超聲顯微檢測技術

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 研究現(xiàn)狀 4
1.3 發(fā)展趨勢 7
1.3.1 聲透鏡 7
1.3.2 掃查和表征方式 9
1.3.3 陣列掃查方式 9
參考文獻 10
第2章 超聲波基礎 13
2.1 介質(zhì)的基本聲學參數(shù) 13
2.1.1 聲速 13
2.1.2 聲阻抗 14
2.1.3 聲衰減 15
2.2 波動方程 16
2.2.1 流體中的波動方程 16
2.2.2 固體中的波動方程 16
2.2.3 平面波 17
2.3 超聲波在界面處的反射與透射 18
2.3.1 液/固界面 18
2.3.2 固/固界面 21
2.3.3 固/空氣界面 26
2.4 界面波的傳播 28
2.4.1 固/空氣界面的Rayleigh波 29
2.4.2 固/固界面的Stoneley波 31
2.4.3 液/固界面的Scholte波 33
2.5 薄層介質(zhì)中超聲波的傳播 34
2.5.1 薄單層介質(zhì)中的Lamb波 34
2.5.2 薄多層結(jié)構(gòu)的超聲反射函數(shù) 37
2.6 散射和衍射 39
2.7 衰減 39
參考文獻 40
第3章 超聲顯微檢測原理 41
3.1 掃查成像檢測原理 41
3.2 V(z)信號檢測原理 44
3.2.1 V(z)曲線及其顯微檢測用途 44
3.2.2 Rayleigh波的傳播特性 44
3.2.3 V(z)曲線的射線理論模型 47
3.2.4 V(z)曲線的波動理論模型 49
參考文獻 50
第4章 高頻超聲波的非線性 51
4.1 高頻超聲的非線性效應 51
4.2 非線性超聲波動方程 51
4.2.1 基本假定 52
4.2.2 固體介質(zhì)中的非線性波動方程 52
4.2.3 非線性波動方程的求解 55
4.3 金屬構(gòu)件疲勞損傷檢測 58
4.3.1 超聲表征原理 58
4.3.2 超聲非線性機理 59
參考文獻 60
第5章 高頻聚焦超聲換能器 61
5.1 壓電效應與壓電方程 61
5.1.1 壓電效應 61
5.1.2 壓電材料的介電性和彈性 61
5.1.3 壓電方程 65
5.1.4 壓電晶體的振動模式 67
5.2 換能器的結(jié)構(gòu)和工作原理 67
5.2.1 壓電振子 68
5.2.2 背襯層 71
5.2.3 匹配層 74
5.2.4 聲透鏡 79
5.3 換能器電阻抗 83
5.3.1 電阻抗特性 83
5.3.2 等效電路分析方法 83
5.3.3 測量方法 84
5.3.4 電阻抗匹配 87
5.4 換能器聲場 89
5.4.1 聲場模型 89
5.4.2 水中的輻射聲場 96
5.4.3 固液界面聲場 101
5.4.4 多層介質(zhì)聲場 105
5.5 換能器建模及分析 110
5.5.1 換能器建模 110
5.5.2 頻率對聲場的影響 114
5.5.3 匹配層對聲場的影響 116
5.5.4 背襯層對聲場的影響 120
5.6 高頻超聲衰減分析 124
5.6.1 超聲波衰減 124
5.6.2 頻率衰減 126
參考文獻 133
第6章 超聲顯微掃查成像檢測方法 136
6.1 超聲顯微鏡系統(tǒng)構(gòu)成 136
6.2 超聲顯微掃查檢測方式 138
6.2.1 A掃查 138
6.2.2 B掃查 138
6.2.3 C掃查 139
6.3 超聲顯微成像方法 139
6.3.1 成像基本原理 140
6.3.2 峰值成像技術 140
6.3.3 TOF成像技術 142
6.3.4 相位成像技術 143
6.3.5 相位反轉(zhuǎn)成像技術 145
6.3.6 頻域成像技術 146
6.4 分辨力 148
6.4.1 橫向分辨力 148
6.4.2 縱向分辨力 154
6.5 聲透鏡參數(shù)對成像的影響 154
6.5.1 內(nèi)部成像 154
6.5.2 表面成像 158
6.6 信號處理方法 160
6.6.1 信號消噪 160
6.6.2 時頻分析方法 170
6.6.3 盲解卷積方法 177
參考文獻 180
第7章 V(z)曲線檢測方法 183
7.1 概述 183
7.2 材料彈性常數(shù)檢測方法 186
7.3 材料各向異性檢測 187
參考文獻 189
第8章 微結(jié)構(gòu)尺寸超聲顯微測量 192
8.1 基于C掃查圖像的橫向尺寸測量方法 192
8.1.1 測量原理 192
8.1.2 超聲圖像處理 193
8.1.3 實驗分析 212
8.2 基于脈沖回波的縱向尺寸測量方法 217
8.2.1 時間差法 217
8.2.2 回波頻譜法 220
8.2.3 最小熵解卷積法 225
8.3 微小尺寸測量不確定度分析 227
8.3.1 橫向尺寸測量不確定度分析 227
8.3.2 縱向尺寸測量不確定度分析 232
參考文獻 233
第9章 涂層厚度與黏結(jié)特性檢測 235
9.1 涂層厚度及均勻性檢測 235
9.1.1 基于Welch法譜估計的涂層厚度測量原理 235
9.1.2 涂層厚度測量實驗 241
9.1.3 涂層厚度均勻性檢測 249
9.2 涂層結(jié)合質(zhì)量檢測 251
9.2.1 檢測與表征原理 251
9.2.2 結(jié)合缺陷檢測實驗 255
9.2.3 結(jié)合強度檢測實驗 257
9.3 涂層結(jié)合強度檢測方法 260
9.3.1 界面超聲能量反射與透射 261
9.3.2 反射系數(shù)和透射系數(shù)表征 263
9.3.3 結(jié)合強度檢測技術要求 264
參考文獻 264
第10章 電子封裝缺陷檢測 266
10.1 需求背景 266
10.2 電子封裝及其常見缺陷 267
10.2.1 功能和分類 267
10.2.2 發(fā)展歷程與趨勢 268
10.2.3 可靠性及常見缺陷 270
10.3 電子封裝裂紋和分層檢測 271
10.3.1 熱循環(huán)試驗 271
10.3.2 熱疲勞損傷的超聲顯微成像 273
參考文獻 274
第11章 生物組織與材料特性檢測 276
11.1 生物組織特性檢測 276
11.1.1 醫(yī)療高頻超聲檢測技術 276
11.1.2 UBM與眼科檢查 277
11.1.3 UBM與皮膚檢查 279
11.1.4 活體組織的多普勒成像與評價 280
11.2 金屬織構(gòu)顯微檢測 281
11.2.1 鈦合金織構(gòu)的檢測 282
11.2.2 不銹鋼織構(gòu)的檢測 283
參考文獻 284