CN114459510B - 电容式传感器、佩戴检测装置以及穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电容式传感器、佩戴检测装置以及穿戴设备。该电容式传感器包括：第一检测电极层、第二检测电极层以及屏蔽电极层；第一检测电极层与第二检测电极层之间绝缘；第一检测电极层用于检测施加在穿戴设备内侧的第一电容信号；第二检测电极层用于检测施加在穿戴设备外侧的第二电容信号；屏蔽电极层用于在第一检测电极层对第一电容信号进行检测时，屏蔽第二检测电极层；以及在第二检测电极层对第二电容信号进行检测时，屏蔽第一检测电极层；第一电容信号和第二电容信号用于确定穿戴设备的佩戴状态。

Description

电容式传感器、佩戴检测装置以及穿戴设备

技术领域

本申请实施例涉及穿戴设备技术领域，特别地，涉及一种电容式传感器、佩戴检测装置以及穿戴设备。

背景技术

交通法规定，在电动车或摩托车的行驶过程中，驾驶者或乘坐者必须佩戴头盔，但许多电动车或摩托车的驾驶者和乘坐者并没有建立起佩戴头盔的意识，严重影响了道路交通安全及自身安全。

现有技术中，通过在头盔内设置一个检测电极，并基于该检测电极感应到的电容信号来判断头盔是否被佩戴，灵敏度较高，且结构简单。但是，该方案的缺点在于，当用户的手部或其他物体触摸到头盔外侧时，容易误判头盔处于佩戴状态，导致误应率较高，抗干扰性较弱。

发明内容

本申请实施例提供一种电容式传感器、佩戴检测装置以及穿戴设备，以提高穿戴设备中电容式传感器的抗干扰性。

第一方面，本申请实施例提供一种电容式传感器，应用于穿戴设备中，所述电容式传感器包括：第一检测电极层、第二检测电极层以及屏蔽电极层；所述第一检测电极层与所述第二检测电极层之间绝缘；所述第一检测电极层用于检测施加在所述穿戴设备的内侧的第一电容信号；所述第二检测电极层用于检测施加在所述穿戴设备的外侧的第二电容信号；所述屏蔽电极层用于在所述第一检测电极层对所述第一电容信号进行检测时，屏蔽所述第二检测电极层；以及在所述第二检测电极层对所述第二电容信号进行检测时，屏蔽所述第一检测电极层；所述第一电容信号和所述第二电容信号用于确定所述穿戴设备的佩戴状态。

本申请实施例提供的电容式传感器利用第一检测电极层和第二检测电极层分别对施加于穿戴设备的外侧和穿戴设备的内侧的电容信号进行检测，并利用屏蔽电极层在第一检测电极层和第二检测电极层二者之一对电容信号进行检测时，对另一个进行屏蔽，能够有效区分电容信号是来自穿戴设备的内侧还是外侧，从而降低因用户的手部或其他物体触摸穿戴设备的外侧而导致穿戴设备被误判为佩戴，降低误响应的概率，提高电容式传感器的抗干扰性。

作为一种可能的实施方式，所述电容式传感器还包括绝缘层；所述绝缘层具有相对的第一表面和第二表面；所述绝缘层的第一表面接合于所述第一检测电极层，所述绝缘层的第二表面接合于所述第二检测电极层。

作为一种可能的实施方式，所述屏蔽电极层包括：第一屏蔽层和第二屏蔽层；所述第一屏蔽层与所述第二屏蔽层电连接；所述第一屏蔽层围绕所述第一检测电极层的周侧设置；所述第二屏蔽层围绕所述第二检测电极层的周侧设置；所述第一屏蔽层用于在所述第一检测电极层对所述第一电容信号进行检测时，屏蔽所述第二检测电极层；所述第二屏蔽层用于在所述第二检测电极层对所述第二电容信号进行检测时，屏蔽所述第一检测电极层。

作为一种可能的实施方式，所述第一屏蔽层的面积为所述第一检测电极层的面积的至少2倍。

作为一种可能的实施方式，所述第一检测电极层的面积为所述第二检测电极层的面积的至少2倍。

第二方面，本申请实施例提供一种佩戴检测装置，用于检测穿戴设备的佩戴状态，所述佩戴检测装置包括：处理器，以及至少一个如上述第一方面或第一方面的任一可选方式所述的电容式传感器；所述处理器用于根据所述第一电容信号和所述第二电容信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态。

作为一种可能的实施方式，所述处理器还用于控制所述第一检测电极层和所述第二检测电极层交替检测所述第一电容信号和所述第二电容信号。

作为一种可能的实施方式，所述处理器还用于控制所述第一检测电极层和所述第二检测电极层交替检测所述第一电容信号和所述第二电容信号，进一步包括：当所述第一检测电极层检测所述第一电容信号时，所述处理器控制所述第二检测电极层和所述屏蔽电极层接地或向所述第二检测电极层和所述屏蔽电极层施加屏蔽信号；当所述第二检测电极层检测所述第二电容信号时，所述处理器控制所述第一检测电极层和所述屏蔽电极层接地或向所述第一检测电极层和所述屏蔽电极层施加屏蔽信号。

作为一种可能的实施方式，所述处理器用于根据所述第一电容信号和所述第二电容信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：当所述第一电容信号的强度大于所述第二电容信号的强度时，确定所述穿戴设备处于佩戴状态；当所述第一电容信号的强度小于所述第二电容信号的强度时，确定所述穿戴设备未处于佩戴状态。

作为一种可能的实施方式，所述处理器用于根据所述第一电容信号和所述第二电容信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：当所述第一电容信号的强度大于或等于第一阈值时，确定所述穿戴设备处于佩戴状态；当所述第一电容信号的强度小于所述第一阈值时，确定所述穿戴设备未处于佩戴状态。

作为一种可能的实施方式，所述处理器用于根据所述第一电容信号和所述第二电容信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，还包括：当所述第二电容信号的强度大于或等于第二阈值时，确定所述穿戴设备的外侧存在触碰；当所述第二电容信号的强度小于所述第二阈值时，确定所述穿戴设备的外侧不存在触碰。

作为一种可能的实施方式，所述处理器用于根据所述第一电容信号和所述第二电容信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：所述处理器用于根据所述第一电容信号或所述第二电容信号的强度变化，确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态或所述穿戴设备的外侧是否存在触碰。

第三方面，本申请实施例提供一种穿戴设备，包括：设备本体，以及如第二方面或第二方面的任一可选方式所述的佩戴检测装置；所述佩戴检测装置位于所述穿戴设备的设备本体内。

作为一种可能的实施方式，所述至少一个电容式传感器包括：第一电容式传感器和第二电容式传感器；所述第一电容式传感器的第一检测电极层和所述第二电容式传感器的第一检测电极层均朝向所述穿戴设备的内侧；所述第一电容式传感器的第二检测电极层和所述第二电容式传感器的第二检测电极层均朝向所述穿戴设备的外侧；所述第一电容式传感器的第一检测电极层与所述第二电容式传感器的第一检测电极层相对设置；当所述第一电容式传感器的第一检测电极层发射第一激励信号时，所述第二电容式传感器的第一检测电极层在所述第一激励信号的作用下产生第一感应信号；当所述第二电容式传感器的第一检测电极层发射第二激励信号时，所述第一电容式传感器的第一检测电极层在所述第二激励信号的作用下产生第二感应信号；所述处理器用于根据所述第一感应信号或所述第二感应信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态。

作为一种可能的实施方式，所述处理器用于根据所述第一感应信号或所述第二感应信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：当所述第一感应信号或所述第二感应信号的强度大于或等于第三阈值时，确定所述穿戴设备处于佩戴状态；当所述第一感应信号或所述第二感应信号的强度小于所述第三阈值时，确定所述穿戴设备未处于佩戴状态。

作为一种可能的实施方式，所述处理器用于根据所述第一感应信号或所述第二感应信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：所述处理器用于根据所述第一感应信号或所述第二感应信号的强度变化，确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态。

作为一种可能的实施方式，所述至少一个电容式传感器的第一检测电极层与所述设备本体的内表面之间的距离小于其第二检测电极层与所述设备本体的外表面之间的距离。

作为一种可能的实施方式，所述至少一个电容式传感器的第一检测电极层与所述设备本体的内表面之间的距离小于或等于20mm。

作为一种可能的实施方式，所述至少一个电容式传感器的第二检测电极层与所述设备本体的外表面之间的距离大于或等于2mm。

作为一种可能的实施方式，所述穿戴设备为头盔；所述至少一个电容式传感器设置于所述设备本体的顶部，或者设置于所述设备本体的后方，又或者分别设置于所述设备本体的左耳部和右耳部。

本申请实施例提供的佩戴检测装置和穿戴设备能够有效区分电容信号是来自穿戴设备的内侧还是外侧，从而降低因用户的手部或其他物体触摸穿戴设备的外侧而导致误响应的概率，提高了佩戴状态检测的准确度，具有更强的抗干扰性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元器件表示为相同或类似的元器件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为现有技术中头盔的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1中头盔外侧存在触摸时的检测示意图；

图4为图3的主视图；

图5为本申请实施例提供的一种电容式传感器的结构示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为图5的仰视图；

图8为本申请实施例提供的一种穿戴设备的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种穿戴设备的自容模式工作时序图；

图10为本申请实施例提供的另一种穿戴设备的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种穿戴设备的自容模式工作时序图；

图12为本申请实施例提供的一种穿戴设备的互容模式工作时序图。

附图标记说明：

10-检测电极；

20-头盔；

30-用户的头部；

40-用户的手部；

100-设备本体；110-设备本体的外表面；120-设备本体的内表面；130-设备本体的左耳部；140-设备本体的右耳部；

200-处理器；

300-电容式传感器；310-第一检测电极层；320-第二检测电极层；330-屏蔽电极层；331-第一屏蔽层；332-第二屏蔽层；340-绝缘层；341-过孔；300a-第一电容式传感器；310a-第一检测电极层；320a-第二检测电极层；300b-第二电容式传感器；310b-第一检测电极层；320b-第二检测电极层。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

另外，“第一”、“第二”等术语仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

交通法规定，在电动车或摩托车的行驶过程中，驾驶者或乘坐者必须佩戴头盔，但许多电动车或摩托车的驾驶者和乘坐者并没有建立起佩戴头盔的意识，严重影响了道路交通安全及自身安全。特别是随着共享电动自行车在城市的普及，以及外卖从业人员数量上的提升，各地法规进一步明确了平台运营方应付的社会责任，要求规范用户使用共享电动车时或者骑手送单时必须佩戴头盔。

现有技术中，一般通过光电式检测组件或者电容式检测组件来判断驾驶者或者乘坐者是否佩戴头盔。其中，光电式检测组件通常采用红外收发器，包括：光发射器和光接收器；将光发射器和光接收器均安装于头盔内部。当头盔被佩戴时，光发射器发射的红外光被用户的头部反射，进而被光接收器接收；当头盔未被佩戴时，光发射器发射的光无法被光接收器接收。基于光接收器接收到的信号量便可以判断出头盔是否被佩戴。但是，该光电方案需要在头盔上进行开窗以便红外光的传输，不仅影响头盔的美观性，而且会影响头盔的防水性能和结构强度。用户佩戴的一些吸光的饰品，比如发卡或帽子，也会对其检测性能造成影响，从而引起误判。另外，该光电方案的功耗较大，但头盔内空间较小，不能放置大容量电池，无法保证较长的待机时间，难以实现对头盔的佩戴状态进行较长时间的实时监测，影响用户的体验感。

参见图1至图4，为现有技术中采用电容式检测组件检测头盔佩戴状态的方案。其中，图1为现有技术中头盔的结构示意图；图2为图1的主视图；

图3为图1中头盔外侧存在触摸时的检测示意图；图4为图3的主视图。该电容式检测组件可以为电容式传感器，包括检测电极10，检测电极10位于头盔20的壳体内或者贴设于头盔20的内壁。通过检测电极10来检测用户的头部30与检测电极10之间产生的电容大小，即可判断头盔20是处于佩戴状态或是处于脱落状态。但是电容的电场线是发散的，在头盔的使用过程中，当用户的手部40触摸头盔20的外表面或者抱着头盔时，由于用户的手部和头部都会引起一个电容值，所以该电容方案难以区分是头盔20外侧的手部40还是头盔20的内侧的头部30产生的电容信号，从而造成误响应(即误判为用户佩戴了头盔20)，抗干扰性较差。

基于此，本申请实施例提供一种电容式传感器、佩戴检测装置以及穿戴设备，以提高穿戴设备中电容式传感器的抗干扰性。

下面结合附图和具体实施例对本申请进行说明。

图5为本申请实施例提供的一种电容式传感器的结构示意图；图6为图5的俯视图；图7为图5的仰视图；图8为本申请实施例提供的一种穿戴设备的结构示意图。

如图5至图8所示，电容式传感器300，应用于穿戴设备中；电容式传感器300包括：第一检测电极层310、第二检测电极层320以及屏蔽电极层330。第一检测电极层310与第二检测电极层320之间绝缘。第一检测电极层310用于检测施加在穿戴设备的内侧的第一电容信号。第二检测电极层320用于检测施加在穿戴设备的外侧的第二电容信号。屏蔽电极层330用于在第一检测电极层310对第一电容信号进行检测时，屏蔽第二检测电极层320；以及，在第二检测电极层320对第二电容信号进行检测时，屏蔽第一检测电极层310。第一电容信号和第二电容信号用于确定穿戴设备的佩戴状态。

本申请实施例提供的电容式传感器利用第一检测电极层和第二检测电极层分别对施加于穿戴设备的外侧和内侧的电容信号进行检测，并利用屏蔽电极层实现了在第一检测电极层和第二检测电极层二者之一对电容信号进行检测时，对另一个进行屏蔽，即第一检测电极层和第二检测电极层交替进行信号检测，因此能够有效区分电容信号是来自穿戴设备的内侧还是外侧，从而降低因用户的手部或其他物体触摸穿戴设备的外侧而误判穿戴设备处于佩戴状态，降低误响应的概率，提高电容式传感器的抗干扰性。

为便于清楚地描述本申请的技术方案，本申请说明书和附图中的穿戴设备以头盔为例进行说明。但需要说明的是，本申请提供的穿戴设备还可以为头戴式耳机或虚拟现实(Virtual Reality,VR)眼镜等。

具体地，本申请实施例中，穿戴设备的内侧为穿戴设备被用户佩戴时靠近人体的一侧，穿戴设备的外侧为与内侧相对的、远离人体的一侧。第一电容信号为施加在穿戴设备内侧的电容信号，例如，用户佩戴头盔时头部引起的电容信号。第二电容信号为施加在穿戴设备外侧的电容信号，例如，用户的手部触摸头盔外表面时引起的电容信号。

在一些应用场景下，若判定电容信号是来自头盔内侧，则确定头盔已经处于佩戴状态，共享单车用户或外卖骑手即可正常开启电动车或摩托车；若判定电容信号是来自头盔外侧，则确定头盔存在外侧触摸且未被佩戴，通过平台向共享单车用户或外卖骑手反馈误触信息(如，提示用户或骑手不要将手部或其他物体靠近该电容式传感器放置)和/或提示用户或骑手正确佩戴头盔。由此，可以使共享单车用户或外卖骑手逐渐养成佩戴头盔的习惯，提高其自身安全和公共交通安全。

在一些实施例中，如图5所示，电容式传感器300还包括绝缘层340，绝缘层340具有相对的第一表面和第二表面。绝缘层340的第一表面接合于第一检测电极层310，绝缘层340的第二表面接合于第二检测电极层320。

通过在第一检测电极层和第二检测电极层之间设置绝缘层，使第一检测电极层与第二检测电极层之间绝缘，以避免因第一检测电极层检测到的电容信号被传导至第二检测电极层或者在第二检测电极层产生感应信号，以及避免第二检测电极层检测到的电容信号被传导至第一检测电极层或者在第一检测电极层产生感应信号，而无法准确地识别是第一检测电极层还是第二检测电极层检测到的电容信号，进而无法判断电容信号是来自穿戴设备的外侧还是内侧，导致佩戴状态的检测失败。

在一些实施例中，如图5所示，屏蔽电极层330包括：第一屏蔽层331和第二屏蔽层332。第一屏蔽层331与第二屏蔽层332电连接。第一屏蔽层331围绕第一检测电极层310的周侧设置，第二屏蔽层332围绕第二检测电极层320的周侧设置。第一屏蔽层331用于在第一检测电极层310对第一电容信号进行检测时，屏蔽第二检测电极层320。第二屏蔽层332用于在第二检测电极层320对第二电容信号进行检测时，屏蔽第一检测电极层310。

利用第一屏蔽层在第一检测电极层进行检测时屏蔽第二检测电极层，以使第二检测电极层不会检测到电容信号；以及利用第二屏蔽层在第二检测电极层进行检测时屏蔽第一检测电极层，以使第一检测电极层不会检测到电容信号，使得电容式传感器能够更有效地区分检测到的电容信号是由用户佩戴产生的，还是因穿戴设备的外侧存在触摸而产生的，从而降低误响应的概率，提高电容式传感器的抗干扰性。

例如，当用户将头盔佩戴于头部上时，若不在第一检测电极层进行检测时对第二检测电极层进行屏蔽，第一检测电极层和第二检测电极层都可能检测到电容信号，则难以准确地区分电容信号是由于佩戴产生的，还是由于外侧触摸产生的；若在第一检测电极层进行检测时对第二检测电极层进行屏蔽，第一检测电极层能够检测到电容信号，而第二检测电极层无法检测到电容信号，则能够有效识别出电容信号是由于佩戴产生的。

又例如，当用户将手部放置于头盔外侧且靠近电容式传感器的位置时，若不在第二检测电极层进行检测时对第一检测电极层进行屏蔽，第一检测电极层和第二检测电极层都可能检测到电容信号，则难以准确地区分电容信号是由于佩戴产生的，还是由于外侧触摸产生的；若在第二检测电极层进行检测时对第一检测电极层进行屏蔽，第二检测电极层能够检测到电容信号，而第一检测电极层无法检测到电容信号，则能够有效识别出电容信号是由于外侧触摸产生的。

具体地，第一屏蔽层331和第二屏蔽层332可以为接地金属层。第一屏蔽层331可以与第一检测电极层310位于同一层，并围绕于第一检测电极层的四周，以实现更好的屏蔽效果。同样地，第二屏蔽层332可以与第二检测电极层320位于同一层，并围绕于第二检测电极层320的四周，以实现更好的屏蔽效果。

在一些实施例中，第一屏蔽层331和第一检测电极层310可以通过第一粘结层接合于绝缘层340的第一表面；第二屏蔽层332和第二检测电极层320可以通过第二粘结层接合于绝缘层340的第二表面。

在一些实施例中，如图5所示，第一屏蔽层331与第二屏蔽层332可以通过过孔341进行电连接。

由此，可以避免占用更大的空间来实现第一屏蔽层与第二屏蔽层之间的电连接，有利于实现电容式传感器的小型化，并提高结构强度。

在一些实施例中，第一屏蔽层331的面积为第一检测电极层310的面积的至少2倍。

将第一屏蔽层331的面积设置为第一检测电极层310的面积的2倍以上，能够在第一检测电极层进行检测时，更好地屏蔽第二检测电极层，有利于提高第一电容信号的信噪比。第一屏蔽层331的面积越大，屏蔽效果越好，但在传感器尺寸受限时也会进一步限制第一检测电极层的面积，影响第一检测电极层的检测距离，进而影响佩戴检测的灵敏度。优选地，第一屏蔽层331的面积为第一检测电极层310的面积的2倍。

在一些实施例中，第一检测电极层310的面积大于第二检测电极层320的面积。

第一检测电极层或第二检测电极层的面积越大，则相应的检测距离越远，检测灵敏度也越高；第一检测电极层或第二检测电极层的面积越小，则相应的检测距离越短，检测灵敏度也越低。当第一检测电极层的面积大于第二检测电极层的面积时，电容式传感器对穿戴设备的内侧产生的电容信号的检测灵敏度较高，而对穿戴设备的外侧产生的电容信号的检测灵敏度较低，因此能够在及时检测出穿戴设备被佩戴的同时，避免误触提示的频率过高，有利于提升用户的体验感。

在一些实施例中，第一检测电极层310的面积为第二检测电极层320的面积的至少2倍。

将第一检测电极层310的面积设置为第二检测电极层320的面积的至少2倍有利于提高用户的体验感和头盔的使用效率。

在一些应用场景下，当用户的头部较小，或者头盔佩戴较松时，若第一检测电极层310的面积过小，则容易导致即便用户已经正确佩戴头盔，但仍然判定头盔处于未佩戴状态，并通过外卖平台或共享单车平台向骑手或用户反馈误触信息，影响用户的体验感和头盔的使用效率。

在一些应用场景下，若第二检测电极层320的面积过大，则容易导致其检测距离过远，进而导致头盔外侧与某物体或用户的手部尚存在一定距离时，就被判定为误触，并通过外卖平台或共享单车平台向骑手或用户反馈误触信息，影响用户的体验感和头盔的使用效率。

本申请实施例进一步提供一种佩戴检测装置，用于检测穿戴设备的佩戴状态。该佩戴检测装置包括：处理器200，以及至少一个如上述任一实施例所提供的电容式传感器300。处理器200用于根据第一电容信号和第二电容信号确定穿戴设备是否处于佩戴状态。

处理器200可以与第一检测电极层310和第二检测电极层320电连接，并接收第一检测电极层310检测到的第一电容信号和第二检测电极层320检测到的第二电容信号，以确定穿戴设备的佩戴状态为已佩戴或未佩戴(包括存在外侧误触)。

另外，在一些应用场景下，处理器可以与共享电动车、平台运营软件或者移动设备(例如手机)等连接。例如，将佩戴头盔作为共享电动车开锁的条件之一。或者将佩戴状态反馈至平台运营软件，这样，若骑手佩戴头盔，则可以正常接单，若没有佩戴头盔，则停止骑手接单。或者，在触摸头盔外表面时，控制手机进行通话、拍摄和播放中的至少一者操作。

在一些实施例中，处理器200还用于控制第一检测电极层310和第二检测电极层320交替检测第一电容信号和第二电容信号。

第一检测电极层和第二检测电极层交替检测第一电容信号和第二电容信号具体包括：当第一检测电极层检测第一电容信号时，第二检测电极层不进行信号检测；当第二检测电极层检测第二电容信号时，第一检测电极层不进行信号检测。

通过处理器控制第一检测电极层和第二检测电极层交替进行工作，能够有效地区分电容式传感器检测到的电容信号是来自穿戴设备内侧还是穿戴设备外侧，从而准确地识别出穿戴设备的佩戴状态。

在一些实施例中，处理器200控制第一检测电极层310和第二检测电极层320交替检测第一电容信号和第二电容信号，进一步包括：当第一检测电极层310检测第一电容信号时，处理器控制第二检测电极层320和屏蔽电极层330接地，或者向第二检测电极层320和屏蔽电极层330施加屏蔽信号；当第二检测电极层320检测第二电容信号时，处理器200控制第一检测电极层310和屏蔽电极层330接地，或者向第一检测电极层310和屏蔽电极层330施加屏蔽信号。

图9为本申请实施例提供的一种穿戴设备的自容模式工作时序图。具体地，如图9所示，为本申请实施例提供的一种穿戴设备的自容模式工作时序图。第一检测电极层310和第二检测电极层320均在自容模式下工作；在工作时间内交替向第一检测电极层310和第二检测电极层320施加激励信号RX，向屏蔽电极层330施加屏蔽信号SHD。

两个工作时间可以相隔一个缓冲时间，在缓冲时间内停止施加激励信号RX和屏蔽信号SHD。其中，工作时间和缓冲时间可以小于或等于10毫秒，且工作时间和缓冲时间可以相等。

在一个工作时间内向第一检测电极层310施加激励信号RX，向第二检测电极层320和屏蔽电极层330均施加屏蔽信号SHD(即向第二检测电极层320和屏蔽电极层330施加同步信号)，使第二检测电极层320与屏蔽电极层330之间没有电压差，进而使第二检测电极层320不会检测到变化的电容信号。由于自电容的存在，第一检测电极层310与地之间会产生一个随佩戴状态变化的电场，使得第一检测电极层310可以检测到第一电容信号，并将第一电容信号传输至处理器200。在一个缓冲时间内同时停止施加激励信号RX和屏蔽信号SHD，再在另一个工作时间内向第二检测电极层320施加激励信号RX，向第一检测电极层310和屏蔽电极层330均施加屏蔽信号SHD，使得第二检测电极层320可以检测到第二电容信号，并将第二电容信号传输至处理器200。

第一检测电极层310检测到的第一电容信号和第二检测电极层320检测到的第二电容信号会跟随头盔的佩戴状态进行变化，例如，当头盔处于佩戴状态时，第一检测电极层310检测到的第一电容信号的强度会增加，和/或第一检测电极层310检测到的第一电容信号的强度会大于第二检测电极层320检测到的第二电容信号的强度。而当用户的手部触摸头盔的外表面时，第二检测电极层320检测到的第二电容信号的强度会增加，和/或第二检测电极层320检测到的电容信号的强度会大于第一检测电极层310检测到的第一电容信号的强度。

可以理解的是，用户的手部触摸头盔的外表面，指的是用户的手部触摸在位于头盔的外表面且位于第二检测电极层的检测区域(即第二检测电极层所能检测的范围)的位置。当用户的手部触摸在位于头盔的外表面且位于第二检测电极层的检测区域以外的区域时，第二测电极层检测到的电容信号无变化或者仅能检测到微弱的电容信号。在实际使用中，即使头盔没有被佩戴或者被触摸，第一检测电极层和第二检测电极层也会检测到较为微弱且相对平稳的电容基线信号。

在一些实施例中，处理器200用于根据第一电容信号和第二电容信号确定穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：当第一电容信号的强度大于第二电容信号的强度时，确定穿戴设备处于佩戴状态；当第一电容信号的强度小于第二电容信号的强度时，确定穿戴设备处于未佩戴状态。

由于第一检测电极层和第二检测电极层为交替进行工作，所以通过比较第一电容信号与第二电容信号的强度大小，能够识别出穿戴设备的佩戴状态。

在一些实施例中，处理器200用于根据第一电容信号和第二电容信号确定穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：当第一电容信号的强度大于或等于第一阈值时，确定穿戴设备处于佩戴状态；当第一电容信号的强度小于第一阈值时，确定穿戴设备未处于佩戴状态。

通过将第一电容信号的强度与预设的第一阈值进行比较，不仅可以准确地识别出穿戴设备是否处于佩戴状态，而且可以在用户佩戴头盔，同时头盔的外侧还存在触摸的情况下，有效地识别出穿戴设备是否被佩戴。

在一些实施例中，处理器200用于根据第一电容信号和第二电容信号确定穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：当第二电容信号的强度大于或等于第二阈值时，确定穿戴设备的外侧存在触摸；当第二电容信号的强度小于第二阈值时，确定穿戴设备的外侧不存在触摸。

通过将第二电容信号的强度与预设的第二阈值进行比较，可以在用户佩戴头盔，同时头盔的外侧还存在触摸的情况下，有效地识别出穿戴设备是否被误触，进而可以向用户发送误触提示信息，提示用户不要从头盔的外侧触碰靠近电容式传感器的位置，以节约功耗。

具体地，第一阈值和第二阈值的大小可以预先根据实验测得的结果进行选取，并在后续的用户使用过程中，根据用户的个人情况(如，头围等)进行动态调整。

在一些实施例中，处理器200用于根据第一电容信号和第二电容信号确定穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：处理器200用于根据第一电容信号或第二电容信号的强度变化，确定穿戴设备是否处于佩戴状态。

具体地，当穿戴设备未被佩戴且不存在外侧触摸时，第一电容信号和第二电容信号会基本保持在电容基线值附近。当穿戴设备被用户进行佩戴时，第一电容信号的强度会逐渐增加，直至用户稳定佩戴穿戴设备，第一电容信号的强度将保持稳定。当用户的手部或其他物体从穿戴设备的外侧向电容式传感器逐渐靠近时，第二电容信号的强度会逐渐增加，直至用户的手部或其他物体相对电容式传感器保持稳定，第二电容信号的强度将保持稳定。

在一些实施例中，电容式传感器300设置于穿戴设备的顶部，或者设置于穿戴设备的后方。

具体地，当穿戴设备为头盔时，穿戴设备的顶部即为穿戴设备与佩戴者头顶相对的位置，穿戴设备的后方即为穿戴设备与佩戴者后脑勺相对的位置。

如图8所示，为本申请实施例提供的一种穿戴设备的结构示意图。穿戴设备包括：设备本体100，以及如上述任一实施例所述的佩戴检测装置。该佩戴检测装置位于设备本体100内。

本实施例中，佩戴检测装置包括如上述任一实施例所述的处理器200和至少一个电容式传感器300。

具体地，穿戴设备的设备本体100包括：外表面110，内表面120，左耳部130以及右耳部140。

在一些实施例中，图10为本申请实施例提供的另一种穿戴设备的结构示意图。如图10所示，至少一个电容式传感器300包括：第一电容式传感器300a和第二电容式传感器300b。第一电容式传感器300a的第一检测电极层310a和第二电容式传感器300b的第一检测电极层310b均朝向穿戴设备内侧，且用于检测施加在穿戴设备的内侧的电容信号。第一电容式传感器300a的第二检测电极层320a和第二电容式传感器300b的第二检测电极层320b均朝向穿戴设备外侧，且用于检测施加在穿戴设备的外侧的电容信号。第一电容式传感器300a的第一检测电极层310a与第二电容式传感器300b的第一检测电极层310b相对设置；当第一电容式传感器300a的第一检测电极层310a在驱动信号的驱动下发射第一激励信号时，第二电容式传感器300b的第一检测电极层310b能够在第一激励信号的作用下产生第一感应信号；当第二电容式传感器300b的第一检测电极层310b在驱动信号的驱动下发射第二激励信号时，第一电容式传感器300a的第一检测电极层310a能够接收在第二激励信号的作用下产生第二感应信号。处理器200用于根据第一感应信号或第二感应信号确定穿戴设备是否处于佩戴状态。

在一些实施例中，第一电容式传感器300a设置于设备本体的左耳部130，第二电容式传感器300b设置于设备本体的右耳部140。图11为本申请实施例提供的另一种穿戴设备的自容模式工作时序图。如图11所示，为本申请实施例提供的另一种穿戴设备的自容模式工作时序图。在工作时间内向位于左耳部130的第一检测电极层310a、位于右耳部140的第一检测电极层310b、位于左耳部的第二检测电极层320a和位于右耳部的第二检测电极层320b中的一者施加激励信号RX，向其余三者和屏蔽电极层330均施加屏蔽信号SHD，或者将其余三者和屏蔽电极层330均接地。由于被施加激励信号的第一检测电极层310a、第一检测电极层310b、第二检测电极层320a或第二检测电极层320b与地之间存在自电容，进而产生一个随佩戴状态变化的电场，并将其检测到的电容信号传输至处理器200。处理器200根据第一检测电极层310a、第一检测电极层310b、第二检测电极层320a或第二检测电极层320b检测到的电容信号，可以识别出电容信号是由佩戴产生的，还是从穿戴设备外侧触摸左耳部130或右耳部140产生的。并且，处理器200可以根据检测到的电容信号，控制与穿戴设备连接(如，蓝牙连接等)的移动设备执行预设指令或应用程序。例如，佩戴后从设备本体的外表面110单击左耳部130以控制手机播放上一曲歌曲，从设备本体的外表面110单击右耳部140以控制手机播放下一曲歌曲。

通过采用两个电容式传感器，还可以使两个电容式传感器在互容模式下工作。图12为本申请实施例提供的一种穿戴设备的互容模式工作时序图。如图12所示，为本申请实施例提供的一种穿戴设备的互容模式工作时序图；第一电容式传感器300a的第一检测电极层310a和第二电容式传感器300b的第一检测电极层310b中的一者发射激励信号，另一者接收在该激励信号的作用下产生感应信号，处理器200可以根据该感应信号的变化来确定穿戴设备是否被佩戴。其中，第一电容式传感器300a设置于设备本体的左耳部130，第二电容式传感器300b设置于设备本体的右耳部140。

驱动第一电容式传感器300a的第一检测电极层310a使其发射第一激励信号，第二电容式传感器300b的第一检测电极层310b可以在第一激励信号的作用下产生第一感应信号；或者，驱动第二电容式传感器300b的第一检测电极层310b使其发射第二激励信号，第一电容式传感器300a的第一检测电极层310a可以在第二激励信号的作用下产生第二感应信号；同时，第一电容式传感器300a的第二检测电极层320a、第二电容式传感器300b的第二检测电极层320b以及第一电容式传感器300a和第二电容式传感器300b的屏蔽电极层330均被接地或被施加屏蔽信号。处理器200可以根据第一感应信号或第二感应信号确定穿戴设备是否处于佩戴状态。当头盔未被佩戴时，第一检测电极层310a与第一检测电极层310b之间的电介质主要是空气，而当头盔被佩戴时，第一检测电极层310a与第一检测电极层310b之间的电介质主要是人体组织，电介质的不同导致第一感应信号或第二感应信号的大小不同，使得处理器200可以通过检测电容信号的大小来识别穿戴设备是否被佩戴。

示例性地，如图12所示，在工作时间内向第一电容式传感器300a的第一检测电极层310a施加驱动信号TX以使其发射激励信号，并将屏蔽电极层330接地GND，第二电容式传感器300b的第一检测电极层310b在该激励信号的作用下产生感应信号RX，由此第一电容式传感器300a的第一检测电极层310a与第二电容式传感器300b的第一检测电极层310b之间形成互电容。当头盔被佩戴时，感应信号RX的强度较大，可以达到因触摸头盔外侧而检测到的电容信号强度的10倍以上。

通过使两个电容式传感器工作在互容模式，并将两个电容式传感器分别设置于穿戴设备的左耳部和右耳部，相对于将单个电容式传感器放置在穿戴设备的顶部或后部，能够进一步减小用户佩戴穿戴设备的松紧度和用户的头部尺寸(如，头围大小)对佩戴检测准确度和灵敏度的影响。

在一些实施例中，处理器200用于根据第一感应信号或第二感应信号确定穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：当第一感应信号或第二感应信号的强度大于或等于第三阈值时，确定穿戴设备处于佩戴状态；当第一感应信号或第二感应信号的强度小于第三阈值时，确定穿戴设备未处于佩戴状态。

具体地，第三阈值的大小可以预先根据实验测得的结果进行选取，并在后续的用户使用过程中，根据用户的个人情况(如，头围等)进行动态调整。

在一些实施例中，处理器200用于根据第一感应信号或第二感应信号确定穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：处理器200用于根据第一感应信号或第二感应信号的强度变化，确定穿戴设备是否处于佩戴状态。

当穿戴设备未被佩戴时，第一感应信号或第二感应信号的强度较弱；当穿戴设备被佩戴时，第一感应信号或第二感应信号的强度较强。由此，可以根据第一感应信号或第二感应信号的强度变化来确定穿戴设备是否处于佩戴状态。

在一些实施例中，电容式传感器300的第一检测电极层310与设备本体的内表面120之间的距离小于其第二检测电极层320与设备本体的外表面110之间的距离。即第一检测电极层310的检测距离小于第二检测电极层320的检测距离，在用户佩戴穿戴设备时，第一检测电极层310能检测到较大的电容信号，由此对穿戴设备的佩戴状态的检测灵敏性较高，能及时检测出穿戴设备是否被佩戴，同时避免误触检测过于灵敏，影响用户的体验感。

优选地，电容式传感器300的第一检测电极层310与设备本体的内表面120之间的距离小于或等于20mm。

优选地，电容式传感器300的第二检测电极层320与设备本体的外表面110之间的距离大于或等于2mm。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种电容式传感器，应用于穿戴设备中，其特征在于，所述电容式传感器包括：第一检测电极层、第二检测电极层以及屏蔽电极层；

所述第一检测电极层与所述第二检测电极层之间绝缘；

所述第一检测电极层用于检测施加在所述穿戴设备的内侧的第一电容信号；所述第二检测电极层用于检测施加在所述穿戴设备的外侧的第二电容信号，所述第一检测电极层的面积为所述第二检测电极层的面积的至少2倍；

所述屏蔽电极层用于在所述第一检测电极层对所述第一电容信号进行检测时，屏蔽所述第二检测电极层；以及在所述第二检测电极层对所述第二电容信号进行检测时，屏蔽所述第一检测电极层；

所述第一电容信号和所述第二电容信号用于确定所述穿戴设备的佩戴状态；

所述屏蔽电极层包括：第一屏蔽层和第二屏蔽层；

所述第一屏蔽层与所述第二屏蔽层电连接；

所述第一屏蔽层围绕所述第一检测电极层的周侧设置，所述第一屏蔽层的面积为所述第一检测电极层的面积的至少2倍；

所述第二屏蔽层围绕所述第二检测电极层的周侧设置；

所述第一屏蔽层用于在所述第一检测电极层对所述第一电容信号进行检测时，屏蔽所述第二检测电极层；所述第二屏蔽层用于在所述第二检测电极层对所述第二电容信号进行检测时，屏蔽所述第一检测电极层。

2.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于，还包括绝缘层；所述绝缘层具有相对的第一表面和第二表面；

所述绝缘层的第一表面接合于所述第一检测电极层，所述绝缘层的第二表面接合于所述第二检测电极层。

3.一种佩戴检测装置，用于检测穿戴设备的佩戴状态，其特征在于，所述佩戴检测装置包括：处理器，以及至少一个如权利要求1至2中任一项所述的电容式传感器；

所述处理器用于根据所述第一电容信号和所述第二电容信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态。

4.根据权利要求3所述的佩戴检测装置，其特征在于，所述处理器还用于控制所述第一检测电极层和所述第二检测电极层交替检测所述第一电容信号和所述第二电容信号。

5.根据权利要求4所述的佩戴检测装置，其特征在于，所述处理器还用于控制所述第一检测电极层和所述第二检测电极层交替检测所述第一电容信号和所述第二电容信号，进一步包括：

当所述第一检测电极层检测所述第一电容信号时，所述处理器控制所述第二检测电极层和所述屏蔽电极层接地或向所述第二检测电极层和所述屏蔽电极层施加屏蔽信号；

当所述第二检测电极层检测所述第二电容信号时，所述处理器控制所述第一检测电极层和所述屏蔽电极层接地或向所述第一检测电极层和所述屏蔽电极层施加屏蔽信号。

6.根据权利要求3所述的佩戴检测装置，其特征在于，所述处理器用于根据所述第一电容信号和所述第二电容信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：

当所述第一电容信号的强度大于所述第二电容信号的强度时，确定所述穿戴设备处于佩戴状态；

当所述第一电容信号的强度小于所述第二电容信号的强度时，确定所述穿戴设备未处于佩戴状态。

7.根据权利要求3所述的佩戴检测装置，其特征在于，所述处理器用于根据所述第一电容信号和所述第二电容信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：

当所述第一电容信号的强度大于或等于第一阈值时，确定所述穿戴设备处于佩戴状态；

当所述第一电容信号的强度小于所述第一阈值时，确定所述穿戴设备未处于佩戴状态。

8.根据权利要求7所述的佩戴检测装置，其特征在于，所述处理器用于根据所述第一电容信号和所述第二电容信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，还包括：

当所述第二电容信号的强度大于或等于第二阈值时，确定所述穿戴设备的外侧存在触碰；

当所述第二电容信号的强度小于所述第二阈值时，确定所述穿戴设备的外侧不存在触碰。

9.根据权利要求3所述的佩戴检测装置，其特征在于，所述处理器用于根据所述第一电容信号和所述第二电容信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：

所述处理器用于根据所述第一电容信号或所述第二电容信号的强度变化，确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态或所述穿戴设备的外侧是否存在触碰。

10.一种穿戴设备，其特征在于，包括：设备本体，以及如权利要求3至9中任一项所述的佩戴检测装置；

所述佩戴检测装置位于所述穿戴设备的设备本体内。

11.根据权利要求10所述的穿戴设备，其特征在于，所述至少一个电容式传感器包括：第一电容式传感器和第二电容式传感器；

所述第一电容式传感器的第一检测电极层和所述第二电容式传感器的第一检测电极层均朝向所述穿戴设备的内侧；

所述第一电容式传感器的第二检测电极层和所述第二电容式传感器的第二检测电极层均朝向所述穿戴设备的外侧；

所述第一电容式传感器的第一检测电极层与所述第二电容式传感器的第一检测电极层相对设置；

当所述第一电容式传感器的第一检测电极层发射第一激励信号时，所述第二电容式传感器的第一检测电极层在所述第一激励信号的作用下产生第一感应信号；

当所述第二电容式传感器的第一检测电极层发射第二激励信号时，所述第一电容式传感器的第一检测电极层在所述第二激励信号的作用下产生第二感应信号；

所述处理器用于根据所述第一感应信号或所述第二感应信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态。

12.根据权利要求11所述的穿戴设备，其特征在于，所述处理器用于根据所述第一感应信号或所述第二感应信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：

当所述第一感应信号或所述第二感应信号的强度大于或等于第三阈值时，确定所述穿戴设备处于佩戴状态；

当所述第一感应信号或所述第二感应信号的强度小于所述第三阈值时，确定所述穿戴设备未处于佩戴状态。

13.根据权利要求11所述的穿戴设备，其特征在于，所述处理器用于根据所述第一感应信号或所述第二感应信号确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态，进一步包括：

所述处理器用于根据所述第一感应信号或所述第二感应信号的强度变化，确定所述穿戴设备是否处于佩戴状态。

14.根据权利要求10所述的穿戴设备，其特征在于，所述至少一个电容式传感器的第一检测电极层与所述设备本体的内表面之间的距离小于其第二检测电极层与所述设备本体的外表面之间的距离。

15.根据权利要求10所述的穿戴设备，其特征在于，所述至少一个电容式传感器的第一检测电极层与所述设备本体的内表面之间的距离小于或等于20mm。

16.根据权利要求10所述的穿戴设备，其特征在于，所述至少一个电容式传感器的第二检测电极层与所述设备本体的外表面之间的距离大于或等于2mm。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的穿戴设备，其特征在于，所述穿戴设备为头盔；

所述至少一个电容式传感器设置于所述设备本体的顶部，或者设置于所述设备本体的后方，又或者分别设置于所述设备本体的左耳部和右耳部。