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Los sensores constituyen la base y la vanguardia de la tecnología del Internet de las Cosas. Este artículo ofrece una descripción objetiva y precisa de la definición de los sensores, su historia de desarrollo, clasificación, características, cadena industrial y perspectivas de mercado. Se abordan temas como el panorama general de la industria de los sensores, el análisis del mercado de estos dispositivos, los factores que impulsan su desarrollo, un análisis de las empresas más importantes en este sector, así como las perspectivas de crecimiento de la industria de los sensores. A través del análisis actual de esta industria, se resume la situación actual de los sensores y del desarrollo de la tecnología del Internet de las Cosas. Con el desarrollo de industrias como el procesamiento de información en la Internet de las Cosas y los servicios relacionados con sus aplicaciones, el tamaño del mercado de esta industria ha crecido rápidamente. La industria del Internet de las Cosas se desarrolla rápidamente, y sus perspectivas de mercado son amplias. En este contexto, el mercado de sensores también experimentó un crecimiento adicional. Según los datos, en 2018 el mercado de sensores en nuestro país tenía un valor de casi 150 mil millones de yuanes. Para el año 2022, se espera que el alcance de aplicación de los sensores aumente aún más, y que el tamaño del mercado supere los 250 mil millones de yuanes. Sensores: yunrun.com.cn/tech/2712.html 1. Definición de sensores: Un sensor es un dispositivo de detección que puede percibir la información que se desea medir. Además, puede transformar esa información en señales eléctricas u otra forma de información necesaria, de acuerdo con ciertas reglas, con el fin de satisfacer las necesidades de transmisión, procesamiento, almacenamiento, visualización, registro y control de la información. Es el paso fundamental para lograr la detección automática y el control automático. La existencia y el desarrollo de los sensores han permitido que los objetos adquieran sentidos como el tacto, el olfato y el gusto, lo que ha hecho que poco a poco se vuelvan “vivos”. Por lo general, se clasifican en diez categorías principales según sus funciones sensoriales básicas: elementos sensibles al calor, elementos sensibles a la luz, elementos sensibles a las radiaciones, elementos sensibles al campo magnético, elementos sensibles a la humedad, elementos sensibles al sonido, elementos sensibles a los colores y elementos sensibles al sabor. 2. Evolución de los sensores ① Primera fase: 1950-1969, sensores estructurales. Los sensores estructurales utilizan principalmente los cambios en los parámetros estructurales para detectar y transformar señales. ②Segunda fase: 1970-1999. Sensores sólidos. Los sensores sólidos están compuestos por elementos sólidos como semiconductores, dieléctricos y materiales magnéticos. Se crean aprovechando ciertas propiedades de estos materiales. Tercera fase: 2000 hasta la actualidad. Sensores inteligentes. Los sensores inteligentes son aquellos que tienen la capacidad de detectar información del entorno exterior, realizar autodiagnóstico, procesar datos y adaptarse a las condiciones cambiantes. Son el resultado de la combinación de tecnologías de microcomputadoras y técnicas de detección. 3. Cadena industrial de los sensores: La cadena industrial de los sensores incluye cinco etapas principales: planificación y diseño, materiales y componentes, fabricación, envasado y pruebas, así como equipos para su aplicación. Estas etapas están interconectadas y se influyen mutuamente. 4. Clasificación de los sensores: Por lo general, se clasifican según su capacidad básica de detección en diez categorías principales: elementos sensibles al calor, elementos sensibles a la luz, elementos sensibles a los gases, elementos sensibles a las fuerzas, elementos sensibles al campo magnético, elementos sensibles a la humedad, elementos sensibles al sonido, elementos sensibles a las radiaciones, elementos sensibles al color y elementos sensibles al sabor. ①Según su función, los sensores se pueden clasificar en sensores sensibles a la presión y a la fuerza, sensores de posición, sensores de nivel de líquido, sensores de consumo energético, sensores de velocidad, sensores de aceleración, sensores de radiación, sensores sensibles al calor, entre otros. ②Según su principio de funcionamiento, los sensores se pueden clasificar en sensores de vibración, sensores sensibles a la humedad, sensores magnéticos, sensores sensibles al gas, sensores de vacío y biosensores, entre otros. ③Según la señal de salida, los sensores se pueden clasificar en sensores analógicos, sensores digitales y sensores de tipo interruptor. ④Según el proceso de fabricación, los sensores se pueden clasificar en sensores integrados, sensores de película delgada, sensores de película gruesa, sensores cerámicos, etc. ⑤Según el propósito de la medición, los sensores se pueden clasificar en sensores físicos, sensores químicos, sensores biológicos, etc. ⑤Según su composición: los sensores se pueden clasificar en sensores básicos, sensores combinados y sensores de aplicación. ⑥Según su forma de funcionamiento, los sensores se pueden clasificar en sensores activos y sensores pasivos. 5. Características del sensor ① Características estáticas del sensor. Las características estáticas del sensor se refieren a la relación que existe entre la cantidad de salida del sensor y la cantidad de entrada, cuando se trata de señales de entrada estáticas. Dado que tanto la entrada como la salida no dependen del tiempo, la relación entre ellas, es decir, las características estáticas del sensor, pueden describirse mediante una ecuación algebraica que no contiene variables temporales. También se puede representar gráficamente, tomando la entrada como eje horizontal y la salida correspondiente como eje vertical. Los principales parámetros que caracterizan las propiedades estáticas de un sensor son: linealidad, sensibilidad, histéresis, repetibilidad, deriva, resolución y umbral. ②Características dinámicas del sensor: Las características dinámicas del sensor se refieren a las propiedades de su salida cuando cambia la entrada. En la práctica, las características dinámicas de los sensores se suelen representar mediante su respuesta a ciertas señales de entrada estándar. Esto se debe a que la respuesta del sensor a las señales de entrada estándar puede determinarse fácilmente mediante métodos experimentales. Además, existe una relación entre su respuesta a las señales de entrada estándar y su respuesta a cualquier otra señal de entrada; por lo general, al conocer la primera, se puede estimar la segunda. Las señales de entrada estándar más utilizadas son la señal de paso y la señal sinusoidal; por lo tanto, las características dinámicas de los sensores también se suelen expresar mediante la respuesta en paso y la respuesta en frecuencia. ③Linealidad: Por lo general, las características estáticas reales de un sensor se manifiestan en forma de curva y no de línea recta. En la práctica, para que los instrumentos muestren lecturas con una escala uniforme, se reutiliza una línea de ajuste para representar aproximadamente la curva característica real. La linealidad (el error no lineal) es un indicador del grado de precisión de esta aproximación. ④Sensibilidad. La sensibilidad se refiere a la relación entre el cambio en la salida △y del sensor, cuando este funciona en estado estacionario, y el cambio en la entrada △x. ⑤Resolución: La resolución se refiere a la capacidad del sensor para detectar los cambios más pequeños en la magnitud que se está midiendo. En otras palabras, si la cantidad de entrada cambia lentamente a partir de un valor distinto de cero, mientras ese cambio no supere cierto umbral, la salida del sensor no cambiará; es decir, el sensor no podrá detectar ese cambio en la cantidad de entrada. Solo cuando el cambio en la cantidad de entrada supere dicho umbral, es cuando la salida del sensor cambiará. 6. Análisis del mercado de sensores ① Situación del mercado mundial de sensores: El rápido desarrollo de la industria de Internet de las Cosas a nivel mundial impulsa un crecimiento adicional en el mercado de sensores. Según los datos, en 2013 el tamaño del mercado mundial de sensores superó los 10 mil millones de dólares. En 201, el tamaño del mercado mundial de sensores superó los 200 mil millones de dólares. En el mercado mundial de sensores, los sensores de flujo, los sensores de presión y los sensores de temperatura representan una proporción importante. De ellos, los sensores de caudal representan aproximadamente el 21%, los sensores de presión alrededor del 19%, y los sensores de temperatura también representan más del 10%. Sin embargo, los sensores de desplazamiento, sensores de velocidad, sensores de nivel de energía, sensores ópticos y otros sensores emergentes representan en conjunto casi la mitad. ②Situación del mercado de sensores en nuestro país. En los últimos años, la industria del Internet de las Cosas ha crecido rápidamente, lo que ofrece grandes perspectivas para el mercado. En este contexto, el mercado de sensores también experimentó un mayor crecimiento. Según los datos, en 2018 el tamaño del mercado de sensores en China fue de casi 150 mil millones de yuanes. En 2019, los sensores ampliaron su ámbito de aplicación, lo que permitió que el mercado creciera aún más. Se estima que, en ese año, el tamaño del mercado de dispositivos de vestir en nuestro país alcanzó casi 200 mil millones de yuanes. ③Distribución regional de las empresas fabricantes de sensores. El mercado de sensores tiene un gran potencial, por lo que las empresas nacionales están invirtiendo en este sector. Actualmente, en nuestro país existen hasta 66 empresas que fabrican sensores, y estas se concentran principalmente en la región del Delta del Río Yangtze. Además, la distribución es bastante similar en la región del Delta del Río Perla, en las regiones de Pekín y Tianjin, y en la región central. Según las estadísticas, las empresas dedicadas a la fabricación de sensores en la región del Delta del Río Yangtze representan el 38% del total; hay 25 empresas de este tipo ； La región del Delta del Río de las Perlas representa el 17%, con 11 empresas ； La región central también representa el 17%, con 11 empresas ； La región de Pekín y Tianjin representa el 15%, con 10 empresas ； La región del noreste representa el 3%, con 2 empresas. ④Distribución de los ingresos de las empresas fabricantes de sensores. De las 25 empresas cotizadas en el mercado nacional que se dedican a la producción de sensores, 12 están especializadas en sensores inteligentes; casi la mitad de estas empresas se dedica a la investigación en este campo. Desde el punto de vista de la estructura de distribución de los ingresos operativos, solo el 16% representa montos superiores a 10 mil millones de yuanes, mientras que aquellos que superan los 50 mil millones de yuanes representan el 365%. Además, las empresas con un ingreso anual de menos de 2 mil millones representan el 40 % del total. 7. Factores que impulsan el mercado de sensores: El auge del Internet de las Cosas, las políticas favorables, las tecnologías patentadas y la combinación de sensores con robots son los factores que contribuyen al desarrollo del mercado de sensores en nuestro país. ①El auge del Internet de las Cosas va acompañado de una ola de “técnicas de percepción” como el reconocimiento facial, los comandos por voz, el seguimiento ocular y el control por gestos. Gracias al Internet de las Cosas, han surgido una serie de nuevos modelos empresariales, como ciudades inteligentes, automóviles inteligentes y sistemas de transporte inteligente. Como base para todos estos nuevos modelos empresariales, el desarrollo de las técnicas de percepción y de los dispositivos relacionados con el Internet de las Cosas resulta extremadamente importante. Con el rápido desarrollo de industrias emergentes como el Internet de las Cosas y la red móvil de flores, la industria de los sensores también ha encontrado grandes oportunidades de crecimiento. La informatización y la inteligencia artificial han creado un mercado enorme para la industria de los sensores. En áreas como la agricultura inteligente, las redes eléctricas inteligentes, la salud y la medicina, así como en los dispositivos portátiles inteligentes, los sensores tienen un amplio campo de aplicación. En este contexto, el mercado de sensores también experimentó un mayor crecimiento. ②**Ventajas políticas ◆ Mayo de 2015: “China Made 2025”. Este plan busca acelerar el desarrollo de las industrias de sensores e Internet de las Cosas en nuestro país, fomentando su integración, innovación, sostenibilidad y organización en clústeres. ◆Mayo de 2015: En el plan de innovación tecnológica para el período “13.º Plan Quinquenal”, se propuso dar prioridad al desarrollo de nuevos sensores, así como a la investigación en las tecnologías básicas necesarias para la fabricación de sensores industriales, con el objetivo de mejorar las capacidades de producción ； En la sección dedicada a las tecnologías de fabricación avanzada, se propone el desarrollo de sensores MEMS (sistemas microelectromecánicos) con el fin de mejorar la capacidad de innovación independiente. También se busca avanzar en tecnologías relacionadas con los componentes esenciales de los sensores industriales, los instrumentos inteligentes y las aplicaciones integradas de sensores. Además, se pretende fortalecer el uso de estas tecnologías en la construcción de sistemas de fabricación inteligente, así como elevar la capacidad de innovación tecnológica en la industria de los sensores industriales ； En la sección dedicada a las tecnologías para el desarrollo y uso de los recursos oceánicos, se propone el desarrollo de sensores y sistemas de medición para monitorear la calidad del medio ambiente en zonas costeras. ◆Mayo de 2017: Guía de acción a tres años para la industria de los sensores inteligentes. Se establecieron 4 tareas principales: la primera es subsanar las deficiencias en los aspectos clave de diseño y fabricación, con el objetivo de elevar a los sensores inteligentes a un nivel medio-alto ； En segundo lugar, se llevan a cabo demostraciones de la aplicación de sensores inteligentes en sectores clave como la electrónica de consumo, la electrónica automotriz, el control industrial y la salud ； Se establecerá un Centro de Innovación en Sensores Inteligentes para la Construcción, con el objetivo de mejorar aún más las capacidades en investigación y desarrollo tecnológico, normas, propiedad intelectual, pruebas y servicios públicos, contribuyendo así al desarrollo innovador de la industria ； Cuarto, planificar y organizar de manera racional, perfeccionar aún más la cadena industrial y fomentar el desarrollo concentrado de las industrias. ◆ Diciembre de 2017: Plan de acción de tres años para fomentar el desarrollo de la nueva generación de tecnologías de inteligencia artificial. Se propone lograr avances significativos en tecnologías clave como los sensores inteligentes. Para el año 2020, se espera que las prestaciones de los sensores piezoeléctricos, magnéticos, infrarrojos y de gases mejoren considerablemente. Los sensores acústicos deberán alcanzar un ratio señal-ruido de 70 dB y un punto de sobrecarga acústica de 135 dB; además, deberán producirse en masa. Los sensores de presión deberán tener una precisión absoluta inferior a 100 Pa y un nivel de ruido inferior a 0,6 Pa. Por último, los sensores magnéticos deberán tener una resolución de 1 ptT. Ha alcanzado un nivel internacionalmente avanzado en simulaciones, diseño, procesos MEMS, empaquetado y tecnologías de pruebas personalizadas, y cuenta con la capacidad para diseñar soluciones de sistemas en campos clave como los dispositivos portátiles, Internet y la electrónica automotriz. ③La tecnología patentada impulsa el avance: en los últimos años, las instituciones extranjeras dedicadas al desarrollo de tecnologías de sensores han ido aumentando su inversión en esta área, y la tecnología de sensores ha experimentado un desarrollo extraordinario. A medida que se desarrollen con éxito sensores avanzados, nuevos tipos de sensores y sensores de bajo costo y alta eficiencia, el costo de su uso seguirá disminuyendo, mientras que su rendimiento mejorará constantemente. Esto, a su vez, impulsará el desarrollo continuo de la industria de los sensores. El desarrollo de aplicaciones como el Internet de las Cosas, la electrónica de consumo y la gestión inteligente ha contribuido al rápido crecimiento del mercado de sensores en nuestro país. Como elemento esencial para la implementación de servicios del Internet de las Cosas, los sensores desempeñan un papel crucial en este campo. Ya se trate de redes eléctricas inteligentes, sistemas médicos inteligentes, sistemas de transporte inteligente, o bien de sistemas de hogares inteligentes, monitoreo inteligente o edificios inteligentes, los sensores son fundamentales en todos estos sistemas basados en el Internet de las Cosas. En los últimos años, impulsados por la demanda en los sectores de aplicación, las nuevas tecnologías y productos han evolucionado rápidamente. En campos como los sensores MEMS, los sensores magnetorresistivos y los sensores termosensibles se han producido muchos avances tecnológicos nuevos. ④Sensores + robots: Los sensores, que son uno de los pilares de la tecnología de la información, hoy en día forman parte integral de la producción y de la vida cotidiana. Se pueden encontrar sensores tanto en robots como en vehículos autónomos, en smartphones e hogares inteligentes, así como en las ciudades inteligentes que se están desarrollando actualmente. Entre ellos, la aplicación de los sensores en la industria de los robots ha recibido la atención de la mayoría de los países, principalmente Estados Unidos y Japón. Bajo el impulso de estos países avanzados, se ha desatado en todo el mundo un auge en el desarrollo de los “sensores inteligentes”. Actualmente, nuestro país también forma parte de este movimiento y está tomando medidas activas al respecto. La combinación de robots y sensores puede considerarse como una reacción química realmente maravillosa. Los sensores son, para los robots, lo que los diferentes órganos sensoriales son para los seres humanos. Los sensores les brindan a los robots las cinco capacidades de percepción: la vista, el tacto, el olfato y el gusto. Esto les permite tener una movilidad flexible, una inteligencia aguda y una operación completamente automática. Al mismo tiempo, los sensores también pueden detectar desde el interior el estado de funcionamiento del robot, lo que garantiza su estabilidad y sensibilidad en su operación. Además, permiten detectar desde el exterior el entorno de trabajo del robot y el estado de los objetos con los que interactúa, asegurando así la seguridad en la relación entre el humano y el robot. 8. Perspectivas de desarrollo de la industria de los sensores ① Los sensores evolucionan hacia ser más ecológicos, eficientes en el uso de energía y de mayor rendimiento. Con el desarrollo continuo de la tecnología y el aumento del nivel económico, la protección del medio ambiente se ha convertido en un estilo de vida que las personas en este país promueven activamente. Con el fin de adaptarnos mejor a la tendencia hacia un desarrollo energético sostenible, en el futuro se invertirá más esfuerzo en mejorar las características de eficiencia energética y sostenibilidad. Mediante métodos de medición de alta precisión, se fomentará la interacción dentro de la cadena industrial, con el objetivo final de promover el desarrollo verde de la sociedad. ②Desarrollo hacia la inteligencia y la portabilidad: Con el auge de la fabricación inteligente, las ciudades inteligentes y otros conceptos relacionados con la inteligencia artificial, además del rápido desarrollo del Internet de las Cosas, se fomentará el crecimiento del mercado de sensores. Estos sensores están evolucionando hacia tamaños más pequeños, mayor nivel de inteligencia y un costo menor. ③La electrónica de consumo impulsa el desarrollo de los sensores de movimiento. Las aplicaciones en el ámbito de la electrónica de consumo son las que más contribuyen al mercado de sensores, lo que permitirá que este mercado crezca a un ritmo más rápido que el mercado en general. Los sensores de movimiento son otro tipo de sensor que presenta grandes oportunidades en las numerosas aplicaciones actuales. Las principales aplicaciones de los sensores de movimiento incluyen la electrónica de consumo, productos de juegos y entretenimiento, automóviles, salud y medicina, así como el sector industrial.