零件的应力状况能够反映机械构件的工作状态,对它的有效检测和评估为提高产品的安全性、可靠性和稳定性提供了保障。超声波技术作为最有潜力的实验应力测量技术之一,近年来得到了广泛的发展和应用,然而超声体波与表面波由于其自身的限制性,均无法从表面测量内部的切向应力状况,在许多场合下无法有效进行机械构件工作状态的评估。本文基于临界折射纵波(Critically Refracted Longitudinal,LCR)应力测量模型,研究采用LCR波测量零件中切向应力的关键技术,包括LCR波的产生、接收和后续处理,设计并制作了基于传播声时的应力检测实验系统,通过测量LCR波在材料内部传播声时的改变,评估被测物体中的应力情况。传播声时是整个测量系统中的关键量,其测量水平决定应力的测量精度,对此本文采用时间-数字转换器(Time to Digital Convertor,TDC)完成高精度时间间隔测量,在实现过程中又分别采用“单端发射-双端接收”的探头布局模式和“过零检测”手段来降低系统检测误差。温度的变化也会对系统测量造成一定的影响,温度补偿模块能够实时监测系统工作的环境温度,从而校正应力检测的结果。定性实验与定量实验显示,LCR波传播声时与加载应力具有良好的线性关系,实验结果与理论基本相符,达到了预定要求,也初步验证了基于TDC声时测量的LCR波应力检测方法的可行性。