用于检测电子装置的操作环境的变化的设备和方法与流程

1.本公开涉及一种用于检测电子装置(特别是可穿戴式)的操作环境的变化的设备和方法。


背景技术：

2.众所周知，存在若干种电子设备，特别是可穿戴式，其中需要检测操作环境的变化，以便修改操作参数和/或激活/关闭相同设备的功能。
3.例如，已知的针对音频应用的可穿戴电子设备(所谓的“可听戴设备”)实施插入耳道(即操作环境从外部环境(空气)到耳朵内部环境的变化)的自动检测，以便自动激活一些特定的功能，诸如例如在与移动通信装置(例如智能手机或平板电脑)相关联的耳机的情况下听音乐或接听语音电话。
4.作为附加示例，可穿戴式电子装置是已知的，诸如智能手环或智能手表，这些电子装置也可以用于水下应用或一般用于水中应用。
5.在这些装置中，可以使用压力传感器设备，该压力传感器设备具有双满刻度：第一满刻度用于检测环境压力(或大气压力，例如用于海拔或仰角监控)，并且第二(较高)满刻度用于检测水中发生的较高压力(例如，用于深度监控)。
6.在这些压力传感器设备中，可以实施进入水的自动检测(即操作环境从外部环境(空气)到水中或水下环境的变化)，以便自动激活/关闭一些特定的功能，特别是自动改变用于压力检测的满刻度值。
7.在这方面，满刻度的变化可以通过适当调整与压力检测相关联的读数电子器件的增益因子来实施。
8.对操作环境的变化的自动检测一般只在上述电子设备和装置中实施，或主要是根据检测到的压力值来实施。
9.例如，在针对音频应用的可穿戴电子装置的情况下，当集成在相同装置中的压力传感器所检测到的压力超过某一阈值时，就会发生对入耳状态的识别。有利地，为了减少能量消耗，这种压力传感器通常可以保持在非活动状态或待机状态，并且由运动传感器(加速度计)和/或接近传感器激活，该压力传感器被设计为提供装置接近耳朵并且插入其中的指示。
10.在这方面，us 10,491,981 b1公开了一种确定耳机的当前操作状态的方法，该耳机包括扬声器和压力传感器。方法设想对压力信号进行处理，该压力信号指示耳机附近的空气压力，特别是用于响应于耳机插入用户的耳朵检测同一信号的变化。当确定耳机的操作状态是在耳朵内时，则例如通过扬声器提供音频信号，并且与媒体播放器设备建立无线连接来用于耳机与同一媒体播放器设备之间的无线数据交换。
11.特别地，在上述文档中所述的解决方案中，使用运动传感器来检测高于某一阈值的运动，以激活接近传感器；然后，使用这种接近传感器来检测设备对用户的耳朵的接近(低于某一阈值)，然后激活压力传感器，用于随后根据检测到的压力信号的值来检测插入
耳道。
12.作为附加示例，在用于水下应用或一般用于水中应用的装置的情况下，在预先设置的时间间隔内，当检测到的压力值超过高于空气压力或大气压力的某一阈值(在这种情况下，激活上限满刻度)或小于低于大气压力的某一阈值(在这种情况下，激活下限满刻度)时，实施压力传感器的满刻度的自动变化。
13.然而，本发明人发现，当前的解决方案有一些限制，并且存在一些缺陷。
14.一般来说，在检测操作环境的变化时存在误差(所谓的“误报”)的可能性，因为不同的事件原则上可能导致压力的变化，这种压力的变化可能被错误地解释为操作环境的变化。
15.例如，在可穿戴电子装置的情况下，当电子装置实际上仍然在空气中操作时，在对进入水中进行检测时的误报可能导致压力传感器的满刻度变化(在这种情况下是不需要的)和/或装置的某些功能的错误禁用。
16.在针对音频应用的可穿戴装置的示例中，对将装置引入耳朵的错误检测可能导致相同装置的某些功能的错误激活，例如不需要的音频重现。
17.此外，与上述us 10,491,981 b1中所描述的解决方案相关的特定缺点是由于使用了大量传感器(运动传感器、接近传感器和压力传感器)而产生的，这导致了随之发生的不可忽略的能量消耗。


技术实现要素：

18.本公开提供了各种实施例，这些实施例通过提供具有改进特性的用于检测操作环境的变化的解决方案，至少部分地克服了已知系统的缺点。
19.根据本公开，提供了一种用于检测操作环境的变化的设备和方法。
20.在至少一个实施例中，提供了一种检测设备，包括压力传感器，被配置为提供压力信号，该压力信号指示操作环境中的周围压力。静电电荷变化传感器被配置为提供电荷变化信号，该电荷变化信号指示与操作环境相关联的静电电荷的变化。处理电路装置被耦合到压力传感器和静电电荷变化传感器，并且被配置为接收压力信号和电荷变化信号，并且联合处理压力信号和电荷变化信号，并且检测检测设备的第一操作环境和第二操作环境之间的变化。第二操作环境与第一操作环境不同。
21.在至少一个实施例中，提供了一种电子装置，包括检测设备和主控制器，该主控制器被耦合到检测设备的处理电路装置，并且被配置为接收变化信号，该变化信号指示操作环境的变化，用于响应于检测到操作环境的变化而执行或激活给定动作。
22.在至少一个实施例中，提供了一种检测第一操作环境与不同于第一操作环境的第二操作环境之间的变化的方法，包括：从压力传感器接收压力信号，该压力信号指示操作环境中的周围压力；从静电电荷变化传感器接收电荷变化信号，该电荷变化信号指示与所述操作环境相关联的静电电荷的变化；以及联合处理压力信号和电荷变化信号，并且检测第一操作环境与不同于第一操作环境的第二操作环境之间的变化。
附图说明
23.为了更好地理解本公开，现在仅仅通过非限制性示例并且参照附图对其实施例进
行描述，其中：
24.图1是根据本解决方案的实施例的检测设备的一般框图；
25.图2示出了由根据本解决方案的实施例的图1的检测设备实施的方法的一般流程图；
26.图3a至图3b是图1的检测设备的可能的实施例的示意剖视图；
27.图4图示了图2的检测设备的静电电荷变化传感器的可能的电路实施方式；
28.图5和图6示出了方法的相应流程图，该方法由图1的检测设备实施，用于检测将针对音频应用的电子装置插入用户的耳朵内；
29.图7示出了与操作环境的变化的检测相关联的静电电荷变化信号的图表；
30.图8示出了方法的流程图，该方法由图1的检测设备实施，用于检测电子装置进入水；
31.图9示出了与操作环境的变化的检测相关联的静电电荷变化信号和压力信号的图表；以及
32.图10是其中可以使用图1的检测设备的电子装置的一般框图。
具体实施方式
33.如下面将详细描述的，本解决方案的一个方面(为了检测操作环境的变化)提供了一种基于压力传感器和静电电荷变化传感器的联合使用、组合使用的检测设备。
34.众所周知，电荷是自然界的基本组成部分。在元件之间的直接接触或隔一段距离的情况下，静电带电体的电荷可以很容易地转移到另一个物体上。当电荷在两个电绝缘物体之间转移时，就会产生静电荷，由此，电子过剩的物体带负电荷，并且电子不足的物体带正电荷。电荷的位移根据物体是导电物体还是电介质而具有不同的性质。在导体中，电子分布在整个材料中，并且由于外部电场，电子自由移动。在电介质中，除了电偶极子外，没有电子自由移动，这些电偶极子在空间中具有随机方向(因此产生的净电荷为零)，然而，这些电偶极子可以通过外部电场定向或变形，从而生成电荷的有序分布，因此生成偏置。根据材料的属性和其他环境因素，电荷在任何情况下都可以是移动的。
35.在本解决方案中，检测设备的静电电荷变化传感器被配置为通过电容检测来检测电场(以及静电势)的变化，这些变化是由于电子装置运行的操作环境中电荷的变化而产生的电荷再分布及时发生的。
36.图1是根据本解决方案的实施例的检测设备1的示意图，该检测设备1包括：
37.(在本文中没有详细描述的已知类型的)压力传感器2，特别是mems(微机电系统)半导体传感器，被配置为提供压力信号s
p
，与检测设备1和对应的电子装置(其中使用检测设备1)所在的操作环境中的压力相关联；
38.(下面将详细描述的)静电电荷变化传感器4，被配置为提供电荷变化信号sq，该电荷变化信号sq指示上述操作环境中静电电荷的变化；以及
39.处理电路装置(在这里可以称为处理单元)6，被耦合到压力传感器2和静电电荷变化传感器4，以便接收压力信号s
p
和电荷变化信号sq，并且被配置为联合处理上述压力信号s
p
和电荷变化信号sq，以检测操作环境的变化。处理电路装置可以包括任何电路装置，被配置为执行本文中关于处理电路装置所描述的各种功能性，并且在一些实施例中，处理电路
装置可以是或包括微控制器等。
40.一般来说，参照图2，处理单元6被配置为(如步骤7中所示)执行电荷变化信号sq的处理，特别是用于将至少一个对应的参数(例如绝对值或方差)与关联于同一参数的预设阈值进行比较。
41.如果比较具有肯定结果(例如如果电荷变化信号sq的绝对值或方差满足与预设阈值的给定关系，例如高于同一阈值)，则处理单元6被配置为执行压力信号s
p
的处理(步骤8)，特别是用于将至少一个对应的参数(例如，绝对值或梯度或时间差或斜率)与关联于同一参数的相应的预设阈值进行比较。
42.如果另一比较也具有肯定结果，则在电荷变化信号sq的比较的上述肯定结果之后的预设控制时间窗口内，处理单元6被配置为确定操作环境从第一操作环境(例如空气)到第二(不同)的操作环境(例如耳道内部或水下环境)的变化的发生(步骤9)。
43.在此确定之后，处理单元6可以在其输出处生成和提供变化信号v，例如为脉冲型信号，该变化信号v指示操作环境的上述变化(步骤10)。
44.以本文中没有说明的方式，变化信号v可以由检测设备1所在的电子装置的管理和控制单元接收，以便响应于检测到操作环境的变化而执行和激活给定动作(例如在针对音频应用的可穿戴装置的情况下，激活多媒体音频的再现，或在用于水下使用的装置的情况下，激活压力传感器的满刻度的修改)。
45.相反，在上述任何一种检查都没有肯定结果的情况下，由处理单元6所执行的算法返回到初始步骤，以对电荷变化信号sq进行初步处理，并且可能开始新的控制时间窗口。
46.有利地，电荷变化信号sq和压力信号s
p
的联合处理能够消除或至少减少对操作环境的变化的错误检测，例如由于独立于操作环境的变化的压力变化以及由于附加和不同的因素。
47.此外，如下面在另一方面将阐明的，检测设备1的结果能量消耗小，因为只有在电荷变化信号sq的处理的肯定结果之后的控制时间窗口内，电荷变化传感器4需要低能量消耗并且可能激活压力传感器2。
48.更详细地，例如，上述处理单元6包括微控制器或mlc(机器学习核心)处理器，该处理器驻留在asic(专用集成电路)中，该asic被耦合到压力传感器2和静电电荷变化传感器4，用于处理对应的压力信号s
p
和电荷变化信号sq。上述压力传感器2、静电电荷变化传感器4和处理单元6可以设置在同一封装内，该封装具有适当的元件，用于与外部环境电气连接，例如用于与主机电子装置连接。
49.换言之，在可能的实施方式中，电荷变化传感器4可以与压力变化传感器2集成。
50.在这方面，如图3a中示意性地图示的，压力传感器2可以包括封装12，具有由金属制成的盖或外部保护元件，被设计为作为电荷变化传感器4的检测电极14操作。此外，压力传感器2被电耦合到印刷电路板(pcb)16。以没有图示的方式，与压力传感器2和电荷变化传感器4相关联的读数和处理电子设备可以集成在封装12内，或设置在外部并且耦合到pcb 16。
51.备选地，如图3b中示意性地指示的，电荷变化传感器4的压力传感器2和上述检测电极14两者都可以被耦合到pcb 16，该pcb 16设置在封装12’中，在这种情况下，该封装12’设置有保护膜17以作为与外部环境有关的接口。以没有图示的方式，同样，在这种情况下，
与压力传感器2和电荷变化传感器4相关联的读数和处理电子设备可以集成在封装12’内或设置在外部并且耦合到pcb 16。
52.图4图示了通过静电电荷变化传感器4的非限制性示例呈现的实施例，该静电电荷变化传感器4包括至少一个输入电极，特别是上述的检测电极14，其被设计为朝向或靠近操作环境布置，以检测环境电荷变化(以及随之产生的场和电势变化)。
53.检测电极14是仪表放大器22的差分输入19的部分，被耦合到对应的第一输入终端19a。
54.在差分输入19的第一输入终端19a和第二输入终端19b之间，输入电容器ci和输入电阻器ri彼此并联连接。
55.在操作期间，输入电容器ci两侧的输入电压vd由于外部环境中的电荷再分布而变化，特别是由于检测设备1的操作环境的变化而变化。在暂态(其持续时间由电容器ci和电阻器ri之间的并联所定义的常数ri·ci
给出)之后，输入电压vd恢复到其稳态值。
56.仪表放大器22基本由两个运算放大器op1和op2组成，这些运算放大器具有：非反相输入终端，被相应地连接到第一输入终端19a和第二输入终端19b；以及反相终端，该反相终端由增益电阻器r
g2
连接在一起。
57.偏置级(缓冲区)op3通过耦合到第二输入终端19b的电阻器r1来将仪表放大器22偏置到共模电压v
cm
。
58.运算放大器op1和op2的输出终端通过相应的增益电阻器r
g1
以被连接到相应的反相输入终端；输出电压v
d’存在于相同的输出终端之间。
59.如将从电路的检查中清楚地看出的，仪表放大器22的增益ad是(1+2
·
r1/r2)；因此，上述输出电压v
d’是vd·
(1+2
·
r1/r2)。
60.选择仪表放大器22的部件，以便相同的仪表放大器22在其通带(例如包括在0hz到500hz之间)中具有降低的噪声和高阻抗(例如大约109ω)。
61.上述输出电压v
d’设置在模数转换器(adc)24的输入处，该adc24在其输出处为处理单元6提供上述电荷变化信号sq。例如，电荷变化信号sq可以是高分辨率(16位或24位)数字流。
62.根据不同的实施例，如果具有适当的特性(例如差分输入、高输入阻抗、高分辨率、为要被测量的数量而优化的动态范围、低噪声)的模数转换器是可用的，则可以省略仪表放大器22，在这种情况下，输入电压vd是直接在模数转换器24的输入处供应的。
63.以没有图示的方式，可以将电荷变化信号sq供应给多路复用器块的第一输入，此外，该多路复用器块可以在至少一个另一输入处接收上述压力信号s
p
(并且可能在另一输入处接收另一感测信号)。在这种情况下，多路复用器块的输出被耦合到处理单元6的输入，并且依次及时地供应上述电荷变化信号和压力信号sq、s
p
(并且可能供应另一感测信号)，用于实现处理单元6所进行的处理。
64.在本解决方案的可能的实施例中，图5通过流程图更详细地示出了电荷变化和压力信号sq、s
p
的联合处理的操作，该操作由处理单元6执行。特别地，这种实施例涉及在针对音频应用的可穿戴装置(例如耳机)中使用检测设备1，以便检测装置进入/退出用户的耳道。
65.详细地，在该实施例中，处理单元6最初被配置为初始化(框30)状态变量，如下面
将讨论的，该状态变量可以具有三个值：
‘
手中’(指示可穿戴装置在用户手中的事实)；
‘
靠近头部’(指示可穿戴装置位于用户头部附近的事实)；
‘
插入’(指示可穿戴装置已经插入耳道的事实)。特别地，状态变量的初始化对应于装置放置在桌子或任何静止表面上的位置。
66.然后，获取(框31)电荷变化信号sq，特别是获取其对应的样本(例如其被存储在获取缓冲区中，该获取缓冲区由相同的样本逐步供应和更新)，并且该电荷变化信号sq受到标准化操作(例如通过删除对应的基值)。
67.接下来，以本身已知的方式，计算(框32)电荷变化信号sq的方差var，该方差在这里代表相同电荷变化信号sq的已处理参数。
68.将电荷变化信号sq的方差与预设值的第一阈值th_hand进行比较(框33)，该第一阈值th_hand指示装置在用户手中的事实(应当注意可以(例如在初始校准阶段)确定该第一阈值th_hand的值)。在一些实施例中，第一阈值th_hand可以被存储在例如计算机可读存储器中，诸如在处理单元6内，并且可以通过任何合适的电路装置(诸如可以被包括在处理单元6中的数字比较器)来与电荷变化信号sq进行比较。
69.如果上述方差高于第一阈值th_hand，则将状态变量更新为值
‘
手中’(框34)。
70.然后，算法继续计算(框35)电荷变化信号sq的方差(基于同时接收到的新样本，已填满缓冲区)。
71.将电荷变化信号sq的上述方差与具有相应的预设值的第二阈值th_head(可能是等于第一阈值th_hand的值)进行比较(框36)，该第二阈值th_head指示装置靠近用户头部的事实(还应当注意可以(例如)在初始校准阶段确定上述第二阈值th_head的值)。在一些实施例中，第二阈值th_head可以被存储在例如计算机可读存储器中，诸如在处理单元6内，并且可以通过任何合适的电路装置(诸如可以被包括在处理单元6中的数字比较器)与电荷变化信号sq进行比较。
72.如果上述方差高于第二阈值th_head，则将状态变量更新为值
‘
靠近头部’(框37)。
73.相反，如果在给定时间间隔的持续时间内方差不高于第二阈值th_head，则状态变量恢复到初始值(框30)。
74.接下来，处理单元6激活压力传感器2(出于节能的目的，到目前为止该压力传感器一直保持禁用)，并且获取压力信号s
p
(框38)；特别地，获取其对应的样本(例如被存储在获取缓冲区中，该获取缓冲区由相同的样本逐步供应和更新)。
75.将压力信号s
p
的绝对值或梯度δ(即时间上连续的样本之间的差异)与预设值的第三阈值th_p进行比较(框39)(应当注意，也可以(例如)在初始校准阶段确定所述第三阈值th_p的值)。在一些实施例中，第三阈值th_p可以被存储在例如计算机可读存储器中，诸如在处理单元6内，并且可以通过任何合适的电路装置(诸如可以被包括在处理单元6中的数字比较器)与梯度δ进行比较。
76.如果压力信号s
p
的上述参数的值高于第三阈值th_p，则将状态变量更新为值
‘
插入’(框40)。
77.相反，如果在给定时间间隔的整个持续时间内压力信号s
p
的上述参数的值不高于第三阈值th_p，则状态变量恢复到值
‘
手中’(框34)。
78.响应于确定可穿戴装置插入用户的耳朵，如同一框40中所图示，处理单元6还被配置为生成脉冲型的变化信号v，该变化信号v指示操作环境的上述变化(换言之，变化信号v
切换值；例如它从低值转到高值)。
79.上述变化信号v可以由管理单元接收，用于管理包含检测设备1的可穿戴装置，以便响应于检测到操作环境的变化而执行和激活给定动作(例如激活多媒体音频文件的再现或检测设备1和相同的可穿戴装置之间的数据传输)。
80.接下来，处理单元6被配置为监控可穿戴装置从用户的耳朵退出；在该实施例中，监控是基于对压力信号s
p
的上述参数(绝对值或梯度)的处理(框41)。
81.特别地，如果压力信号s
p
的参数(例如梯度δ)再次高于上述第三阈值th_p，则处理单元6确定装置从用户的耳朵退出，以便算法返回到框34，同时将状态变量更新为值
‘
手中’(框42)。此外，变化信号v切换值(例如从高值转到低值)，以使前面响应于检测到操作环境的变化而激活的动作关闭(例如中断多媒体音频文件的再现或检测设备1和可穿戴装置之间的数据传输)。
82.在附加实施例中，如图6中所示，由处理单元执行的算法设想与前面所描述的直到框40步骤相同的步骤，(因此，这些步骤由相同的参考数字指定，并且不再描述)，其中在检测到操作环境的变化之后，变化信号v切换值(已经验证，压力信号s
p
的上述参数的值高于第三阈值th_p)。
83.在这种情况下，处理单元6被配置为基于电荷变化信号sq的处理来监控可穿戴装置从用户的耳朵退出。
84.特别地，再次计算电荷变化信号sq的方差(框45)。
85.然后，如果电荷变化信号sq的方差高于第四阈值th_head2(也具有可以例如在初始校准阶段确定的值)，则处理单元6确定可穿戴装置从用户的耳朵退出，以便算法返回到框34，同时将状态变量更新为值“手中”(框46)。此外，变化信号v切换值，其结果在前面讨论过。
86.图7示出了(关于刚才所讨论的)在本技术人所进行的实验测试期间电荷变化信号sq和对应的方差(var)的时间图。突出对可穿戴装置在用户手中和靠近用户耳朵的位置的识别事件(通过对上述信号的图特别是峰值的分析，可以清晰而明显地识别出来)(应当注意，在该测试中，用户反复握住上述可穿戴装置并且将其插入他的耳朵)。
87.特别地，带实线的圆表示手中事件。当用户握住可穿戴装置时，电荷变化信号sq显示出小的正峰值，然后显示出有标记的负峰值，由带实线的上述圆来区分。当可穿戴装置被握在用户手中时，电荷变化信号sq然后向零值转移。相反，当将可穿戴装置带向头部时，电荷变化信号sq显示出正峰值，然后再次向零值返回。带虚线的圆表示装置靠近用户头部的事件。
88.上述事件在电荷变化信号sq的图中特别明显，其中峰值很容易识别(在较低值和较高值的示例中)，分别与
‘
手中’事件和
‘
靠近头部’事件相关。
89.在本解决方案的附加实施例中，图8通过流程图图示了电荷变化信号sq和压力信号s
p
的联合处理的操作，该操作由处理单元6执行。特别地，该实施例涉及在用于水下应用或一般用于水中应用(例如，在智能手环或智能手表中)的可穿戴装置中使用检测设备1，以便检测装置进入和/或退出水中。
90.详细地，在该实施例中，最初将处理单元6配置为通过压力传感器2来检测气压或大气压力的值，该值被初始化并且存储在周围压力变量pamb中(框50)。另外，时间变量t0的
值被初始化为零(如下面将讨论的，该时间变量将实现控制时间窗口的定义，在该控制时间窗口期间，在通过电荷变化传感器4检测操作环境的变化的潜在事件之后，检查压力传感器2所提供的信息)。
91.最初，此外，如框51中所示，将状态变量设置为值
‘
出水’，并且此外，一旦检测到可穿戴装置进入水中，则可以假设值
‘
水中’(如下所述)。
92.然后，获取(框52)电荷变化信号sq。特别地，获取其对应的样本(例如存储在获取缓冲区中，该获取缓冲区由相同的样本逐步供应和更新)，此外，该样本受到标准化操作(例如通过删除对应的基值)。
93.然后，将电荷变化信号sq的绝对值与预设值的第一阈值th_q进行比较(框53)，该第一阈值th_q指示操作环境的可能变化(应当注意，可以(例如)在初始校准阶段确定该第一阈值th_q的值)。
94.如果上述绝对值不高于第一阈值th_q，则算法继续进行框54，其中更新周围压力变量pamb的值，在此之后，算法返回到框51。
95.否则，如果上述绝对值高于第一阈值th_q，则算法继续处理压力信号sq。特别地，处理单元6获取压力信号s
p
(框55)；即，获取其对应的样本(例如存储在获取缓冲区中，该获取缓冲区由相同的样本逐步供应和更新)。
96.然后，以本身已知的方式，特别是在包括在t0(时间变量的当前值)和t0+δt(同一时间变量的适当增加的值)之间的时间间隔内，计算上述压力信号s
p
的时间斜率(在这种情况下是与已处理的参数对应的斜率)。
97.将上述斜率的绝对值与预设值的第二阈值th_slope进行比较(框57)(应当注意，也可以(例如)在初始校准阶段确定该第二阈值th_slope的值)。
98.如果在给定时间间隔内，压力信号s
p
的上述参数的值高于第二阈值th_slope，则将状态变量更新为值
‘
水中’(框58)。
99.相反，如果在给定时间间隔内，压力信号s
p
的上述参数的值不高于第二阈值th_slope，则算法移动到框59，其中将时间变量t0的值重新初始化为零值，然后返回到上述框51。
100.此外，响应于确定可穿戴装置进入水，处理单元6被配置为生成脉冲型的变化信号v，该变化信号v指示操作环境的上述变化(框60)。换言之，变化信号v切换值，例如从低值转到高值。
101.变化信号v可以由可穿戴装置的管理和控制单元接收，该可穿戴装置包含检测设备1，以响应于检测到操作环境的变化而执行和激活给定动作(例如为了节能的目的，禁用可穿戴装置的一些功能，如框61中所示)。
102.此外，处理单元6控制压力传感器2的满刻度值的变化，该变化从第一(低)值切换到第二(高)值(例如高两倍)，以便实现对可能发生在水下环境中的压力的高值的检测(框62)。
103.接下来，处理单元6被配置为监控可穿戴装置从水中退出。在本实施例中，这种监控只是基于对压力信号s
p
的处理。
104.特别地，获取压力信号s
p
的新样本(框64)。
105.如果发现(框65)在相应时间间隔的整个持续时间内，压力信号的绝对值s
p
低于周
围压力的值pamb(该值pamb适当地增加了增量值p_inc)，则处理单元6确定从水中退出，以便算法返回到框51，其中将状态变量更新为值
‘
出水’。此外，变化信号v切换值，例如从高值转到低值(框66)，以便导致例如前面响应于检测到操作环境的变化而禁用的资源的重新激活，如框68中所示。
106.在上述框65中，此外，处理单元6可以被配置为验证压力信号s
p
的附加条件，例如在相应时间间隔的整个持续时间内对应的变化保持低于相应的变化阈值，以便仅在同时验证两个条件的情况下确定从水中退出。
107.图9示出了(关于刚才所讨论的)在本技术人所进行的实验测试的情况下电荷变化信号sq和压力信号s
p
的时间图。突出对操作环境的变化的识别事件(通过对上述信号的图的分析，可以清晰而明显地识别出来)(应当注意，在该测试中，上述可穿戴装置反复进入水中，然后从水中退出)。在上述图9中，还指示了压力信号s
p
和第二阈值th_slope的斜率。
108.特别地，实线圆表示进入水中的事件，并且虚线圆表示从水中退出的事件(通过将压力信号s
p
恢复到初始气压值可清楚地识别的退出事件)。
109.应当注意，当可穿戴装置进入水中时，电荷变化信号sq具有明显的正峰值；此外，在时间间隔t(从初始瞬间t0开始)的整个持续时间内，压力信号s
p
的斜率保持高于第二阈值th_slope。
110.图10是电子装置70特别是可穿戴式(例如上述耳机或上述智能手环或智能手表)的示意图，该电子装置70包括前面所描述的检测设备1。
111.电子装置70包括主控制器72(微控制器、微处理器或相似的数字处理单元)，该主控制器72被耦合到检测设备1的处理单元6，以便接收关于操作环境的变化的信息。
112.在前面所描述的实施例中，主控制器72例如从检测设备1的处理单元6接收变化信号v，以激活或关闭给定功能，如前面详细描述的。
113.本解决方案所提供的优点可以从上述描述中清楚地体现出来。
114.在任何情况下，都再次强调，在检测设备1中，对电荷变化的监控允许补充与压力的斜率检测相关联的信息，这能够消除或在任何情况下都显著减少错误检测(误报)的数量。
115.此外，检测设备1具有优化的能量消耗(与电荷变化传感器4和对应的电子器件相关联的消耗非常低，此外，(至少在某些实施例中)压力传感器2只能够在有效需要的情况下被激活)和减少的空间占用(特别地，有可能将检测压力和电荷变化两者的技术集成在单个封装中)。
116.最后，可以对本解决方案做出修改和变更，而不会因此偏离所附权利要求所识别的范围。
117.例如，以没有说明的方式，可以设想对压力信号s
p
和电荷变化信号sq的适当的滤波操作(例如使用低通滤波器或高通滤波器)，这是所述处理操作的初步步骤。
118.以没有图示的方式，检测设备1可以集成更多的传感器，并且设想更多的专用处理信道以用于其他检测操作。
119.再次强调，检测设备1可以设置在单个芯片中，该芯片包含电荷变化传感器4(以及对应的电子电路装置)、压力传感器2和处理单元6；备选地，电荷变化信号sq和压力信号s
p
可以在电子装置70的主控制器72中被处理，该电子装置70中包含检测设备1(参见上述图10)。
120.另外，指出的是，静电电荷变化传感器4的输入电极(或检测电极14)甚至可以是简单的导电探针、pcb中的金属平面、具有金属路径的柔性pcb或任何导电元件，该导电元件可以充当检测电极，被设计为面向操作环境布置，以便检测环境电荷变化。
121.检测设备(1)可以概括为包括：压力传感器(2)，被配置为提供压力信号(sp)，该压力信号(sp)指示操作环境中的周围压力；静电电荷变化传感器(4)，被配置为提供电荷变化信号(sq)，该电荷变化信号(sq)指示与所述操作环境相关联的静电电荷的变化；以及处理单元(6)，耦合到压力传感器(2)和静电电荷变化传感器(4)，以便接收压力信号(sp)和电荷变化信号(sq)，并且被配置为联合处理所述压力信号(sp)和所述电荷变化信号(sq)，用于检测所述检测设备(1)的第一操作环境和第二操作环境之间的变化，第二操作环境与所述第一操作环境不同。
122.所述处理单元(6)可以被配置为执行电荷变化信号(sq)的处理，以进行至少一个对应参数与关联于所述参数的预设阈值的第一比较；如果第一比较具有肯定结果，则执行压力信号(sp)的处理，以进行至少一个相应参数与关联于所述相应参数的相应预设阈值的第二比较；如果在第一比较的上述肯定结果之后的预设控制时间窗口内上述第二比较具有肯定结果，则确定操作环境的变化的发生。
123.在检测到操作环境的所述变化之后，处理单元(6)可以被配置为生成变化信号(v)，该变化信号(v)指示操作环境的所述变化，以响应于检测到操作环境的变化而执行和/或激活给定动作。
124.所述检测设备(1)可以被设计用于针对音频应用的可穿戴电子装置(70)；其中所述第一操作环境是用户耳道外部的环境，并且所述第二操作环境可以是耳道内部的环境；操作环境的所述变化指示将所述电子装置(70)引入耳道或从耳道中取出。
125.所述处理单元(6)可以被配置为执行电荷变化信号(sq)的所述参数和第一阈值(th_hand)之间的第一比较，并且基于比较的结果，将指示所述检测设备(1)的位置的状态变量的值更新为指示所述检测设备(1)在用户手中的定位的第一值；执行电荷变化信号(sq)的所述参数和第二阈值(th_head)之间的第二比较，并且基于在从第一比较开始的给定时间间隔内第二比较的结果，将状态变量的值更新为指示所述检测设备(1)靠近用户头部的定位的第二值；以及执行压力信号(sp)的所述参数和第三阈值(th_p)之间的第三比较，并且基于在从第二比较开始的相应时间间隔内比较的结果，将状态变量的值更新为指示所述检测设备(1)插入耳道的第三值。
126.所述处理单元(6)还可以被配置为监控所述检测设备(1)从耳道退出，并且可选地基于以下项将所述状态变量恢复到第一值：，根据电荷变化信号(sq)和另一阈值(th_head2)之间的另一比较的结果，基于对电荷变化信号(sq)的处理；或根据压力信号(sp)的参数和所述第三阈值(th_p)之间的相应另一比较的结果，基于对压力信号(sp)的处理。
127.所述处理单元(6)可以被配置为只有在第二比较和将状态变量的值更新为第二值之后才激活激活压力传感器(2)，该压力传感器(2)为节能目的而常规地保持禁用。
128.电荷变化信号(sq)的参数可以是所述电荷变化信号(sq)的方差；并且压力信号(sp)的相应参数可以是压力信号(sp)的绝对值或梯度。
129.在检测到插入耳道之后，处理单元(6)可以被配置为生成变化信号(v)，该变化信号(v)被设计为由电子装置(70)的控制单元接收，以便激活多媒体音频文件的再现和/或在
检测设备(1)和电子装置(70)之间的数据传输。
130.所述检测设备(1)可以被设计用于针对水下应用的可穿戴电子装置(70)；其中所述第一操作环境可以是空气，并且所述第二操作环境可以是水中或水下的环境，操作环境的所述变化指示所述电子装置(70)进入或退出水中。
131.所述处理单元(6)可以被配置为执行电荷变化信号(sq)的所述参数和第一阈值(th_q)之间的第一比较；在第一比较的肯定结果之后，执行压力信号(sp)的所述参数和第二阈值(th_slope)之间的第二比较；以及在给定时间间隔(t)内第二比较的肯定结果之后，确定检测设备(1)进入水中。
132.在检测到进入水中之后，处理单元(6)可以被配置为生成变化信号(v)，该变化信号(v)被设计为由电子装置(70)的控制单元接收，以便禁用给定的能量消耗功能。
133.在检测到进入水中之后，处理单元(6)可以被配置为导致压力传感器(2)的满刻度值的变化，从第一低值切换到第二高值，该第二高值高于第一低值，以便实现对可能发生在水下环境中的压力的高值的检测。
134.电荷变化信号(sq)的参数可以是所述电荷变化信号(sq)的绝对值；并且压力信号(sp)的相应参数是所述压力信号(sp)的斜率。
135.处理单元(6)可以被配置为基于对压力信号(sp)的处理和对应的另一参数与另一阈值的比较来监控电子装置(70)从水中退出。
136.所述处理单元(6)、所述压力传感器(2)和所述静电电荷变化传感器(4)可以集成在同一封装(12、12’)内，该封装设置有与外部环境电连接的适当元件。
137.所述静电电荷变化传感器(4)可以包括：至少一个检测电极(14)，被设计为面向所述操作环境布置；高阻抗仪表放大器(22)，具有耦合到所述检测电极(14)的输入；以及模数转换器(24)，在所述仪表放大器(22)的输出处耦合以提供所述电荷变化信号(sq)。
138.电子装置(70)可以概括为包括检测设备(1)和主控制器(72)，该主控制器(72)被耦合到检测设备(1)的处理单元(6)，以便接收变化信号(v)，该变化信号(v)指示操作环境的变化，以响应于检测到操作环境的所述变化而执行和/或激活给定动作。
139.可穿戴式的装置可以包括以下一项：针对音频应用的可穿戴设备；以及用于水中或水下应用的可穿戴设备。
140.检测第一操作环境和第二操作环境(与所述第一操作环境不同)之间的变化的方法可以概括为包括：从压力传感器(2)接收压力信号(sp)，该压力信号(sp)指示操作环境中的周围压力；从静电电荷变化传感器(4)接收电荷变化信号(sq)，该电荷变化信号(sq)指示与所述操作环境相关联的静电电荷的变化；以及联合处理所述压力信号(sp)和所述电荷变化信号(sq)，以检测第一操作环境和第二操作环境(与所述第一操作环境不同)之间的所述变化。
141.方法还可以包括：执行电荷变化信号(sq)的处理，以进行至少一个对应参数与关联于所述参数的预设阈值的第一比较；如果第一比较具有肯定结果，则执行压力信号(sp)的处理，以进行至少一个相应参数与关联于所述相应参数的相应预设阈值的第二比较；以及如果在第一比较的上述肯定结果之后的预设控制时间窗口内上述第二比较具有肯定结果，则确定操作环境的变化的发生。
142.方法可以包括：在检测到操作环境的所述变化之后，生成变化信号(v)，该变化信
号(v)指示操作环境的所述变化，用于响应于检测到操作环境的变化而执行和/或激活给定动作。
143.上述各种实施例可以组合以提供附加实施例。可以根据上述描述对实施例进行这些和其他变化。一般而言，在以下权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限于本说明书和权利要求中所公开的具体实施例，但是应被解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求所享有的完整的等同物范围。因此，权利要求并不限于本公开。