[发明专利]一种弹性常数测量及分布的测试系统及方法

权利要求书

1.一种弹性常数测量及分布的测试系统，其特征在于，包括：多自由度工业机器人、机器人控制器、终端计算机、示波器、超声脉冲发射接收器和用于在压电晶片极化后同时或分时产生一个纵波和两个偏振方向相互正交的横波的三模式超声换能器；

所述三模式超声换能器设置在所述多自由度工业机器人上；

所述终端计算机与所述超声脉冲发射接收器连接，用于控制所述超声脉冲发射接收器的响应及参数调节；

所述超声脉冲发射接收器与所述三模式超声换能器连接，用于发射和接收脉冲信号；

所述三模式超声换能器与测试样品接触，用于将所述脉冲信号转为超声信号，并将所述超声信号传递至所述测试样品，再经所述三模式超声换能器进行接收；

所述示波器与所述超声脉冲发射接收器连接，用于数据波形信号的可视化，并将采集的模拟信号转为数字信号后，传输到所述终端计算机进行分析；

所述终端计算机与所述示波器连接，用于导出并处理可视图像中的图像数据，得到所述测试样品的弹性常数及其分布状态；

所述机器人控制器与所述多自由度工业机器人连接，用于所述多自由度工业机器人运动轨迹的导入与控制以及将运动过程中所述三模式超声换能器与所述测试样品接触处三维点坐标信息反馈给所述机器人控制器；

所述终端计算机与所述机器人控制器连接，用于所述多自由度工业机器人的运动轨迹规划并传入所述机器人控制器以及将反馈在所述机器人控制器中的所述三维点坐标信息传入所述终端计算机。

2.根据权利要求1所述的弹性常数测量及分布的测试系统，其特征在于，所述三模式超声换能器由纵波直探头和横波直探头组成。

3.根据权利要求1所述的弹性常数测量及分布的测试系统，其特征在于，所述三模式超声换能器包括底部开口的外壳、压电晶片、阻尼块和匹配层；

所述匹配层位于所述外壳的开口处；

所述压电晶片水平置于所述阻尼块和所述匹配层之间。

4.根据权利要求3所述的弹性常数测量及分布的测试系统，其特征在于，所述压电晶片包括纵波压电晶片、第一横波压电晶片和第二横波压电晶片；

所述第一横波压电晶片与所述第二横波压电晶片极化后产生的横波偏振方向相互正交且传播方向相同。

5.根据权利要求4所述的弹性常数测量及分布的测试系统，其特征在于，所述纵波压电晶片、所述第一横波压电晶片和所述第二横波压电晶片均为发射接收压电晶片。

6.根据权利要求4所述的弹性常数测量及分布的测试系统，其特征在于，所述纵波压电晶片、所述第一横波压电晶片和所述第二横波压电晶片的组合形式为内嵌包含式；

其中，所述压电晶片的中部为所述第一横波压电晶片和所述第二横波压电晶片，所述压电晶片的外环为所述纵波压电晶片；

所述纵波压电晶片与所述第一横波压电晶片之间、所述第一横波压电晶片与所述第二横波压电晶片之间、所述第二横波压电晶片与所述纵波压电晶片之间均设置有隔声材料。

7.根据权利要求4所述的弹性常数测量及分布的测试系统，其特征在于，所述纵波压电晶片、所述第一横波压电晶片和所述第二横波压电晶片分别通过电极引线从所述外壳顶部开口引出。