入耳传感器 细数TWS耳机都有哪些传感器？
细数TWS耳机都有哪些传感器？
相信大家在日常生活中已经对一些现象习以为常了，比如：楼道里有人进来灯就会亮，智能手机会根据环境自动调节屏幕亮度，TWS耳机打开盒盖就能与已配对手机连接等等。智能化体验的背后，离不开传感器类产品的应用。
传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到需要测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
TWS耳机为了在使用过程中更好地对使用者意图做出判断和反应，也采用了很多类型的传感器。例如前面提到的TWS耳机开盖即连功能，需要用到霍尔传感器；戴上耳机即可播放音乐，需要用到光学传感器或者电容式传感器；耳机的触摸控制或敲击控制，则需要电容式传感器或加速度传感器。
今天我爱音频网就跟大家聊聊TWS耳机里应用的各类传感器。
一、TWS耳机里有哪些传感器、具体作用是什么？
概括来说，目前TWS耳机里的传感器主要有5方面的作用，分别是：入耳检测、人机交互、拾取声音、虚拟音效和健康辅助。下面我们逐方面来了解。
1、入耳检测
入耳检测又称佩戴检测功能，不同品牌有不同的命名方式，应用于TWS真无线耳机上可以实现以下几大功能：
判断用户是否佩戴/摘下耳机，让手机自动播放/暂停播放音乐；如果用户摘下耳机长时间未佩戴并且没有放回充电盒，耳机会自动休眠/关机，以节省电量；提升真无线耳机单/双耳使用的体验，一只摘下、另一只继续播放，切换更无缝。
2、人机交互
人机交互主要是指TWS耳机可以通过人体不同的触摸动作，实现耳机音频的播放暂停、上下曲切换、音量大小调节、智能语音唤醒等更多功能。这样在使用TWS耳机时可以在一定程度上脱离手机，方便快捷。图为华为FreeBuds Pro真无线降噪耳机丰富的人机交互功能。
3、拾取声音
TWS耳机内用于拾取声音的传感器为麦克风，常见的类型有驻极体麦克风和硅麦克风两种。麦克风主要用来收集耳机外部的声音，并将其转化为电信号传输给主控芯片处理，以实现耳机的主动降噪、语音通话、通话降噪、环境音模式、语音助手唤醒等功能。
4、空间虚拟音效
TWS真无线耳机的特殊音效功能是近年来兴起的、用户关注度很高的一项功能。目前已经应用的有索尼的360临场音效、苹果的空间音频、三星的360度音效等。这些音效功能有的是依靠纯软件算法实现，有的是依靠六轴传感器或陀螺仪配合相关算法实现的。
5、健康辅助
目前可穿戴设备中主打健康辅助功能的产品以智能手表和智能手环为主，相关技术已经发展得非常成熟了。TWS耳机也具备与人体亲密接触、佩戴方便的特点，对于健康检测功能能够有很好的应用，可以实现检测心率和体温、辅助听力等与健康辅助相关的功能。图为华米 Powerbuds真无线运动耳机的心率监测功能。
以上提到的TWS耳机传感器的5大作用，每一种都由多种传感器方案来实现，新类型的传感器在不断涌现，原有传感器的技术也在持续迭代。
二、TWS耳机传感器的主要生产厂商
我爱音频网根据以往拆解和市场调研了解到，目前TWS耳机传感器市场的主要厂商有：
光学入耳检测方案： DYNA敦宏科技、Huayi华羿科技、LITEON光宝科技、Solteam捷腾光电、Tianyihexin天易合芯、TXC晶技 等。
电容入耳检测方案： Azoteq、GOODiX汇顶科技、tongtek通泰 等。
触摸交互方案： Azoteq、CSC-IC菉华半导体、GOODiX汇顶科技、tongtek通泰、VINKA永嘉微电、VINTEK元泰 等。
压感交互方案： NDT纽迪瑞、TacSense钛深科技 等。
敲击交互方案： BOSCH博世、MiraMEMS明皜传感、QST矽睿科技、Silan士兰微电子、ST意法半导体 等。
可生产硅麦克风的厂商有： AAC瑞声科技、Easybond芯易邦电子、GETTOP共达电声、Goertek歌尔、Knowles楼氏电子、MEMSensing敏芯股份、RAYKING瑞勤电子、XINGANG新港电子 等。
可生产语音加速度传感器的厂商有： BOSCH博世、ST意法半导体 等。
可生产VPU语音处理单元的厂商有： BES恒玄、Goertek歌尔、MEMSensing敏芯股份、Sonion丹麦声扬 等。
可生产六轴传感器/陀螺仪的厂商有： BOSCH博世、ST意法半导体、TDK 等。
可生产健康监测类传感器的厂商有： GOODiX汇顶科技、Maxim美信、TI德州仪器 等。
如有更多传感器原厂欢迎与我爱音频网及时联系，我们希望能够帮助到大家：）
三、TWS耳机传感器的技术门槛和主要挑战有哪些？
1、传感器的设计与装配需要联动产业链上多个环节
对于多数传感器而言，由于其工作原理复杂，对装配有较高要求，需要和产业链上多个环节进行紧密配合。例如：光感芯片厂商需要和主控厂商一起调算法、服务PCBA厂商告知芯片摆放位置、指导壳子厂商如何安装滤镜、服务组装厂培训滤镜对准等装配细节。仅靠产品性能优势无法真正打开市场，还需要提供完备的安装指导服务，联合产业链上多个环节共同推动产品的渗透率。
2、提高灵敏度和综合成本控制之间的平衡
传感器在TWS耳机中起到判断用户操作意图的作用，具有重要意义，因此对于传感器而言，其高灵敏度、低误触率是最重要的评价标准。而灵敏度和误操作率与传感器的工作原理、本身使用的材料或技术、以及调试的算法息息相关。
同时，作为耳机的重要元器件，传感器的生产一致性和综合成本也是非常重要的考量，这对厂商的生产品控、材料管理等方面都有非常高的要求。
四、TWS耳机传感器的发展趋势是什么？
总体来看，作为应用在TWS耳机上的传感器，其未来发展将呈现以下两大趋势：
1、向多功能、智能化发展
作为人工智能技术的重要硬件基础，传感器在耳机中的应用举足轻重。TWS耳机的交互方式，从最初利用光学感应原理来感知用户的佩戴状态，实现摘下耳机自动停止播放、戴上耳机恢复播放的简单交互，发展到可以进行按压、滑动、敲击等复杂的触控交互。随着智能语音技术的加入，TWS耳机实现了语音交互，未来将向更加智能的环境自适应方向发展。同时，TWS耳机还可以收集用户体征数据，提供健康检测、运动数据播报等更为丰富的功能。
2、多传感器融合趋势
由于TWS耳机朝着小型化、轻量化、多功能方向发展，对传感器也带来了相应的要求。为了实现小体积和轻重量，市场会推出越来越多的多合一传感器方案，将不同的单个传感器进行组合搭配，在实现丰富的功能的同时维持小体积。比如Azoteq推出的集各种不同的传感器于单一芯片的解决方案，应用包括佩戴检测，压感，霍尔，旋钮，有效的降低了耳机总体成本以及物料的采购风险。
进一步从单项技术发展的角度来看，TWS耳机上的各类传感器正在经历新一轮的技术迭代。
1、光学入耳检测方案成趋势
入耳检测方面，目前主要有2条技术路径：光学红外激光和电容式感应。根据我爱音频网《2021TWS耳机行业白皮书》的调研数据，目前市场上光学传感器的应用仅占TWS耳机整体市场10%左右，占比不高但越来越受市场青睐。
品牌耳机追求更高的检测精度和更好的用户体验，倾向于使用成本相对较高但误操作率较低的光学方案，约有80%的产品使用光学方案，从而给消费者一种“旗舰产品才有”的感受。而白牌耳机更多出于成本和组装便易度的考量，仅有约10%的产品使用光学方案，绝大多数产品使用成本相对较低的电容式方案。
从技术发展成本不断降低和产品升级两个角度来看，光学入耳检测方案未来会被更多产品采用。
2、压力传感器的渗透率将逐步提高
在TWS耳机的发展过程中，交互方式经历了从按键，敲击，触摸，压力感应，再到压力和触摸融合多个阶段。目前市场上主要有3条技术路径：电容触摸、加速度计（G-Sensor）和压力感应。随着苹果在AirPods Pro上使用了压力感应传感器，能够在避免破坏耳机外观一体性的情况下，实现类似物理按键的操控方式，并且拥有高灵敏度和准确度，避免了误触和敲击带来的耳道压力问题。未来压力感应的渗透率将逐步提高。
3、高性能的硅麦、语音加速度计和VPU是刚需
目前TWS耳机采用的麦克风单元主要有ECM驻极体麦克风和硅麦克风两种，硅麦以体积小、可SMT、稳定性强的优势逐步成为市场主流。硅麦产品当下遇到的主要挑战有： 常规性能硅麦需要较强的上下游产业资源整合能力和成本管控能力； 硅麦的封装环节工序不可逆，对生产一致性要求高；MEMS芯片设计难度高、产业化周期长，早期受限于市场应用规模，国内缺乏生产工艺。
不过随着TWS耳机产品性能升级、市场需求量大，对于硅麦的需求也将进一步攀升，市场竞争格局将在未来2-3年逐渐清晰。
除麦克风外，TWS耳机内用于拾音的传感器还有语音加速度计和基于麦克风的VPU传感器，可以帮助产品实现更好的语音唤醒和通话降噪效果，不过目前只有苹果、三星、华为、google、漫步者等少量品牌在中高端产品上使用，未来成本降低有望进一步普及。
4、虚拟空间音效、健康监测是进阶
对于TWS耳机产品的未来发展，音效升级、功能升级势在必行，有利于提升消费者的整体使用体验、促进相关产业链升级。近年来，虚拟音效、助听、健康检测等功能一直是品牌产品和用户所关注的，目前也有很多厂商在做这方面的积极探索，相信未来会有更多芯片和算法厂商布局。
我爱音频网总结
TWS耳机市场经过四年快速发展，各项技术已经趋于成熟，进入新的产业升级阶段。传感器作为丰富TWS耳机功能、提升用户体验的重要元器件，种类丰富、工作原理复杂，对于产品设计和生产环节有较高要求，相关供应商都有很高的技术实力。
以上我爱音频网从TWS耳机传感器的应用、技术门槛、主要厂商和发展趋势四大方面为大家进行了全面分析，更详细的市场分析大家可以查看我爱音频网近期发布的《2021TWS耳机行业白皮书》，也欢迎更多传感器厂商联系我们，为大家推荐优质的供应链资源！
TWS耳机入耳检测成趋势，6大光学传感器原厂火了
近年来TWS真无线耳机市场不断升温，在街上看到真无线耳机的频率也越来也高。TWS耳机能够获得消费者喜爱，最重要的原因是它小巧便携，而且使用起来非常方便：打开充电盒拿出耳机就能自动与手机配对，如果你的耳机支持入耳检测功能，戴上它就会自动播放音乐，摘下自动暂停、再戴上又恢复播放，整体的体验非常完善。
我爱音频网经过长期追踪分析，对超过500款热门音频产品进行拆解研究，发现入耳检测功能从一开始的旗舰产品才有，到现在各个价位段都有产品支持，可见整体的技术已经比较成熟了。
尤其是成本较高的光学传感器，越来越多的出现在百元价位段的产品中，如Redmi红米 AirDots 3 真无线蓝牙耳机、Haylou嘿喽 GT5 真无线蓝牙耳机、喜马拉雅 小雅AI真无线耳机等。
今天我们就来聊一下TWS真无线耳机的入耳检测功能。
一、什么是入耳检测？
入耳检测又称佩戴检测功能，不同品牌有不同的命名方式，应用于TWS真无线耳机上可以实现以下几大功能：
判断用户是否佩戴/摘下耳机，让手机自动播放/暂停播放音乐；如果用户摘下耳机长时间未佩戴并且没有放回充电盒，耳机会自动休眠/关机，以节省电量；提升真无线耳机单/双耳使用的体验，一只摘下、另一只继续播放，切换更无缝。
二、实现入耳检测的方式有哪几种？
我爱音频网拆解了解到，目前市面上的TWS耳机实现入耳检测功能的方式主要有两种，一种是利用人体感应电容原理进行判断，另一种则是利用光线的发出、反射和接收判断，两者都需要依靠传感器和控制芯片，在TWS真无线耳机上设计的位置也不相同。
1、电容检测方案
电容方案是通过感测人体的电容值，判断耳机是否入耳。采用电容方案的TWS耳机在外观上无需开孔，看起来会更美观一些。
相较于光学检测方案，电容检测方案的优势是成本较低，壳体无需开孔；缺点是误操作率较高，需要在传感器位置上优化布局。
2、光学检测方案
光学检测方案是利用VCSEL激光发射器，发射940nm的红外激光，激光朝特定方向打出，反射回来形成回路。当接收区域的解码芯片收到有效的编码信号后输出电平信号，从而判断耳机是否入耳。
与电容检测方案相比，光学检测方案的优势在于精度更高，但相应的成本也比较高，对于耳机生产组装的要求高。
三、光学入耳检测逐渐受到市场青睐
根据我爱音频网《2021TWS耳机行业白皮书》的调研数据，目前市场上光学传感器的应用仅占TWS耳机整体市场10%左右，占比不高但越来越受市场青睐。
品牌耳机追求更高的检测精度和更好的用户体验，倾向于使用成本相对较高但误操作率较低的光学方案，约有80%的产品使用光学方案，从而给消费者一种“旗舰产品才有”的感受。而白牌耳机更多出于成本和组装便易度的考量，仅有约10%的产品使用光学方案，绝大多数产品使用成本相对较低的电容式方案。
从技术发展成本不断降低和产品升级两个角度来看，光学入耳检测方案未来会被更多产品采用。
四、光学入耳检测的实际应用
从我爱音频网拆解过的产品来看，采用光学入耳检测方案的产品越来越多，从最开始旗舰TWS耳机产品才有的功能，逐步发展为各个价位段都有产品采用，为此我爱音频网选择了五款不同价位、非常有代表性的产品，看看光学入耳检测方案的实际应用。
1、拆解报告：苹果AirPods Pro国行版
苹果AirPods Pro采用入耳式设计，支持主动降噪功能，耳机内搭载了三颗麦克风，高性能的H1芯片，达到了极致的降噪效果。并且支持通透模式，增强环境音；AirPods Pro采用全新的交互方式，通过内置的力度传感器，用户通过按压柄部凹槽区域来实现相应的功能操作；耳机电池首次采用纽扣锂电池，单次续航4.5h，整体续航24h，支持快速充电。并且AirPods Pro在苹果iOS 14系统中升级了具有临场体验感的空间音频功能。
苹果AirPods Pro耳机光学传感器的位置，在音腔底部。苹果AirPods系列产品自发布以来均采用光学传感器用于入耳检测功能。
2、拆解报告：Bose QuietComfort Earbuds 真无线降噪耳机
Bose首款真无线降噪耳机QuietComfort Earbuds在外观设计上延续了家族式的风格，体积更小，新采用了进阶版的鲨鱼鳍耳套设计，让佩戴更舒适稳固；充电盒支持Qi标准的无线充电，充电盒有线充电15分钟可为耳机提供2小时续航；耳机单次使用续航约6小时，搭配充电盒续航可达18小时；Bose 消噪耳塞支持IPX4级防水防汗，采用蓝牙5.1芯片，内置“腾讯小微”语音助手，也支持唤醒手机的语音助手。
Bose降噪耳塞夸张地采用了两个光学传感器用于入耳检测功能，两个传感器分别位于出音嘴不同的位置。
另一个光学传感器的开窗，两者方向不同，都是用于入耳检测功能的，有助于提高识别的准确率。
3、拆解报告：华为FreeBuds Pro真无线降噪耳机
华为FreeBuds Pro真无线蓝牙耳机，支持智慧动态降噪功能，耳机在不同的环境下使用会自动切换不同等级的降噪模式，官方宣传最大降噪深度为40dB；耳机内部设计了气压均衡透传系统，声腔导通保持而内外气压平衡；并且耳机还支持环境音透传和增强人声透传，在与他人交流时无需摘下耳机。华为FreeBuds Pro采用了双天线设计、双重抗风噪设计，通话降噪功能采用三颗麦克风配合骨振动传感器的方式实现；交互方式上耳机内置压力传感器，支持按压控制和滑动调节音量，综合配置出色。
华为FreeBuds Pro采用的光学传感器，在贴合耳廓的位置，看起来不太明显。
4、拆解报告：小米真无线降噪蓝牙耳机Air 2 Pro
小米真无线蓝牙耳机Air 2 Pro是小米首款真无线降噪耳机，官方宣传降噪深度最高可达35dB。耳机采用低功耗蓝牙芯片，支持LHDC 3.0高清蓝牙解码技术和MIUI系统的LLAC低延迟传输技术，官方宣传延迟可缩短至100ms以内；耳机内置高刚性LCP液晶复合振膜与12mm大尺寸动圈单元，格莱美大师调音；充电盒支持Qi无线充电标准，耳机和充电盒均支持快速充电，充电10分钟可播放音乐90分钟（关闭ANC），耳机关闭主动降噪续航约为7小时，搭配充电盒总续航可达28小时。
小米真无线蓝牙耳机Air 2 Pro采用光学传感器，在贴合耳廓的位置。
5、拆解报告：Haylou嘿喽 GT5 真无线蓝牙耳机
嘿喽GT5真无线蓝牙耳机，这款耳机主打游戏低延迟，官方宣传耳机的游戏延迟可低至65ms。嘿喽GT5采用蓝牙5.0芯片，左右耳同步传输，支持AAC音频编码。耳机支持触控操作，还同时配备了光学入耳检测传感器和无线充电功能，在百元价位的产品中比较少见。续航方面，耳机的单次续航约4小时，充电盒电池容量580mAh，总续航约为24小时。
嘿喽GT5耳机光学传感器的位置。
五、目前市场上的光学入耳检测原厂
我爱音频网了解到，目前为TWS真无线提供光学入耳检测方案的厂商主要有：敦宏科技、华羿科技、光宝科技、捷腾光电、天易合芯和晶技。
今天我们着重为大家介绍敦宏科技、华羿科技、捷腾光电和天易合芯这四家，下面我们一起来详细了解下他们的产品吧。
1、DYNA敦宏科技
敦宏科技公司成立于2011年，是敦南科技股份有限公司的子公司。该公司专注于应用在消费电子系统中的光学、惯性及环境传感器的设计与生产。
DYNA敦宏科技 PX318J 红外光学入耳检测传感器。敦宏科技专注于数位式光学传感器应用，这是一款针对TWS耳机产品特殊定制的高效能超低功耗的红外入耳检测传感器。
敦宏科技 PX318J 工作状态功耗低于17uA, 待机状态低于1uA，针对TWS产线组装常遇到的光学组装不良现象, 透过专利校准技术有效提升生产组装良率达到大幅降低生产重工成本。
应用案例：
拆解报告：HONOR荣耀 FlyPods 3 真无线主动降噪耳机
拆解报告：Redmi红米 AirDots 3 真无线蓝牙耳机
2、Huayi华羿科技
深圳华羿科技有限公司成立于2015年，是一家专注于开发新型高科技传感器的创新公司，并且公司对传感器进行持续不断的技术研究，集产品研发，并及生产、销售为一体。
公司坚持专注于新型高科技传感器研发，不断进取创新，在TWS蓝牙耳机光学入耳检测传感器，头戴式蓝牙耳机光学佩戴检测传感器，蓝牙耳机心率监测传感器，智能音箱光学感应传感器，人体心血管健康监测传感器，户外紫外线监测传感器等领域取得了重大突破，并且已经取得多项国内国际的专利证书。
华羿科技研发的HY2751智能TWS光学入耳检测传感器，以超低的功耗，超小的封装，快捷的响应速度，简单的通讯方式，兼容于各种蓝牙平台，帮助客户进一步提升了蓝牙耳机的整体品质，增强产品在市场中的竞争力。
应用案例：
拆解报告：漫步者 DreamPods 真无线蓝牙耳机
拆解报告：漫步者TWS NB2 真无线主动降噪耳机
3、Solteam捷腾光电
捷腾光电成立于1999年，以光及光电应用为开发主轴，开发出光纤通讯、光电Sensor (Ambient Light Sensor and Proximity Sensor)、光脉膊感测方案设计、水质浊度传感器及IoT 光智能应用方案设计。捷腾光电公司定位为: 创新技术研发、产品设计服务并建构营销通路。
自TWS耳机市场的蓬勃发展以来，捷腾光电一直致力于提供TWS客户最佳的入耳侦测方案及服务。
捷腾最新型的红外线接近传感器, 型号 JSA-1227 / JSA-1228 目前不仅仅是全业界最低的15 uA功耗, 传感器的尺寸 (2.0 x 1.0 x0.5 mm) 更是目前全业界最小，对于TWS耳机的外型渐走向轻、薄、小的趋势, 捷腾已做了完全的准备。另外, 独到的光学镀膜技术的引用及芯片能力提升, 让客户不需再担心所谓的光学底噪。另捷腾独家开发的SPC单点免校正方案, 进而帮助客户高效的提升量产良率, 生产效率。
应用案例：
拆解报告：HUAWEI华为 FreeBuds 真无线蓝牙耳机
拆解报告：HONOR荣耀 FlyPods青春版 真无线蓝牙耳机
4、Tianyihexin天易合芯
南京天易合芯电子有限公司，是一家由海外归国人才创立的集成电路设计企业。公司致力于高性能模数混合芯片的设计，聚焦于光传感和高性能SAR传感器，广泛应用于可穿戴、耳机和手机三大方向。可穿戴领域聚焦健康检测应用，形成基础心率，动态心率，心电检测，血氧 检测等最丰富的产品组合，满足从方案商到品牌客户的多元需求，累计出货过亿只。
天易合芯在TWS耳机市场聚焦佩戴检测应用，形成光学+SAR传感多传感器检测方案，最大程度减少误判，提高用户体验和工厂生产效率，并逐步加入心率检测等健康传感功能。
天易合芯HX3003M光学距离传感器，封装尺寸为2.0*1.6*0.7mm大小，OLGA-6封装，非常小巧，可以放入狭窄的空间中，为耳机增添自动暂停功能。产品适用于智能手机，耳机，智能可穿戴设备。
天易合芯HX3003M是一颗超低功耗的距离传感器，内置红外线激光二极管和I2C接口，设计为短距离检测，并且具有环境光和结构串扰噪声的自动消除。其采用智能中断方案，有效降低功耗，通过在400ms和25ms之间切换检测周期，有效降低红外激光二极管功耗，同时保证检测周期。
应用案例：
拆解报告：Haylou嘿喽 GT5 真无线蓝牙耳机
我爱音频网总结
入耳检测功能可以让耳机实现自动播放音乐，摘下自动暂停、再戴上又恢复播放的功能，让TWS耳机更智能，增强用户的使用体验；如果摘下耳机长时间未佩戴并且没有放回充电盒，耳机会自动休眠或关机，节省电量，延长续航。从这两方面来看，入耳检测功能会逐步在TWS耳机上普及，目前来看普及率已经非常高了。
TWS耳机入耳检测功能的实现，主要有人体电容检测方案和红外线光学检测方案两种，两种方式各有利弊，从我爱音频网《2021TWS耳机行业白皮书》的调研来看，品牌TWS耳机倾向于使用成本相对较高但误操作率较低的光学方案，目前也有越来越多的入门级TWS耳机产品开始采用光学入耳检测方案，未来这一趋势会更加明显，有利于促进产品升级，提升消费者的使用体验。
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