大家好，我是【廣州工控傳感★科技】832M1加速度傳感器事業部，張工。

832M1-0200板載式安裝的三軸加速度傳感器。采用穩定的壓電陶瓷晶體，功耗低，最大為22μA。產品量程從±100g到±500g，頻率響應最高可達6KHz。

下面講講832M1-0200加速度振動傳感器在電動牙刷振動模態研究上的應用。

背景介紹

如今，家電行業最受歡迎的產品是電動牙刷的開發和制造。 市面上各種電動牙刷的質量和價格差別很大。 電動牙刷的工作原理其實并不復雜。 拆下刷頭和外殼后，我們可以看到主要的內部組件。 參考下圖：

工作原理：電池驅動的振動電機驅動振動頭以一定的頻率和幅度周期性振動，振動頭帶動牙刷頭振動，達到清潔牙齒的目的。 控制電路可以改變振動的頻率、幅度和占空比，以適應不同用戶的喜好。 那么振動電機的驅動，電機-振動頭-刷頭的運動傳遞，以及與人體口腔的相互作用，決定了牙刷的使用體驗和清潔性能。

測試目的：研究了各級電動牙刷各部件的振動模式，定量分析了牙刷的性能指標。

實驗過程：

將832M1-0200微振動加速度傳感器連接到電纜插頭上，擰緊螺絲，將電纜BNC接頭的一端插入信號適配器的BNC插座，用穩壓直流電源供電，檢查 電源指示燈亮后傳感器工作狀態燈。 綠燈亮后，確認振動傳感器狀態正常。 然后用同軸電纜將IN的輸出端口連接到萬用表和示波器的輸入端。 萬用表顯示傳感器的偏置電壓約為 10Vdc。 當手指輕敲832M1加速度振動傳感器頭部時，示波器有跳躍波形輸出，證明傳感器通電。 可以正常測試。用瞬間膠將832M1振動加速度傳感器底部貼在牙刷振動頭端平面上。 注意不要用太多膠水粘合電連接器。

按下牙刷的驅動按鈕，根據牙刷制造商的設置：按一次為強振，按兩次為輕振。 兩級振動波形如下：

可以看出，強檔的波形頻率為260Hz，軟檔的波形頻率為220Hz。 強檔峰值稍大，但波形（與正弦波相比）略有變形，可能是其自身結構的干擾造成的。 使用傅里葉變換可以清楚地看出，不同齒輪的頻率能量存在顯著差異。

1. 將振動頭插入刷頭孔內并按壓以確認裝配牢固。 為了全面分析刷頭各個方向的運動狀態，我們需要把刷頭的頂面弄平，以便于安裝傳感器進行橫向振動測試，并將傳感器粘貼在刷頭的兩個安裝面上。 刷頭相互垂直涂上快干膠。開啟電機驅動，在自由狀態下測試刷頭的振動信號。 可以看出，刷頭在自由狀態下的振動波形中包含很多頻率成分，使得波形看起來雜亂無章。 這是因為刷頭是高彈性的懸臂梁結構，振動引起刷頭懸臂結構的自諧振，產生微分信號。 刷頭在這種狀態下發出的嗡嗡聲更進一步證明了這個原因。 兩個垂直方向的振動波形基本相同，這是由振動電機的驅動原理決定的。

2、可以看出，實際使用中牙刷在口腔內的振動與電機的驅動頻率基本一致，振動幅度與廠家的設計意圖基本一致。 將832M1振動加速度傳感器安裝在牙刷外殼上，測試人手的握持力。

從這個測試可以知道，電動牙刷的使用體驗是通過調整振動電機的振動頻率和振幅來實現的。 設計者不僅需要選擇合適的振動電機參數和控制算法，還需要考慮不同結構之間的相互作用。 在這個過程中，需要對不同的結構進行模態分析。 這個實驗的結果不僅讓我們了解了電動牙刷的性能，也啟發了我們在結構開發中考慮各種結構的共同作用。 在不同的駕駛模式下，相同的結構可能具有完全不同的模態響應。