机器人式超声声场测试系统

产品概述

机器人式超声声场测试系统是一套面向聚焦超声、HITU/HIFU 与医用超声设备的自动化声场测量平台。系统由多自由度机器人携带水听器在被测声场中按设定轨迹扫描，同步采集每个测点的空间位置与声压波形，再由分析软件还原二维或三维声场分布。

与传统的三轴直角坐标扫描架相比，机器人方案把扫描路径从固定直线变成可编程的连续轨迹，能在一次任务中覆盖焦域、焦前区、焦后区与旁瓣区域，并按采样密度自动分配测点，减少人工反复调整工装的时间。

为什么用机器人替代三轴扫描

声场扫描的核心难点不在"走直线"，而在焦域附近的高密度采样、探头保护与快速换型。机器人方案针对这三点做了系统化设计。

系统构成

• 多自由度机器人及运动控制单元，支持线扫、二维/三维网格与自定义路径
• 测试水槽、吸声边界与水质条件控制
• 水听器、前置放大器与低噪声信号线缆
• 示波器或数据采集设备，与机器人位置同步触发
• 视觉定位模块与装夹工装
• 声场分析软件：测点管理、声场图谱、焦点区域分析与报告导出

从装夹到报告的测试流程

1 准备

安装被测件，检查水槽、吸声边界与水质条件，确认水听器与前置放大器连接。

2 定位

视觉辅助识别试件与基准，完成机器人坐标与探头敏感点 TCP 标定。

3 规划

设置扫描平面、焦域范围、采样间距与采集触发方式。

4 测量

机器人携水听器扫描，同步采集波形与位置数据，记录测点、时间戳与触发信息。

5 输出

分析声场数据，保存原始记录，生成声场图谱与项目报告。

关键技术指标

以下为系统级设计与验收参考值，实际工作空间与指标在技术协议中按样品尺寸、测量路径及探头配置确认。

适用测试任务

• 聚焦超声换能器焦点定位与焦域分布测量
• 焦前、焦后及选定旁瓣区域扫描
• 医用超声设备轴向、横向与截面声场测量
• 连续波、准连续波及脉冲声压波形采集
• 按适用方法配置的 HITU 声功率测量配套方案

水听器扫描用于声场测量；HITU 总声功率测量通常需另配辐射力天平或量热组件，二者不互为替代。

水听器与测量链路

探头按频率范围、波形带宽、声压水平、空间分辨率与校准资料选配，并与前置放大器、线缆及采集设备共同构成测量链路。常用可选配置包括 ONDA HNA-0400（HITU/HIFU 高声压）、HFO-690（高强度声场及声压/温度同步测量）、HGL-0400（常规医用超声声场）、HGL-0085（高空间分辨率与较高频率）以及 NHP 系列针式水听器。最终组合以被测设备参数、正式规格书与逐支校准文件为准。

适用标准与条款

系统提供扫描定位、信号采集与数据管理能力，具体项目按被测设备类别、适用标准版本、测量方法与探头校准链路确认。常用标准包括 YY 9706.262-2021（HITU 设备专用要求）、YY/T 0865.1-2024（水听器测量与描绘医用超声场）、YY/T 0865.2-2018（水听器校准）、YY/T 0642-2022（热指数与机械指数）、YY/T 1767-2021（HITU 声功率测量），以及 GB/T 16540、YY/T 1088、GB/T 20249、IEC 61828、YY/T 0750 等。国际项目可结合 IEC 62127-1、IEC TS 62556 与 IEC 62555。标准列示用于说明技术范围，不代表系统单独即可证明被测设备符合全部条款。

常见问题

机器人扫描和声功率测量是一回事吗？

不是。水听器扫描测量声场空间分布与声压相关参数；HITU 总声功率测量需按适用方法配置辐射力天平或量热装置。

能适配不同尺寸或类型的换能器吗？

可通过更换夹具、坐标系与扫描程序适配不同任务；具体范围根据水槽尺寸、换能器结构、探头及扫描包络确认。

系统能直接完成 YY 9706.262 的全部测试吗？

系统提供相关声场测量、机器人定位与数据采集能力，完整评价仍需按设备类别与标准条款配置相应测量方法及设备。