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一、編碼器：高精度的位置/角度測(cè)量傳感器

（一）技術(shù)原理：磁編碼器、光編碼器以及電感編碼器

磁編碼器，利用電磁感應(yīng)原理，將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)位置和角度的測(cè)量。
磁編碼器由磁性傳感器、磁環(huán)和信號(hào)處理器組成。磁環(huán)是由多個(gè)磁極組成，并被固定在旋轉(zhuǎn)軸上；磁性傳感器通常采用霍爾元件或磁電阻元件，能夠檢測(cè)磁環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)磁場(chǎng)的變化，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出；信號(hào)處理器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，用于表示旋轉(zhuǎn)軸的位置和方向。磁編碼器具有高分辨率、高精度、高可靠性、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，適用于工程機(jī)械等灰塵多、油多、水多等嚴(yán)苛環(huán)境下的應(yīng)用場(chǎng)景。

根據(jù)工作原理的不同分類(lèi)，磁編碼器可分為霍爾編碼器和磁阻編碼器?；魻栃?yīng)是指當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)半導(dǎo)體時(shí)，垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生附加電場(chǎng)，從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差；磁阻效應(yīng)是指給通以電流的半導(dǎo)體材料加以與電流垂直或平行的外磁場(chǎng)，其電阻值會(huì)有所增加。磁阻編碼器伴隨著新型半導(dǎo)體材料的發(fā)展不斷演變，目前已衍生 AMR、GMR、TMR 三代產(chǎn)品。

光編碼器，將旋轉(zhuǎn)位置信息轉(zhuǎn)化為光脈沖信號(hào)以對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。光編碼器由發(fā)光元件、光敏元件及碼盤(pán)（即一個(gè)刻有規(guī)則的透光和不透光線(xiàn)條的圓盤(pán)）組成。當(dāng)安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，固定住的發(fā)光元件發(fā)出的光經(jīng)過(guò)碼盤(pán)，產(chǎn)生透光和不透光的光脈沖。
光敏元件檢測(cè)到這些光脈沖后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。光學(xué)編碼器從結(jié)構(gòu)上分兩種。一種是碼盤(pán)夾在發(fā)光元件和光敏元件之間的“透射型”，一種是發(fā)光元件和光敏元件在同一平面，通過(guò)碼盤(pán)反射光源的“反射型”。與磁編碼器相比，光編碼器更容易實(shí)現(xiàn)高精度和高分辨率，可用于大直徑電機(jī)設(shè)備等有強(qiáng)磁場(chǎng)干擾的環(huán)境。

電感編碼器，通過(guò)高頻電磁感應(yīng)信號(hào)的幅值或相位測(cè)量轉(zhuǎn)子位置信息。激勵(lì)線(xiàn)圈的高頻電磁場(chǎng)耦合到接收線(xiàn)圈，當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)，編碼器轉(zhuǎn)子因電渦流效應(yīng)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，從而影響接收線(xiàn)圈的電磁場(chǎng)強(qiáng)度，使差分接收線(xiàn)圈的信號(hào)幅值或相位發(fā)生改變，解碼電路通過(guò)放大、采集、解算、補(bǔ)正等程序，最終實(shí)現(xiàn)角度的精準(zhǔn)測(cè)量。

磁編碼器性?xún)r(jià)比更優(yōu)，光編碼器適用于精度要求更高場(chǎng)景。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，要求高精度、高分辨率的應(yīng)用，使用光學(xué)編碼器；追求環(huán)境耐受性強(qiáng)、小型輕量、高可靠性的應(yīng)用，使用磁編碼器。據(jù) MIR 睿工業(yè)，光電編碼器分辨率已經(jīng)發(fā)展到 25 位，23 位已經(jīng)商用，17 位已經(jīng)普遍應(yīng)用，而磁編碼器分辨率已經(jīng)發(fā)展至 19 位，能滿(mǎn)足絕大部分工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景。在編碼器降本和磁編碼器精度、分辨率提高的背景下，磁編碼器滲透率有望快速提升。

（二）測(cè)量類(lèi)型：直線(xiàn)編碼器（光柵尺）和旋轉(zhuǎn)編碼器

直線(xiàn)編碼器測(cè)量物體的直線(xiàn)位移，旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)角度。直線(xiàn)編碼器是一種用于測(cè)量物體直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的裝置，通常由傳感器和標(biāo)尺組成；其中標(biāo)尺被固定在物體上，傳感器則測(cè)量標(biāo)尺上的位置信息，主要用于機(jī)械加工、數(shù)控機(jī)床、3D 打印、半導(dǎo)體制造等領(lǐng)域。旋轉(zhuǎn)編碼器則是一種用于測(cè)量物體旋轉(zhuǎn)角度、速度和方向的裝置，可以直接安裝在物體上，以測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在機(jī)器人、航空航天、工業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

光柵尺是直線(xiàn)編碼器的代表。光柵尺是一種利用光柵的光學(xué)原理工作的測(cè)量反饋裝置，可用作直線(xiàn)位移的檢測(cè)，常用于數(shù)控系統(tǒng)的全閉環(huán)控制。光柵尺由標(biāo)尺光柵和最關(guān)鍵的光柵讀數(shù)頭兩部分組成，光柵讀數(shù)頭由光源、會(huì)聚透鏡、指示光柵、光電元件及調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。光柵尺精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、分辨率高，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、半導(dǎo)體設(shè)備、精密測(cè)量?jī)x器、激光切割等領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體位置的高精度測(cè)量和控制。

光柵尺分為成像掃描和干涉掃描。光柵尺的光電掃描在工作中無(wú)接觸、無(wú)磨損，可以檢測(cè)到非常細(xì)小的光柵，柵線(xiàn)寬度可僅數(shù)微米，并能輸出非常細(xì)小的周期信號(hào)。光柵尺往往采用兩種掃描原理，成像掃描是用兩個(gè)柵距相同或相近的光柵與掃描掩膜彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可用于 20 μm 至大約 40 μm 的柵距；干涉掃描是利用精細(xì)光柵的光衍射和光干涉生成位移測(cè)量的信號(hào)，可用于更小柵距的光柵（8 μm）。

（三）輸出信號(hào)：絕對(duì)式編碼器和增量式編碼器

絕對(duì)式編碼器用于準(zhǔn)確測(cè)量物體的絕對(duì)位置，即物體相對(duì)于一個(gè)已知的參考點(diǎn)的精確位置。絕對(duì)式測(cè)量是指編碼器在通電時(shí)立即提供位置值并隨時(shí)供后續(xù)電子電路讀取，無(wú)需移動(dòng)軸執(zhí)行參考點(diǎn)回零操作，即在不需要回到初始位置的情況下，可以立即提供物體的精確位置信息絕對(duì)位置信息。絕對(duì)式編碼器的工作原理是基于特定的編碼規(guī)則，每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的編碼值，常常由一系列絕對(duì)碼編排的光柵讀取，單獨(dú)的增量刻軌信號(hào)通過(guò)細(xì)分生成位置值，同時(shí)用于生成可選的增量信號(hào)。絕對(duì)式編碼器通常具有高精度和高分辨率，但通常比較復(fù)雜和昂貴。

增量式編碼器用于測(cè)量物體相對(duì)于初始位置的相對(duì)位移，即它們提供的是位置變化的相對(duì)值。增量式光柵由周期性的柵線(xiàn)組成，位置信息通過(guò)計(jì)算自某點(diǎn)開(kāi)始的增量數(shù)獲得。
由于確定位置值需要絕對(duì)參考點(diǎn)，在光柵尺或尺帶上還有一條參考點(diǎn)刻軌。柵尺的絕對(duì)位置由參考點(diǎn)確定，可精確到一個(gè)信號(hào)周期。增量式編碼器生成兩個(gè)信號(hào)，分別稱(chēng)為 A相和 B 相信號(hào)，這些信號(hào)的相位差可以用來(lái)確定方向和位移的變化。增量式編碼器的輸出信號(hào)是周期性的，通常稱(chēng)為脈沖，它們的數(shù)量用來(lái)表示位移的大小。增量式編碼器相對(duì)較簡(jiǎn)單，成本較低，但需要初始位置作為基準(zhǔn)。

絕對(duì)式和增量式編碼器的差別主要在于：1、測(cè)量方式：絕對(duì)式編碼器直接測(cè)量物體的絕對(duì)位置，而增量式編碼器測(cè)量的是位置的變化，需要初始位置作為參考。2、起始位置：絕對(duì)式編碼器可以立即提供絕對(duì)位置信息，無(wú)需回到初始位置，而增量式編碼器的位置信息是相對(duì)于初始位置的。3、精度和分辨率：由于絕對(duì)式編碼器直接測(cè)量絕對(duì)位置，通常具有更高的精度和分辨率。增量式編碼器的精度和分辨率取決于脈沖數(shù)量。4、復(fù)雜度和成本：絕對(duì)式編碼器通常較為復(fù)雜和昂貴，而增量式編碼器相對(duì)簡(jiǎn)單且成本較低。

二、多領(lǐng)域推動(dòng)市場(chǎng)擴(kuò)容，編碼器國(guó)產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí)

（一）編碼器市場(chǎng)高速增長(zhǎng)，下游應(yīng)用分布廣泛

全球編碼器市場(chǎng)由磁性和旋轉(zhuǎn)主導(dǎo)，規(guī)模迅速擴(kuò)大。隨著工業(yè)自動(dòng)化、智能制造和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，編碼器作為關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)控制裝置，在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、測(cè)量和反饋等方面發(fā)揮著不可替代的作用。據(jù) kbv research 預(yù)測(cè)，全球編碼器市場(chǎng)規(guī)模將由 2018 年的24 億美元增長(zhǎng)至 2028 年的 48 億美元，期間 CAGR 為 9.1%；從技術(shù)原理來(lái)看，磁編碼器仍然在市場(chǎng)上占據(jù)著主導(dǎo)地位；從產(chǎn)品類(lèi)型來(lái)看，旋轉(zhuǎn)編碼器的市場(chǎng)需求要高于直線(xiàn)編碼器。全球編碼器市場(chǎng)的成長(zhǎng)源于眾多下游領(lǐng)域的需求推動(dòng)和技術(shù)進(jìn)步，整體規(guī)模有望繼續(xù)保持增長(zhǎng)勢(shì)頭。

我國(guó)編碼器市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)，2025 年有望達(dá)到 33 億元。我國(guó)制造業(yè)的升級(jí)換代以及科技的創(chuàng)新，加速了編碼器市場(chǎng)的增長(zhǎng)。從傳統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用到現(xiàn)代的機(jī)器人、新能源等高新技術(shù)領(lǐng)域，編碼器的應(yīng)用范圍不斷拓展，為市場(chǎng)的擴(kuò)大提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。據(jù) MIR 睿工業(yè)，2022 年我國(guó)編碼器市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)小幅度增長(zhǎng)，為 25.75 億元，核心原因是疫情的影響和整體 OEM 行業(yè)低迷；預(yù)計(jì)到 2025 年，整體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 33 億元，期間 CAGR為 8.62%。國(guó)內(nèi)編碼器制造商聚焦提升產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平，不斷推出適應(yīng)市場(chǎng)需求的編碼器產(chǎn)品，可以預(yù)見(jiàn)，我國(guó)編碼器市場(chǎng)有望繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)，為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展貢獻(xiàn)更多動(dòng)力。（注：此市場(chǎng)規(guī)模僅考慮對(duì)外銷(xiāo)售，不包含自產(chǎn)自銷(xiāo)）

伺服行業(yè)為編碼器下游最大市場(chǎng)，機(jī)床市場(chǎng)增速最高。據(jù) MIR 睿工業(yè)，2022 年伺服行業(yè)為編碼器第一大下游市場(chǎng)，占比達(dá)到 30%，主要系伺服行業(yè)下游多為新能源等景氣行業(yè)，進(jìn)一步加大對(duì)編碼器的需求；受益于機(jī)床需求結(jié)構(gòu)升級(jí)，疊加對(duì)精度的要求的提升，逐漸擴(kuò)大對(duì)編碼器和光柵尺的需求，2022 年編碼器在機(jī)床行業(yè)應(yīng)用的同比增速最快，高達(dá)26%。從整體行業(yè)角度，2022 年項(xiàng)目型市場(chǎng)增長(zhǎng) 23.8%，OEM 行業(yè)市場(chǎng)下滑 4%，OEM行業(yè)端如電梯、起重、工程機(jī)械、印刷包裝等均出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)情況，下游行業(yè)需求乏力對(duì)工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的負(fù)面影響貫穿整年。但隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，居民消費(fèi)能力提升，且受?chē)?guó)家對(duì)于房地產(chǎn)政策影響，預(yù)計(jì) 2023 年國(guó)內(nèi) OEM 市場(chǎng)將逐步復(fù)蘇。

日歐編碼器廠商占據(jù)主導(dǎo)地位，國(guó)產(chǎn)廠商面臨挑戰(zhàn)。海外編碼器廠商以日系的多摩川（27.6%）和歐系的海德漢（14.3%）為代表，憑借幾十年的技術(shù)實(shí)力、研發(fā)能力以及長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)，海外龍頭廠商在全球范圍內(nèi)享有廣泛的聲譽(yù)和市場(chǎng)份額，持續(xù)為市場(chǎng)提供高質(zhì)量和創(chuàng)新性的產(chǎn)品。據(jù) MIR 睿工業(yè)，2022 年我國(guó)編碼器市場(chǎng)中多摩川、海德漢、西克和堡盟占據(jù)了 50%以上的市場(chǎng)份額，行業(yè)集中度較高，而國(guó)內(nèi)廠商則受疫情和電梯需求下滑影響，同比增速低于海外龍頭的成長(zhǎng)速度。

（二）磁編碼器以汽車(chē)應(yīng)用為核心，海外龍頭先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯

磁編碼器行業(yè)蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)。隨著現(xiàn)代電磁學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和自動(dòng)化需求的不斷增加，磁編碼器作為一種高精度、高可靠性的測(cè)量設(shè)備，在工業(yè)自動(dòng)化、汽車(chē)制造、半導(dǎo)體等眾多智造領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；特別是在制造業(yè)、工程機(jī)械和汽車(chē)領(lǐng)域，磁編碼器能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)控制和定位，已成為不可或缺的重要組成部分。據(jù) Yole 的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，全球磁編碼器（磁位置/速度傳感器）的市場(chǎng)規(guī)模將從 2021 年的 14.88 億美元增長(zhǎng)至 2027 年的 23.19 億美元，期間 CAGR 為 7.68%。磁編碼器在新行業(yè)、新技術(shù)的推動(dòng)下，持續(xù)不斷地創(chuàng)新和發(fā)展，應(yīng)用前景愈發(fā)廣闊，市場(chǎng)空間有望進(jìn)一步擴(kuò)大。

磁編碼器在汽車(chē)場(chǎng)景應(yīng)用多元，占比較高。從下游應(yīng)用來(lái)看，磁編碼器在汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，主要應(yīng)用于車(chē)輛的位置檢測(cè)、轉(zhuǎn)向控制、車(chē)速測(cè)量以及電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等領(lǐng)域。據(jù) Yole 對(duì)于整體磁傳感器下游行業(yè)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，汽車(chē)應(yīng)用的占比已經(jīng)超過(guò)了整體市場(chǎng)的 50%。無(wú)論是傳統(tǒng)燃油車(chē)還是新能源汽車(chē)，精度高、可靠性和耐用性強(qiáng)的磁編碼器都在為車(chē)輛的安全性和性能提升做出貢獻(xiàn)。隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展和智能化水平的提高，磁編碼器在未來(lái)汽車(chē)應(yīng)用中的地位有望進(jìn)一步增強(qiáng)。

整體磁傳感器的價(jià)值量伴隨系統(tǒng)復(fù)雜程度不斷增加。隨著工業(yè) 4.0 和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，制造過(guò)程正變得更加智能、高效和自動(dòng)化，同時(shí)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加通常意味著更豐富、更精細(xì)的功能和性能。在這一趨勢(shì)下，磁編碼器作為關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)控制和位置反饋裝置，將在機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)、無(wú)人駕駛車(chē)輛等領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。其高精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)特性，將成為實(shí)現(xiàn)精密控制和智能化運(yùn)行的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。據(jù) Yole，目前整體磁傳感器在工業(yè)自動(dòng)化和汽車(chē)應(yīng)用中價(jià)值量較高，伴隨未來(lái)制造系統(tǒng)的智能化發(fā)展，磁傳感器的價(jià)值量將不斷提升。

海外廠商占據(jù)主要市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)替代加速進(jìn)行。從整體磁傳感器行業(yè)來(lái)看，目前全球磁傳感器市場(chǎng)主要由海外大廠主導(dǎo)，包括 Allegro、AKM 和 TDK 等等，國(guó)外龍頭廠商布局磁傳感器產(chǎn)品多年，在產(chǎn)品端、渠道端和客戶(hù)端優(yōu)勢(shì)明顯，占據(jù)大量市場(chǎng)份額，形成了堅(jiān)實(shí)壁壘。據(jù) Yole，2021 年頭部三大海外廠商已經(jīng)占據(jù) 40%以上的市場(chǎng)份額，行業(yè)集中度比較高。然而，在國(guó)家戰(zhàn)略和政策的雙重支持下，依托潛力巨大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)磁編碼器廠商正不斷追趕海外龍頭、加速創(chuàng)新，為行業(yè)的發(fā)展注入了新的活力，打開(kāi)了更加廣闊的國(guó)產(chǎn)替代空間。

（三）光編碼器市場(chǎng)增速放緩，光柵尺國(guó)產(chǎn)替代需求迫切磁編或代替光編，光編碼器市場(chǎng)增速趨緩。光編碼器相比于磁編碼器成本較高，隨著磁編碼器分辨率提升和工業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用落地，磁編逐漸開(kāi)始替代光編，導(dǎo)致光編碼器市場(chǎng)增速的放緩。根據(jù)睿略市場(chǎng)調(diào)研的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 2022 年至 2028 年，全球光編碼器市場(chǎng)規(guī)模將由 124.9 億元提升至 143.4 億元，期間 CAGR 為 2.33%；其中，我國(guó)市場(chǎng)占比 23.8%，規(guī)模達(dá)到 29.7 億元，在假定占比不變的前提下，到 2028 年，我國(guó)光編碼器市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò) 34.1 億元。我國(guó)光編碼器市場(chǎng)的主要參與者主要包括以海德漢、博通、雷尼紹、堡盟和歐姆龍為代表的海外廠商，以及國(guó)產(chǎn)廠商禹衡光學(xué)和匯川技術(shù)。

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