832M1-0200加速度传感器测试电动牙刷的振动

大家好，我是【广州工控传感★科技】832M1加速度传感器事业部，张工。

832M1-0200板载式安装的三轴加速度传感器。采用稳定的压电陶瓷晶体，功耗低，最大为22μA。产品量程从±100g到±500g，频率响应最高可达6KHz。

 

下面讲讲832M1-0200加速度振动传感器在电动牙刷振动模态研究上的应用。

背景介绍

如今，家电行业最受欢迎的产品是电动牙刷的开发和制造。 市面上各种电动牙刷的质量和价格差别很大。 电动牙刷的工作原理其实并不复杂。 拆下刷头和外壳后，我们可以看到主要的内部组件。 参考下图：

 

工作原理：电池驱动的振动电机驱动振动头以一定的频率和幅度周期性振动，振动头带动牙刷头振动，达到清洁牙齿的目的。 控制电路可以改变振动的频率、幅度和占空比，以适应不同用户的喜好。 那么振动电机的驱动，电机-振动头-刷头的运动传递，以及与人体口腔的相互作用，决定了牙刷的使用体验和清洁性能。

测试目的：研究了各级电动牙刷各部件的振动模式，定量分析了牙刷的性能指标。

实验过程：

将832M1-0200微振动加速度传感器连接到电缆插头上，拧紧螺丝，将电缆BNC接头的一端插入信号适配器的BNC插座，用稳压直流电源供电，检查 电源指示灯亮后传感器工作状态灯。 绿灯亮后，确认振动传感器状态正常。 然后用同轴电缆将IN的输出端口连接到万用表和示波器的输入端。 万用表显示传感器的偏置电压约为 10Vdc。 当手指轻敲832M1加速度振动传感器头部时，示波器有跳跃波形输出，证明传感器通电。 可以正常测试。用瞬间胶将832M1振动加速度传感器底部贴在牙刷振动头端平面上。 注意不要用太多胶水粘合电连接器。

按下牙刷的驱动按钮，根据牙刷制造商的设置：按一次为强振，按两次为轻振。 两级振动波形如下：

 

可以看出，强档的波形频率为260Hz，软档的波形频率为220Hz。 强档峰值稍大，但波形（与正弦波相比）略有变形，可能是其自身结构的干扰造成的。 使用傅里叶变换可以清楚地看出，不同齿轮的频率能量存在显着差异。

1. 将振动头插入刷头孔内并按压以确认装配牢固。 为了全面分析刷头各个方向的运动状态，我们需要把刷头的顶面弄平，以便于安装传感器进行横向振动测试，并将传感器粘贴在刷头的两个安装面上。 刷头相互垂直涂上快干胶。开启电机驱动，在自由状态下测试刷头的振动信号。 可以看出，刷头在自由状态下的振动波形中包含很多频率成分，使得波形看起来杂乱无章。 这是因为刷头是高弹性的悬臂梁结构，振动引起刷头悬臂结构的自谐振，产生微分信号。 刷头在这种状态下发出的嗡嗡声更进一步证明了这个原因。 两个垂直方向的振动波形基本相同，这是由振动电机的驱动原理决定的。

 

2、可以看出，实际使用中牙刷在口腔内的振动与电机的驱动频率基本一致，振动幅度与厂家的设计意图基本一致。 将832M1振动加速度传感器安装在牙刷外壳上，测试人手的握持力。

从这个测试可以知道，电动牙刷的使用体验是通过调整振动电机的振动频率和振幅来实现的。 设计者不仅需要选择合适的振动电机参数和控制算法，还需要考虑不同结构之间的相互作用。 在这个过程中，需要对不同的结构进行模态分析。 这个实验的结果不仅让我们了解了电动牙刷的性能，也启发了我们在结构开发中考虑各种结构的共同作用。 在不同的驾驶模式下，相同的结构可能具有完全不同的模态响应。