超聲波接近檢測(cè)方案在手機(jī)中的應(yīng)用

大家好，今天和大家聊一聊消費(fèi)類電子中常見的接近檢測(cè)方案。

在我們通話時(shí)，當(dāng)聽筒靠近耳朵時(shí)手機(jī)會(huì)自動(dòng)熄屏避免誤操作，當(dāng)聽筒遠(yuǎn)離時(shí)屏幕又會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮；又比如在TWS耳機(jī)應(yīng)用中，佩戴耳機(jī)時(shí)，耳機(jī)自動(dòng)連接，拿開耳機(jī)時(shí)，耳機(jī)自動(dòng)斷開來節(jié)省功耗......這些案例都離不開距離傳感器的身影，這其中又以光學(xué)方案為主。

今天，我們主要聊一下另一種接近檢測(cè)方案--超聲波接近檢測(cè)。超聲波我們都不陌生，自然界中如鯨魚、海豚、蝙蝠等都是靠超聲波來進(jìn)行測(cè)距、定位的。在工程應(yīng)用中，比如汽車的避障系統(tǒng)就大量運(yùn)用了超聲波雷達(dá)。 而在手機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，超聲波的應(yīng)用也很常見。

隨著手機(jī)日趨輕薄化、全面屏化，手機(jī)盡量少開孔、少器件成為工程師們?nèi)找孀非蟮哪繕?biāo)。超聲波接近檢測(cè)方案是利用手機(jī)上的聽筒和MIC分別發(fā)射和接收超聲波來實(shí)現(xiàn)測(cè)距功能，從而替代原有的光學(xué)距離傳感器。

01 方案實(shí)現(xiàn)

在平臺(tái)內(nèi)完成超聲音源和可聽音頻數(shù)據(jù)混音后，再通過音頻PA放大后經(jīng)聽筒播出，再通過MIC拾取頭部反射回來的超聲信號(hào)能量，判斷人耳和手機(jī)之間的距離，進(jìn)而執(zhí)行亮滅屏動(dòng)作。

02信號(hào)幅度和頻率選擇

需要注意的是，在可聽音頻信號(hào)和超聲信號(hào)混合時(shí)，需要保證混合后的信號(hào)不能出現(xiàn)過零削波。如下圖，兩種信號(hào)疊加后出現(xiàn)了削波問題，會(huì)造成信號(hào)失真。

音頻常用的采樣頻率有48kHz、96kHz、192kHz，根據(jù)奈奎斯特采樣定律，需要注意采樣頻率是超聲頻率的2倍及以上，才能無(wú)失真恢復(fù)原信號(hào)。

03器件選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了能夠發(fā)射、接收超聲信號(hào)，硬件器件選型上需要注意音頻PA、聽筒和MIC的頻率響應(yīng)能夠滿足所設(shè)計(jì)的超聲頻段。如下圖所示為某SmartPA的頻響曲線，能很好地覆蓋常用超聲頻段。

另外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，需要考慮出音孔對(duì)聽筒和MIC的影響，出音孔的管道越寬越短，截止頻率就越高。

以上就是本期分享的所有內(nèi)容啦。你的手機(jī)使用的是光接近還是超聲波接近方案呢？歡迎評(píng)論區(qū)一起討論吧。

審核編輯 ：李倩