sens tels que le toucher, l’odorat et le goût, les rendant progressivement vivants. En général, ils sont classés en dix grandes catégories selon leurs fonctions de détection de base : éléments sensibles à la chaleur, éléments sensibles à la lumière, éléments sensibles aux rayonnements, éléments sensibles au champ magnétique, éléments sensibles à l’humidité, éléments sensibles au son, éléments sensibles aux rayonnements, éléments sensibles aux couleurs et éléments sensibles au goût. 2. Évolution des capteurs ① Première phase : 1950-1969, capteurs structuraux. Les capteurs structuraux utilisent principalement les variations des paramètres structurels pour détecter et convertir les signaux. ②Deuxième phase : 1970-1999, capteurs solides. Les capteurs solides sont constitués d’éléments solides tels que des semi-conducteurs, des matériaux diélectriques ou magnétiques, et sont fabriqués en utilisant certaines propriétés de ces matériaux. ③ Troisième phase : 2000 à aujourd’hui, capteurs intelligents. Les capteurs intelligents possèdent des capacités de détection, d’autodiagnostic, de traitement des données ainsi que d’adaptation aux informations extérieures ; ils sont le fruit de la combinaison des technologies des micro-ordinateurs et des techniques de détection. 3. La chaîne industrielle des capteurs comprend cinq grandes étapes : la conception et l’ingénierie, les matériaux et équipements, la fabrication, le conditionnement et les tests, ainsi que les équipements d’application. Ces étapes sont interdépendantes et se contrôlent mutuellement. 4. Classification des capteurs : En général, selon leurs capacités de détection de base, les capteurs sont classés en dix grandes catégories : éléments sensibles à la chaleur, éléments sensibles à la lumière, éléments sensibles aux gaz, éléments sensibles à la force, éléments sensibles au champ magnétique, éléments sensibles à l’humidité, éléments sensibles au son, éléments sensibles aux rayonnements, éléments sensibles aux couleurs et éléments sensibles au goût. ①Classés par usage, les capteurs peuvent être divisés en capteurs sensibles à la pression et à la force, capteurs de position, capteurs de niveau de liquide, capteurs de consommation d’énergie, capteurs de vitesse, capteurs d’accélération, capteurs de rayonnement, capteurs sensibles à la chaleur, etc. ②Selon leur principe de fonctionnement, les capteurs peuvent être classés en capteurs de vibration, capteurs hygrométriques, capteurs magnétiques, capteurs de gaz, capteurs de niveau de vide, capteurs biologiques, etc. ③Selon le signal de sortie, les capteurs peuvent être classés en capteurs analogiques, capteurs numériques, capteurs à commutation, etc. ④Selon la méthode de fabrication, les capteurs peuvent être classés en capteurs intégrés, capteurs à film mince, capteurs à film épais, capteurs en céramique, etc. ⑤Classés selon leur objectif de mesure, les capteurs peuvent être divisés en capteurs physiques, capteurs chimiques, capteurs biologiques, etc. ⑤Classés par composition : les capteurs peuvent être divisés en capteurs de base, capteurs combinés, capteurs d’application, etc. ⑥Selon leur mode de fonctionnement, les capteurs peuvent être classés en capteurs actifs et capteurs passifs. 5. Caractéristiques du capteur ① Caractéristiques statiques du capteur Les caractéristiques statiques du capteur désignent la relation entre la grandeur de sortie et la grandeur d’entrée du capteur pour un signal d’entrée statique. Comme à la fois l’entrée et la sortie ne dépendent pas du temps, leur relation, c’est-à-dire les caractéristiques statiques du capteur, peut être décrite par une équation algébrique ne contenant pas de variables temporelles, ou par une courbe caractéristique tracée avec l’entrée en abscisse et la sortie correspondante en ordonnée. Les principaux paramètres caractérisant les propriétés statiques d’un capteur sont : linéarité, sensibilité, hystérésis, répétabilité, dérive, résolution et seuil. ②Caractéristiques dynamiques du capteur : Les caractéristiques dynamiques du capteur désignent les propriétés de sortie du capteur lorsque l’entrée varie. Dans la pratique, les caractéristiques dynamiques d’un capteur sont souvent exprimées par sa réponse à certains signaux d’entrée standard. C’est parce que la réponse du capteur au signal d’entrée standard peut être facilement déterminée par des méthodes expérimentales, et qu’il existe une certaine relation entre sa réponse à ce signal standard et sa réponse à n’importe quel autre signal d’entrée ; il est souvent possible de déduire cette dernière en connaissant la première. Les signaux d’entrée standards les plus couramment utilisés sont le signal à étape et le signal sinusoïdal ; par conséquent, les caractéristiques dynamiques des capteurs sont également souvent exprimées en termes de réponse en étape et de réponse en fréquence. ③Linéarité : En général, les caractéristiques statiques réelles d’un capteur produisent une courbe plutôt qu’une ligne droite. Dans la pratique, afin que les instruments affichent des lectures avec une échelle uniforme, on réutilise une ligne de régression pour représenter approximativement la courbe caractéristique réelle ; la linéarité (erreur de non-linéarité) est alors un indicateur de performance représentant le degré de cette approximation. ④Sensibilité La sensibilité est le rapport entre la variation de la sortie △y d’un capteur en régime stationnaire et la variation de l’entrée △x. ⑤Résolution : La résolution désigne la capacité du capteur à détecter la plus petite variation de la grandeur mesurée. En d’autres termes, si la valeur d’entrée varie lentement à partir d’une valeur non nulle, tant que cette variation n’excède pas une certaine valeur, la sortie du capteur ne change pas ; en d’autres mots, le capteur ne perçoit pas cette variation de l’entrée. Ce n’est que lorsque la variation de l’entrée dépasse sa résolution que sa sortie change. 6. Analyse du marché des capteurs ① Situation du marché mondial des capteurs La croissance rapide de l’industrie de l’Internet des objets stimule davantage la croissance du marché des capteurs. Selon les données, en 2013, la taille du marché mondial des capteurs a dépassé 10 milliards de dollars. En 2010, la taille du marché mondial des capteurs a dépassé 200 milliards de dollars. Sur le marché mondial des capteurs, les capteurs de débit, les capteurs de pression et les capteurs de température représentent une part importante. Parmi eux, les capteurs de débit représentent environ 21 %, les capteurs de pression environ 19 %, et les capteurs de température représentent également plus de 10 %. Cependant, les capteurs de déplacement, les capteurs de vitesse, les capteurs de niveau d’énergie, les capteurs à fibre optique ainsi que d’autres capteurs émergents représentent également ensemble près de la moitié. ②Situation du marché des capteurs dans notre pays : Ces dernières années, l’industrie de l’Internet des objets a connu un développement rapide, offrant de grandes perspectives pour le marché. Dans ce contexte, le marché des capteurs a également connu une croissance supplémentaire. Selon les données, en 2018, la taille du marché des capteurs en Chine était d’environ 150 milliards de yuans. En 2019, les capteurs ont vu s’élargir le champ d’application de leurs utilisations, ce qui a encore accru la taille du marché. On estime que, en 2019, la taille du marché des dispositifs portables en Chine était d’environ 200 milliards de yuans. ③Répartition régionale des entreprises fabricantes de capteurs. Le marché des capteurs offre de grandes perspectives, ce qui incite les entreprises nationales à s’y investir. Actuellement, il existe 66 entreprises chinoises spécialisées dans les capteurs, principalement concentrées dans la région du Delta du Yangtsé. De plus, la répartition est similaire dans la région du delta du Yangtsé, la région de Pékin et Tianjin, ainsi que dans la région centrale. Selon les statistiques, les entreprises de capteurs cotées dans la région du Delta du Yangtsé représentent 38 %, soit 25 entreprises ； La région du delta du Fleuve des Perles représente 17 %, avec 11 entreprises ； La région centrale représente également 17 %, avec 11 entreprises ； La région de Pékin et Tianjin représente 15 %, avec 10 entreprises ； La région du nord-est représente 3 %, avec 2 entreprises. ④Répartition des revenus des entreprises fabricantes de capteurs : parmi les 25 entreprises cotées en bourse spécialisées dans les capteurs en Chine, 12 se consacrent aux capteurs intelligents, soit près de la moitié d’entre elles. Selon la structure de répartition des revenus d’exploitation, seuls 16 % dépassent 10 milliards de yuans, et 365 dépassent 50 milliards de yuans. De plus, 40 % des entreprises ont un chiffre d’affaires annuel inférieur à 2 milliards. 7. Facteurs de développement du marché des capteurs : l’émergence de l’Internet des objets, des politiques favorables, les technologies brevetées, ainsi que le couplage capteurs + robots, sont autant de facteurs qui stimulent le développement du marché des capteurs dans notre pays. ①L’émergence du Internet des objets, accompagnée d’une vague de « technologies de perception » telles que la reconnaissance faciale, les commandes vocales, le suivi oculaire et le contrôle par gestes, a donné naissance à une série de nouveaux modèles économiques tels que les villes intelligentes, les voitures intelligentes et les transports intelligents. En tant que fondement de ces nouveaux modèles économiques, le développement des technologies de perception et des instruments liés au Internet des objets revêt une importance particulière. Avec le développement rapide de secteurs émergents tels que l’Internet des objets et l’Internet des fleurs mobiles, l’industrie des capteurs bénéficie également d’immenses opportunités de croissance. L’informatisation et l’intelligence artificielle ont créé un marché colossal pour l’industrie des capteurs, qui trouvent de larges applications dans des domaines tels que l’agriculture intelligente, les réseaux électriques intelligents, la santé et les dispositifs portables intelligents. Dans ce contexte, le marché des capteurs a également connu une croissance supplémentaire. ②**Avantages politiques ◆ Mai 2015 – Made in China 2025 : Ce plan vise à accélérer le développement de l’industrie des capteurs et de l’Internet des objets en Chine, en favorisant son intégration, son innovation, son caractère écologique et sa structuration en clusters. ◆Mai 2015 – Plan de innovation scientifique et technologique pour la 13e période : il est proposé de renforcer davantage le développement de nouveaux capteurs, d’intensifier la recherche sur les technologies communes fondamentales pour la fabrication de capteurs industriels, et d’améliorer les capacités de base en matière de fabrication ； Dans la rubrique sur les technologies de fabrication avancées, il est proposé de développer des capteurs MEMS (microsystèmes électromécaniques) afin d’améliorer les capacités de recherche et développement indépendantes. Il s’agit également de travailler sur des composants clés pour les capteurs industriels, des instruments intelligents, ainsi que sur des applications intégrées de capteurs. L’objectif est de renforcer l’utilisation des technologies de capteurs industriels dans la construction de systèmes de fabrication intelligente, et d’améliorer les capacités d’innovation technologique du secteur des capteurs industriels ； Dans la rubrique consacrée aux technologies de développement et d’exploitation des ressources marines, il est proposé de développer des capteurs et des systèmes d’instruments pour la surveillance de la qualité de l’environnement en mer. ◆Mai 2017 – Guide d’action triennal pour l’industrie des capteurs intelligents : 4 grandes tâches ont été définies : premièrement, combler les lacunes dans les étapes clés de la conception et de la fabrication afin de faire évoluer les capteurs intelligents vers des niveaux moyens et haut de gamme ； Deuxièmement, mettre en œuvre des démonstrations d’application de capteurs intelligents dans des secteurs clés tels que l’électronique grand public, l’électronique automobile, la commande industrielle et les soins de santé ； Créer trente centres d’innovation pour les capteurs intelligents, afin d’améliorer davantage les capacités en matière de recherche et développement technologique, de normes, de propriété intellectuelle, de tests et de services publics, et de soutenir ainsi l’innovation dans l’industrie ； Quatrièmement, planifier et organiser de manière rationnelle pour perfectionner davantage la chaîne industrielle et favoriser le développement concentré des industries. ◆ Décembre 2017 – Plan d’action triennal pour le développement de la nouvelle génération d’industries basées sur l’intelligence artificielle : il prévoit de faire des progrès prioritaires dans les technologies clés telles que les capteurs intelligents. D’ici 2020, on vise à améliorer considérablement les performances des capteurs piézoélectriques, magnétiques, infrarouges et de détection de gaz ; les capteurs acoustiques devraient atteindre un rapport signal-bruit de 70 dB et un point d’overcharge acoustique de 135 dB, et entrer en production en série. Les capteurs de pression devraient offrir une précision absolue inférieure à 100 Pa et un niveau de bruit inférieur à 0,6 Pa, afin de pouvoir être commercialisés. Enfin, les capteurs magnétiques devraient disposer d’une résolution suffisante pour détecter des champs magnétiques faibles, soit 1 ptT, et également entrer en production en série. Les technologies de simulation, de conception, de fabrication MEMS, d’emballage et de tests personnalisés sont au niveau international avancé, et l’entreprise dispose de capacités pour concevoir des solutions système dans des domaines clés tels que les dispositifs portables mobiles, Internet et l’électronique automobile. ③La technologie brevetée est un moteur de progrès. Ces dernières années, les investissements et les efforts dédiés au développement de technologies de capteurs à l’étranger n’ont cessé d’augmenter, ce qui a permis à ces technologies de progresser de manière spectaculaire. Avec les succès répétés dans le développement de capteurs avancés, de nouveaux types de capteurs, ainsi que de capteurs à faible coût et à hautes performances, le coût d’utilisation des capteurs continuera de diminuer et leurs performances s’amélioreront constamment, ce qui stimulera le développement continu de l’industrie des capteurs. Le développement d’applications telles que l’Internet des objets, l’électronique grand public et la gestion intelligente a permis à notre marché des capteurs de connaître une croissance rapide. En tant que support pour la mise en œuvre des services du Internet des objets, les capteurs jouent un rôle essentiel dans ce domaine. Que ce soit dans les réseaux électriques intelligents, le secteur médical intelligent, les systèmes de transport intelligents, ou encore dans les maisons intelligentes, les systèmes de surveillance intelligente et les bâtiments intelligents, les capteurs contribuent de manière cruciale au fonctionnement de ces différents systèmes d’application liés à l’Internet des objets. Ces dernières années, sous l’impulsion de la demande du secteur des applications, de nouvelles technologies et de nouveaux produits se sont développés rapidement. De nombreux progrès technologiques ont été réalisés dans des domaines tels que les capteurs MEMS, les capteurs magnéorésistifs et les capteurs thermiques. ④Capteurs + robots : Les capteurs, qui constituent l’une des bases des technologies de l’information, sont aujourd’hui présents dans la production et la vie quotidienne. Que ce soit dans les robots ou les véhicules sans conducteur, dans les smartphones ou les maisons intelligentes, ou encore dans les villes intelligentes en construction, on trouve partout leur empreinte. Parmi eux, l’utilisation des capteurs dans l’industrie des robots a suscité l’attention de la plupart des **, principalement aux États-Unis et au Japon. Sous l’impulsion de ces pays avancés, une vague de développement des « capteurs intelligents » s’est propagée dans le monde entier, et notre pays fait également partie de ce mouvement et y répond activement. La combinaison des robots et des capteurs peut être qualifiée de réaction chimique tout à fait merveilleuse. Les capteurs, pour les robots, sont ce que sont les différents organes sensoriels pour les êtres humains : ils confèrent aux robots les cinq capacités de perception que sont la vue, le toucher, l’odorat et le goût, leur permettant ainsi d’avoir une posture flexible, une intelligence sensible et un fonctionnement entièrement automatisé. En même temps, les capteurs peuvent également détecter l’état de fonctionnement du robot à l’intérieur, assurant ainsi la stabilité et la sensibilité de son action, et détecter l’environnement de travail du robot ainsi que l’état des objets à l’extérieur, garantissant ainsi la sécurité dans les interactions homme-machine. 8. Perspectives de développement du secteur des capteurs ① Les capteurs évoluent vers plus de durabilité, d’économie d’énergie et d’efficacité. Avec le développement continu des technologies et l’amélioration constante du niveau économique, la protection de l’environnement est devenue un mode de vie fortement prôné par les citoyens chinois. Afin de mieux s’adapter à la tendance vers un développement énergétique durable, davantage d’efforts seront déployés à l’avenir pour améliorer les caractéristiques de durabilité, d’économie d’énergie et d’efficacité. Grâce à ses méthodes de mesure haute précision, il sera possible de favoriser l’interaction au sein de la chaîne industrielle, contribuant ainsi au développement vert de la société. ②Développement vers l’intelligence et la portabilité : Avec l’émergence de la fabrication intelligente, des villes intelligentes et d’autres applications liées à l’intelligence artificielle, ainsi que le développement rapide du Internet des objets, le marché des capteurs connaîtra une croissance. Ces derniers évoluent vers des dimensions plus réduites, une intelligence accrue et un coût moindre. ③L’électronique grand public stimule le développement des capteurs de mouvement. Les applications liées à l’électronique grand public représentent la plus grande part du marché des capteurs de mouvement, ce qui favorisera une croissance de ce marché à un rythme supérieur à celui du marché global. Les capteurs de mouvement sont un autre type de capteur qui présente de grandes opportunités potentielles au sein des nombreuses applications actuelles. Les principales applications des capteurs de mouvement incluent l’électronique grand public, les produits de jeux et de divertissement, l’automobile, la santé et le secteur industriel.