机器人式超声声场测试系统

机器人式超声声场测试系统面向聚焦超声、HITU/HIFU 及医用超声设备的声场测量，集成多自由度机器人扫描、水听器测量、同步波形采集与声场分析，用于建立可追溯的声场数据。系统以机器人替代传统三轴直线运动方案，在焦域扫描、探头保护、试件定位和测试任务换型方面具备系统化设计。

系统组成

系统由多自由度机器人、测试水槽、被测件夹具、水听器与前置放大器、示波器或数据采集设备、视觉定位模块及声场分析软件组成。被测换能器固定在水槽夹具上，机器人携带水听器沿设定轨迹移动；软件同步关联测点坐标与声压波形，形成二维或三维声场分布数据。

• 多自由度机器人及运动控制单元
• 测试水槽、吸声边界与水质条件控制
• 水听器、前置放大器与信号线缆
• 示波器 / 数据采集设备与同步触发
• 视觉定位模块与装夹工装
• 声场分析软件与报告模块

机器人扫描方案的特点

以多自由度机器人替代传统三轴直线运动方案，针对焦域扫描、探头保护、试件定位和测试任务换型进行系统化设计。

灵活路径规划

围绕焦点、焦前区、焦后区及旁瓣区域配置轨迹和采样密度，适应不同换能器和测量平面。

防锈布局

机器人本体可布置在水槽外干燥区域，探头及末端部件按测试需要接近水体，降低潮湿环境对运动机构的影响。

力控防撞

利用力/扭矩或关节力矩反馈识别异常接触，并按配置触发停止或退让动作，保护水听器、夹具和被测件。

视觉辅助与电子围栏

视觉辅助识别试件、夹具和基准点；程序可设置工作空间、禁入区和速度限制区，并纳入安全验证。

从装夹定位到声场报告

1. 准备：安装被测件，检查水槽、吸声边界和水质条件。
2. 定位：视觉辅助识别试件与基准，完成坐标及探头敏感点标定。
3. 规划：设置扫描平面、焦域范围、采样间距和采集触发。
4. 测量：机器人携水听器扫描，同步采集波形与位置数据。
5. 输出：分析声场数据，保存原始记录并生成项目报告。

适用的超声声场测试任务

系统可根据被测设备类型、工作频率、波形和测量方法配置扫描任务，适用于医用超声场水听器测量与特征描绘，以及聚焦换能器焦域和周边区域的空间扫描。

• 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、横向和截面声场测量
• 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

配置说明：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。

水听器与测量链路配置

探头根据频率范围、波形带宽、声压水平、空间分辨率和校准资料选配，并与前置放大器、线缆及采集设备共同构成测量链路。

以上为可选配置示例，最终组合以被测设备参数、正式产品规格书及逐支校准文件为准。

相关超声标准与测试支持

系统提供相应的扫描定位、信号采集和数据管理能力。具体项目按被测设备类别、适用标准版本、测量方法和探头校准链路确认。

国际项目可结合 IEC 62127-1（水听器测量医用超声场）、IEC TS 62556（HITU 场特征描绘）及 IEC 62555（HITU 声功率测量）确认方法。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。

系统技术参数

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

软件、视觉与安全管理

• 扫描轨迹、网格间距、速度和测量区域管理
• 机器人坐标、探头敏感点 TCP 及视觉坐标关联
• 同步记录测点、时间戳、触发信息和原始波形
• 声场图谱、焦点区域数据和报告导出
• 工作空间、禁入区、限速区、急停和碰撞反馈配置
• 保存试件图像、装夹检查结果及异常事件记录

机器人单元安全可结合 ISO 10218、IEC 60204-1、ISO 13849-1 或 IEC 62061 等进行风险评估与验证。普通视觉定位用于测量辅助，安全防护配置按风险评估确定。

常见问题

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、机器人定位和数据采集能力。完整评价还需按设备类别和标准条款配置相应测量方法及设备。

机器人扫描和声功率测量是一回事吗？

不是。水听器扫描用于测量声场空间分布和声压相关参数；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。

如何选择水听器？

需提供设备频率范围、波形、声压水平、焦距、目标空间分辨率和校准要求，再匹配探头、前置放大器与采集链路。

能适配不同尺寸或类型的换能器吗？

可通过更换夹具、坐标系和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。

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