接近传感器的两大变化趋势

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）在可穿戴设备的元器件中，传感器约占了20%的比重。包括环境传感器（环境光传感器、麦克风感测元件等）、运动传感器（加速度计、气压高度计、地磁传感器等）、健康传感器（心率传感器、心电图传感器、血糖传感器等），不同的传感器实现不同的功能。

在TWS耳机的应用上，传感器主要起到佩戴检测、人机交互、拾取声音、虚拟音效和健康辅助的功能。其中，佩戴检测需要用到接近传感器，人机交互会用到触摸、压感、加速度计等传感器，拾取声音有MEMS硅麦、VPU等，虚拟音效则是用到六轴传感器或陀螺仪以及算法相互配合。健康辅助功能则是通过心率、血糖等健康传感器完成检测。

本文将围绕接近传感器厂商的产品进行梳理。接近传感器是一种非接触式的行为感知传感器，一般情况下接近传感器通过检测磁场、电流变化确定被测物体的移动和存在信息，并将检测到的接近信息转换为开关电信号输出。

除了传统的电感式接近传感器、电容式接近传感器，接近传感器还衍生出了光电式接近传感器以及超声波传感器。在TWS耳机的应用上，主要以接近传感器一般用光电式接近传感器提供入耳检测功能。

AMS ：体积比上一代解决方案再小30%

AMS是一家专注于传感器的公司，其环境光传感器等产品在全球市场中占有较大份额。2021年，AMS就推出当时业界内最小的一款接近传感器TMD2636，尺寸为2*1*0.35mm，采用超小型厚度的0.35mm封装，芯片体积为0.7mm3。除了本身器件非常小，中心间距也非常小（孔径中心间距为1.1mm）。据了解，这款传感器相较于上一代产品的体积小30%以上，这意味着可以节省系统空间，能够在耳机中搭载多个传感器，用来提高产品的可靠性或者增加新功能。

另外，TMD2636采用了940nm红外垂直腔体表面发射器的红外接近传感器，可降低耳机小电池的耗电速度。在功耗方面，工作功耗为70㎂，待机功耗为0.7㎂。AMS介绍，TMD2636结合了艾迈斯半导体在光学传感器硬件和软件方面的创新，提供可靠的入耳接近检测，为耳塞在不使用时降低功耗，延长耳塞待机时间。

美芯晟：突破低功耗性能

今年6月左右，美芯晟推出全集成超低功耗光学接近检测传感器MT3101，工作平均功耗小于15uA，待机功耗低至1uA。在尺寸方面，MT310采用微型连接网格阵列LGA8封装，体积为2.55*2.0*0.6mm。官方介绍，MT3101改善了传统传感器感应不灵敏、传输速度低等问题，有效降低误触发频率，并且提升了入耳检测效率。

MT3101除了上述提到的体积小的特点，还有以下两大特点。一是探测精度高，抗干扰能力强。美芯晟在MT3101内置数模相结合的智能串扰消除技术，增大信号可用的动态范围，提高了抗串扰能力，高环境光抑制设计搭配高效算法技术，提升了红外线测量数据转化为接近检测结果的精度。

二是超低功耗。与AMS TMD2636的功耗（工作功耗70㎂，待机功耗0.7㎂）相比，美芯晟的MT3101的功耗（平均功耗小于15uA，待机功耗1uA）确实有较大的提升，不过TMD2636是AMS在去年推出的产品，这也在一定程度上说明了传感器在功耗性能方面一直在突破。美芯晟表示，“MT3101还可协助进行电源管理功能，在检测到耳机为佩戴状态时启动耳机自动开机，移除时则自动关断电源。”

捷腾光电：独家光学镀膜技术有效降低底噪

捷腾光电在2021年也推出新一代的红外线接近传感器，JSA-1227和JSA-1228，在小型化和功耗上均有所突破。官方介绍，JSA-1228的尺寸2.0 *2.0 *0.6mm，JSA-1227的尺寸为2.0 *1.0 *0.5 mm。相较而言，JSA-1227实现了更小的尺寸，不过相对于AMS TMD2636的尺寸（2*1*0.35mm）而言， TMD2636在TWS耳机有限的结构中优势相对强一些。

由于TWS耳机用户对音质的追求越来越高，除了电感等元器件与降低底噪息息相关，传感器技术的迭代也发挥着重要作用。捷腾光电介绍，JSA-1227和JSA-1228引用了捷腾光电的光学镀膜技术，能够有效降低底噪。在入耳检测方面，采用二段式光学降噪能够延长光学入耳侦测的使用寿命。在功耗方面，JSA-1227和JSA-1228同样能达到15 uA 的超低功耗。

小结从近两年的变化来看，入耳监测成为标配，交互方式的多样化丰富了触控方式。随着可穿戴设备向小而薄的趋势发展，电池容量逐渐加大，小型化和低功耗依旧是其追求的性能，接近传感器也在这方面不断突破，国际和国内厂商进展加快。

除了接近传感器，在传感器的迭代过程中，还有以下两大变化趋势。一是健康管理方面。健康传感器的需求增加明显。二是在音质方面。用户愈加追求TWS耳机的降噪、音质等性能，Airpods Pro的Spatial Audio空间音频助推了声音体验上的革新，六轴传感器、陀螺仪等传感器承担了虚拟环绕、立体音效等技术的迭代，硅麦在精准收音、定位以及声压级上持续突破。空间音频概念在TWS上愈演愈烈。除此之外，开放式耳机也给六轴传感器、陀螺仪、硅麦等传感器带来了新的技术要求。