近日，谷歌公开了一项名为“主动声学感测”的专利技术，其中详尽描述了一种名为AudioPlethysmoGraphy（APG）的新型生理监测方法。这一方法通过主动声学信号在耳道内的传播与反射来感知人体的生理变化，从而在不依赖光学或电学传感器的情况下，实现心率、呼吸频率、面部动作乃至环境状态的检测。“主动声学感测”并非依赖外部传感，而是利用耳机原有的扬声器和麦克风系统构建一个封闭或半封闭的声学回路。在佩戴耳塞时，耳道、耳膜及耳塞共同形成一个声腔，扬声器发射声波（可为可听或超声频率，范围20Hz–2MHz），声波在耳道内传播并被麦克风接收。此过程中，声波的振幅、相位和频率中的一项或多项可能会被人体微小的生理变化所调制，例如：心脉搏动引起的耳道体积变化：血管舒缩使耳道几何结构微变，进而改变声波传播路径；呼吸气体浓度变化：CO₂浓度改变空气声速，影响回波特征；下颌运动与面部表情：造成双耳声腔联通特性变化，可用于面部行为识别。

APG信号处理流程图

APG信号处理流程展示从声波发射（516）到接收（518）的完整链路，包括IQ解调（508）、滤波（510）、自相关分析（512）等步骤，最终输出心率/呼吸率数据。这些细微的声学调制信号经IQ解调与自相关分析处理后，可提取出周期性生理信号。系统通过频率自校准模块（APGCalibration Module）自动选择对个体耳道最敏感的声学频率，以提升测量精度（在良好耳道密封与频率校准的前提下，心率误差可控制在5%以内）。

单耳APG工作模式

此外，该技术提出双耳协同感知机制，通过分析左右耳之间的声学传播路径变化，可识别如咀嚼、说话、下颌移动等面部行为，从而将耳机从“音频终端”拓展为“多模态生理感知平台”。

APG可以视作“声学版PPG”。其最大创新在于完全依托现有声学组件实现生理监测，无须增加任何额外传感器。这意味着在功耗、成本和体积上均具显著优势，且具备良好的隐蔽性与佩戴舒适度。

目前，部分智能耳机（如AppleAirPods、Sony LinkBuds系列）已初步探索心率或头部姿态检测，但多基于光学或惯性传感器。相比之下，APG提供了更具潜力的低功耗、高带宽声学信道，可用于：连续健康监测：心率、呼吸率、二氧化碳代谢；非接触交互：面部表情识别、语音前检测；环境适应调节：自动音量调整、噪声场动态映射。

从声学信号处理的角度看，这项技术融合了超声测距、调制解调通信、声场建模与生理力学建模等多个领域，体现了跨域信号融合与算法工程上的系统化能力。