声传感器原理 什么是声音传感器？声音传感器的原理与应用
什么是声音传感器？声音传感器的原理与应用
传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受，并传送给计算机。 它用来接收声波，显示声音的振动图象。但不能对噪声的强度进行测量。
声音传感器的应用
众所周知， 传感器的应运而生着实极大地改变了我们的生活，为所有人的生活创造的便利也是全方位的。从热敏元件、光敏元件、气敏元件再到声敏元件等等，足已看出种类齐全，功能强大而又神奇的传感器多么伟大。就像装了声敏元件的设备，可以随着我们的语言来做出相应的反应，有没有觉得蛮神奇蛮好玩的？而当下，传感器的技术也在不断地提高创新当中，但种类繁多，功能复杂而又强大，致使很多人对传感器知之甚少，更不要提它的应用范围了，今天我就为您详解声音传感器的应用。
传感器的定义
传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。 国际电工委员会的 定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按 照 Gopel 等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件” ，而“传感器系统则是 组合有某种信息处理（模拟或数字）能力的系统” 。
传感器的能量转换
有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种， 不需要外接的能源或激励源。 无源传 感器不能直接转换能量形式， 但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能， 传感器承担将 某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它 们的状态可以是静态的，也可以是动态（即过程）的。对象特性被转换量化后可以通过多种方 式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，它将对象 特性或状态参数转换成可测定的电学量， 然后将此电信号分离出来， 送入传感器系统加以评 测或标示。
声音传感器的定义
声音传感器使用的是与人类耳朵相似具有频率反应的电麦克风。信号的传输方式： 电路把信号放大并把信号传送给英国电讯接口。 实际上，信号通过2条不同的线送达数 据采集器。一个信号通过低电压输入线，在 2.5V 左右，另一信号通过电压输入线，在0V左右。
声音传感器在生活上的应用
音响入侵探测器： 除了可用于门户的入口控制以外，还可用来监控入侵者出现的区域。其突出优点是，它 可用来鉴别引起报警的原因。此外，声音传感器在汽车防盗及航空探测等方面都有涉及，声 音传感器的对声纳系统的改进也贡献不小。各式各样的声控 开关 也大放异彩。 日本研制开发出一种声控电视机，可储存两个人的声控指令， 包括开机工作、 转换频道、 调换色彩以及关机等，都可以用声音指令进行控制。
通过兆亿微波商城的介绍，各位对声音传感器的应用一定有所了解。而在科技日益发达的今天，还有什么是不可能的呢？或许你对声音传感器的认知仅仅局限于话筒之类的。可是事实上，在你视线之外，声音传感器的潜滋暗长非常迅速。或许你曾经有过用声音统治一切的梦想，如同联想科技描述的未来生活一般，思维智慧与智能科技完美结合。在以智能科技为载体的基础上，声音传感器的威力远远没有达到上限，未来的生活正在一步步走进现在的生活。
戴上就自动播放音乐，无线耳机为何能认出你的耳朵？
提到真无线耳机产品的火爆，轻巧、便捷、无感是经常出现的几个关键词，去掉了耳机线的它，用更便利的使用体验征服了无数用户，同时也在潜移默化间改变了人们的习惯。
以往，人们戴上耳机后很自然地会按下播放键，取下耳机后又会按下暂停键。
真无线耳机悄悄「去」掉了这一过程，当你戴上耳机后，耳机会自动连接手机或电脑，取下耳机后，歌曲或视频内容会自动暂停，戴回后又会自动播放。
整个过程十分流畅，真正做到了「无感」，真无线耳机的好用，不仅仅体现在佩戴舒适度上的无感，更是使用过程中的无感，用户需要主动完成的交互操作更少了。
好用背后，是真无线耳机内部细小的传感器在发挥作用，它们几乎重新定义了的耳机与我们的交互方式。
无线耳机如何认出耳朵
现在，真无线耳机「认识」耳朵的方法已经很多样化了，大多数人熟悉的应该是 AirPods 上的红外距离传感器。
▲ 栅格开孔是扬声器，圆型黑色小孔是红外距离感应器开孔. 图片来自 iFixit
初代 AirPods 的识别原理并不算复杂，红外距离传感器会发射光波，红外线经过反射再次回到耳机附近，耳机内部的芯片确认红外线返回信号后判定耳机和物体之间的距离，进而识别人们是否戴上了耳机。
尽管每个人的耳朵轮廓有不同，但正如苹果此前对数百人耳朵进行 3D 扫描找出相似之处，以制造适合大多数人耳朵轮廓的耳机一样，大部分人耳朵和耳机之间的距离区间，是可以通过大量探访和数据统计得出的。
为了保证识别准确性，红外距离传感器发射光波的方向基本上都是固定方向，这也便于厂商控制变量，找到耳机和大多数人耳朵轮廓之间的距离区间。
市面上采用红外距离传感器等光学传感器识别耳朵的产品其实不少，Bose 的消噪耳塞甚至用上了两个光学传感器，为的就是提高识别准确率。
▲ Bose 消噪耳塞
不过光学传感器识别率虽然比较高，但也不是没有缺点，首先是成本较高，耳机腔体内部空间比手机可紧凑多了，定制小型光学传感器并不意外。
其次由于光学传感器识别耳朵需要发射红外线，必须要开孔留出空间，影响耳机一体性，美观度降低，另一方面红外线也可能被遮挡，比如握住耳机后取下，是有概率出现识别失灵，摘下耳机歌曲仍然还在播放的情况。
解决开孔其实并不算麻烦，市面上有不少真无线耳机用上了电容传感器，其原理和我们生活中常见的触控开关类似，通过检测人体的电容值来判断耳机是否戴上。
电容传感器不用发射光波，也就不必开孔了，但正如各种过灵敏或失灵的触控按钮一样，电容识别准确率相比光学传感器稍低一些，需要厂商进行大量调教。
电容传感器对比光学传感器的优势，是成本更低一些，现在你我能在电商平台上看到 100 元左右的真无线耳机，除了芯片价格降低，更便宜的电容传感器也尽了一份力。
红外光学传感器和电容传感器可以说各有优势，真正做到集大成者的则是 AirPods 第三代（以下简称 AirPods 3）中苹果特别定制的皮肤传感器。
根据苹果的介绍，这颗皮肤传感器是可以区别耳朵和其他平面，只有戴上 AirPods 时才会播放音频。
和之前的光学传感器借助距离判断的间接判断方式相比，苹果定制的皮肤传感器检测方式显然更直接一些，既没有传感器开孔也不怕被遮挡。
▲ AirPods 3
入耳识别降低了交互复杂度，让体验更无感，这还只是传感器改造耳机交互方式的一小部分，真无线耳机不仅去掉了线，更带来了一颗颗不存在的「按键」。
比如华为的 Free buds Pro 降噪耳机就用上了压力传感器，通过它感知压力波形，进而判断手势，华为基于此设置丰富的操控手势，比如切换歌曲、切换降噪模式等等。
▲ 华为 Free buds Pro 手势操作
AirPods Pro 则在耳机柄处设置了一个凹陷，方便人们盲操作，再加上压力传感器以及系统自动发出的 click 声，就像是真的按下了按键一样。
无论华为还是苹果，两者都将压力传感器放在耳机柄处，一来是方便人们寻找，二来如果是将手势操作转到耳机腔体上，点按、双击时可能会听到「咚咚咚」的声音，体验并不好。
▲ 图片来自：Pinterest
从红外传感器到皮肤传感器，再到压力传感器，它们就像是人体的关节一样，支撑着真无线耳机便利、无感的使用体验。
真无线耳机的未来
2010 年，乔布斯在 iPhone 4 发布会上展示了一个特别游戏——拆积木，它几乎将真实生活中的拆机木体验复刻到了手机上，随着 iPhone 4 转动，积木也开始晃动，当乔布斯移除积木塔中间的一块块积木后，它很快倒塌了。
这背后是 iPhone 内部的三轴陀螺仪和加速度感应器在发挥作用，通过传感器手机能了解自身倾斜方向以及程度，让游戏中的积木随着手机转动而晃动。
多年的真无线耳机和 iPhone 4 一样，凭借各种各样的传感器获得各种有趣的功能。
AirPods Pro 之所能支持空间音频，除了优秀的算法，耳机内部的六轴传感器也很重要，它能识别出人体头部的转动，进而调整每只耳朵收到的音频信息，模拟出多个喇叭播放的效果，仿佛一支乐队在不同方向朝你演奏，沉浸感大大加强。
真无线耳机的发展，离不开各式各样的传感器。
健康监测就被认为是未来真无线耳机发展的主要方向之一，作为可穿戴设备它离人体足够近，佩戴时间也足够久，提供健康数据监测也合情合理。
在知名分析师郭明錤和彭博社作者 Mark Gurman 的预测爆料中，多次提到 AirPods 未来将推出血氧检测等健康监测功能。
虽然 AirPods 3 并没有搭载相关功能，但其实目前市面上已经有部分无线耳机支持健康监测功能了，像 Amazfit PowerBuds 耳机就支持心率监测，其原理和智能手表类似，都是基于 PPG 心率传感器实现。
▲Amazfit PowerBuds. 图片来自：Amazfit
一般而言 PPG 心率传感器会发射绿色的光波，它能透过皮肤组织，随着心跳血管会收缩或扩张，而这两者都会影响光的透射，正是通过光波一来一回的透射变化，最终得出心率数据。
理想状态下 PPG 心率传感器可以较为准确地记录心率变化，但理想和日常差距可不小，比如运动和环境光都会影响 PPG 心率传感器的检测，此外光学传感器检测心率也会受功率影响，更高功率往往意味着测量效果更准确。
但高功率传感器费电不说，还有可能灼伤皮肤，对于耳机这样的微型可穿戴设备显然不适用，数据过滤和算法干预也就很有必要了。
传感器的进化几乎和智能手机的发展同步进行，如今同样的过程又要在真无线耳机内部上演。
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