一种手机振动马达振动量评测方法浅析

0引言
手机作为现代社会科技进步的象征，已经成为每个人几乎必须拥有的通信工具，以其特有的方便性、快捷性、多功能性已经在我们的生活中扮演了一个十分重要的角色；电话、微信、QQ、短信等已经成为人们之间最为普遍和常用的沟通方式之一。

当我们收到信息或是来电时，手机铃声能在第一时间提醒我们，但在某些场合，此起彼伏的铃声是不能被接受的，
而手机的震动功能在这些场合正好解决了这个问题，
能在不影响他人的同时及时地提醒自己；所以手机振动模式作为手机的一个标配功能，起了很大的功劳。

1现状分析
近期从市场反馈手机产品由于振动马达振感不足、
振动噪音等原因引起的故障呈上升的趋势，
特别是针对手机振感偏弱的问题是售后投诉或用户论坛吐槽的重点；回顾以往业内对手机质量管控过程中对振动马达检测方法的分析来，通常对振动马达的单体来料有进行启动电压、绝缘电阻、端子阻抗、机械噪音、跌落及温度循环试验的相关测试，但对手机整机进行的振动量(重力加速度即G 值)、振动噪音等相关测试内容较少，或一般通过测试人员的主观感受进行判定；所以需对传统的主观振感量测方案进行一次全面的分析梳理，找出客观评估的方法，实现用户体验的提升。

目前市面上使用的振动马达一般分为旋转马达和线性马达，本文以旋转马达作为例子来对测试方案进行介绍分析(线性马达的测试方法类似)；目前行业内较常用的振动马达振动量评测中客观测量较少，
或者有进行马达重力加速度(G 值)测量也没有对数据做一些归一化
作者简介：丘寿玉(1976-)，男，电子工程师，福州大学电子系学士，联想移动业务集团测试与认证中心高级经理，主要从事移动通信终端产品可靠性试验及无线性能检测及国际认证工作。

一种手机振动马达振动量评测方法浅析
A Brief Analysis of the Vibration Magnitude Evaluating Method of Mobile Phone Vibration Motor
丘寿玉（联想移动互联科技(厦门)有限公司测试与认证中心,福建厦门361006）
Qiu Shou-yu (Lenovo mobile internet technology(xiamen)Co.,Ltd.test&certification center,Fujian Xia-men 361006）
摘要：手机作为用户沟通及娱乐工具已经进入寻常百姓家，作为手机来电或新信息通知功能之一，振动模式也越来越受到用户的重视，但手机振动马达性能的评估问题在业内一直较受争议，在手机厂家中由于振动马达问题在售后被用户吐槽甚至被投诉的案例也有不断上升的趋势；该文介绍了用户对振动马达实际振感程度的一种评测方法，比较接近实际工作状态且能较好反映用户的真实体验，在实际测试数据分析及计算的基础上，也安排了实际用户试用调查来证实方案的可行性和有效性。

关键词：手机；振动马达；G 值(重力加速度)；转速中图分类号：TM301.42
文献标识码：B
文章编号：1003-0107(2018)03-0015-04
Abstract:As a tool for users communication and entertainment,mobile phones can be possessed by an average person.As one of the functions of mobile phone call and new message notification,vibration mode is more and more valued by users,but the performance evaluation of mobile phone vibration motor performance has always been more and more controversial in the industry.In the mobile phone manufacturer,the case of user complaints in the after-sales due to the vibration motor issues also has a rising trend.This paper has introduced a evaluating method users'sense for vibration motor actual sense degree,which is closer to actual working state and can better reflect the reality of user experience.On the basis of the actual test data analysis and calculation,it also arranges the actual user trial investigation to verify the feasibility and effectiveness of the scheme.Key words:Mobile phone;Vibration motor;G Value;speed of revolution CLC number:TM301.42
Document code:B
Article ID ：1003-0107(2018)03-0015-04
电子质量2018年第03期(总第372期)
处理，且对马达的振动频率或速度(及旋转马达的转速)并没有严格的要求，一些振动马达供应商为了达到客户的G值检测标准要求，可以通过调节马达的旋转速度或频率来达到提高G值，虽然G值达到要求了，但马达的噪声问题随之也凸显出来。

2测试方案浅析
2.1振动马达了解
在进行测试方案的分析前，我们先来明确旋转振动马达相关的工作原理，以便更好地了解产品的性能指标。

振动马达外貌及偏心块形状如图1所示。

振动马达是动力源与振动源结合为一体的激振源，旋转振动马达是在转子轴端安装一个偏心块，利用轴及偏心块的高速旋转产生的离心力得到激振力，振动电机通电旋转，带动电机轴上的偏心块，产生惯性激振力，该力是空间回转力，其G值公式如下：
G=mrV2[3]
m-偏心块质量
r-偏心块质心回转轴心的距离(即偏心距)
V-电机旋转角度频率
V＝2πf f=n/60n-旋转电机转速
2.2测试所需的工具、设备和材料
加速度传感器Miniature DeltaTron(G sensor)：4517 -002[2]
数据采集器：B&K2250型手持式分析仪[2](采样频率需10kHz以上，且可计算设定时间内的RMS值)电子秤：精度0.1g及以上
泡棉：厚度要求10mm-25mm之间，泡棉需足够柔软，当泡棉厚度压缩25%时压强不应超过1.7kPa，泡棉的作用是在确保手机在测试过程中能进行不受约束的刚体运动，同时不会受到泡棉的干扰而改变其固有的振动方式。

测试APK：可设置振子的振动时间、停止时间及循环次数
2.3步骤2.
3.1振动量Initial值测试
(1)手机装上电池及电池盖，用电子秤测量每台手机的重量并在表单中记录。

(2)测试前确认振动马达在手机内部的布置位置：将手机正面按照各边的中线将手机平均划分为I，II，III，IV四个象限(如图2所示)，测试区域选择振动马达所在的象限(如图3、图4、图5所示)将加速度传感器(G-sensor)用双面胶或熔蜡黏贴在选择的测试象限内(由于产品刚性原因，部分机型振感最强的位置不一定在马达所在的象限内，所以在初次测量时建议对四个象限均进行测量，最后选取G值最大的象限作为测试点位)，确保G-sensor距离两边缘的位置均为5mm，如果手机边缘为弧形确保G-sensor与水平面纵线的角度不要超过15
度。

图1
振动马达外貌及偏心块形状
图2Sensor
位置区域示意图
图3振子位置区域示意图
(3)样机屏幕朝上放置在泡棉上[1]
并开机。

(4)G-Sensor 另一端与数据采集器B&K2250相连并打开主机，选择RMS 测试模式。

(5)手机端进入vibrator 测试模式(工程模式)，确保振动马达能持续振动1s 以上，如果不到1s，则打开振动马达控制APK，选择持续振动模式。

(6)测试过程中观察RMS 值，待手机RMS 值稳定后(一般2-5mins)，停止测试。

(7)在测试设备端选择频谱模式，根据频谱显示，将定位线调节至GRM 的最高值，并读取该点对应的频率
及G RMS 值(如果是旋转振动马达，需将频率转换为转速，转速=频率*60)，将测试值填入表单中。

(8)间隔60s 后，同一台样机再进行一次3.3.1.5-3.3.1.7步骤的测试。

3
测试数据分m 析
对于旋转马达测试完成后我们将获得振动马达的频
率f 及G RMS 测量值(频率直接乘上60得到转速测试值)。

由于不同产品选型不同，马达的转速不相同，通过公式换算我们将不同转速的马达振动量归一化到10000转速情况的G 值，便于我们对测试数据的横、纵向对比分析，从而也避免供应商为了一味提升G 值而把转速提升，导致马达振动噪声大且增加马达烧毁的风险。

在测试出振动马达的转速和Grms 值后，接下来我们需将G RMS 测量值换算成振动马达在其转速为10K 转速情况下的G RMS 值，
即Grms 10K ；10K 转速时的G 值计算：Grms 10K =Grms 测量值×(10000/测量转速)2
基于以上方案，我们设计了五款产品将振动量设置为不同值，对20人以上的用户群进行了用户调查；根据用户实际使用环境的分析，我们设计了5种不同使用环境下，用5款样品(都为旋转马达)分别对来电振动提醒、短信振动提醒与QQ 信息振动提醒的振感强度进行客户调查，数据如表1所示。

目前手机重量基本在140±10g 间，基于以上数据
图4
Sensor
角度放置示意图
图5Sensor
角度放置示意图
表1
手机振动性能用户体验调查分析表
电子质量2018年第03期(总第372期)
可看出，在整机Grms10K数值可以设置为1.0及以上时，用户振感能基本满足需求，但对于平板或整机重量较大的样品可以适当提高Grms10k值的要求或通过用户调查的方案来确定参考值。

4结语
以上就是手机振动马达的振动量测试过程且通过归一化手段进行数据处理分析的评估方法，该评测方法能较好地实现贴近用户对振动量实际体验及感受，在确保产品满足用户真实体验需求的同时，又避免了供应商为了一味提高G值而导致的产品振动异音或马达损毁等故障。

参考文献：
[1]GB10068-2000.轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值[S].
[2]Brüel&Kj r.2250型手持式分析仪产品说明书[Z].
[3]张合军,王军玮.几种常用偏心块偏心矩及其激振力的计算分析[J].矿山机械,1999,(6):68-68.
表1手机振动性能用户体验调查分析表
接表。