超聲顯微檢測(cè)技術(shù)

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(shì) 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(xiàn) 10
第2章 超聲波基礎(chǔ) 13
2.1 介質(zhì)的基本聲學(xué)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(dòng)方程 16
2.2.1 流體中的波動(dòng)方程 16
2.2.2 固體中的波動(dòng)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(xiàn) 40
第3章 超聲顯微檢測(cè)原理 41
3.1 掃查成像檢測(cè)原理 41
3.2 V(z)信號(hào)檢測(cè)原理 44
3.2.1 V(z)曲線(xiàn)及其顯微檢測(cè)用途 44
3.2.2 Rayleigh波的傳播特性 44
3.2.3 V(z)曲線(xiàn)的射線(xiàn)理論模型 47
3.2.4 V(z)曲線(xiàn)的波動(dòng)理論模型 49
參考文獻(xiàn) 50
第4章 高頻超聲波的非線(xiàn)性 51
4.1 高頻超聲的非線(xiàn)性效應(yīng) 51
4.2 非線(xiàn)性超聲波動(dòng)方程 51
4.2.1 基本假定 52
4.2.2 固體介質(zhì)中的非線(xiàn)性波動(dòng)方程 52
4.2.3 非線(xiàn)性波動(dòng)方程的求解 55
4.3 金屬構(gòu)件疲勞損傷檢測(cè) 58
4.3.1 超聲表征原理 58
4.3.2 超聲非線(xiàn)性機(jī)理 59
參考文獻(xiàn) 60
第5章 高頻聚焦超聲換能器 61
5.1 壓電效應(yīng)與壓電方程 61
5.1.1 壓電效應(yīng) 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(dòng)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(cè)量方法 84
5.3.4 電阻抗匹配 87
5.4 換能器聲場(chǎng) 89
5.4.1 聲場(chǎng)模型 89
5.4.2 水中的輻射聲場(chǎng) 96
5.4.3 固液界面聲場(chǎng) 101
5.4.4 多層介質(zhì)聲場(chǎng) 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(duì)聲場(chǎng)的影響 114
5.5.3 匹配層對(duì)聲場(chǎng)的影響 116
5.5.4 背襯層對(duì)聲場(chǎng)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(xiàn) 133
第6章 超聲顯微掃查成像檢測(cè)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(cè)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(shù) 140
6.3.3 TOF成像技術(shù) 142
6.3.4 相位成像技術(shù) 143
6.3.5 相位反轉(zhuǎn)成像技術(shù) 145
6.3.6 頻域成像技術(shù) 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(duì)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(hào)處理方法 160
6.6.1 信號(hào)消噪 160
6.6.2 時(shí)頻分析方法 170
6.6.3 盲解卷積方法 177
參考文獻(xiàn) 180
第7章 V(z)曲線(xiàn)檢測(cè)方法 183
7.1 概述 183
7.2 材料彈性常數(shù)檢測(cè)方法 186
7.3 材料各向異性檢測(cè) 187
參考文獻(xiàn) 189
第8章 微結(jié)構(gòu)尺寸超聲顯微測(cè)量 192
8.1 基于C掃查圖像的橫向尺寸測(cè)量方法 192
8.1.1 測(cè)量原理 192
8.1.2 超聲圖像處理 193
8.1.3 實(shí)驗(yàn)分析 212
8.2 基于脈沖回波的縱向尺寸測(cè)量方法 217
8.2.1 時(shí)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(cè)量不確定度分析 227
8.3.1 橫向尺寸測(cè)量不確定度分析 227
8.3.2 縱向尺寸測(cè)量不確定度分析 232
參考文獻(xiàn) 233
第9章 涂層厚度與黏結(jié)特性檢測(cè) 235
9.1 涂層厚度及均勻性檢測(cè) 235
9.1.1 基于Welch法譜估計(jì)的涂層厚度測(cè)量原理 235
9.1.2 涂層厚度測(cè)量實(shí)驗(yàn) 241
9.1.3 涂層厚度均勻性檢測(cè) 249
9.2 涂層結(jié)合質(zhì)量檢測(cè) 251
9.2.1 檢測(cè)與表征原理 251
9.2.2 結(jié)合缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn) 255
9.2.3 結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)實(shí)驗(yàn) 257
9.3 涂層結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)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(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)要求 264
參考文獻(xiàn) 264
第10章 電子封裝缺陷檢測(cè) 266
10.1 需求背景 266
10.2 電子封裝及其常見(jiàn)缺陷 267
10.2.1 功能和分類(lèi) 267
10.2.2 發(fā)展歷程與趨勢(shì) 268
10.2.3 可靠性及常見(jiàn)缺陷 270
10.3 電子封裝裂紋和分層檢測(cè) 271
10.3.1 熱循環(huán)試驗(yàn) 271
10.3.2 熱疲勞損傷的超聲顯微成像 273
參考文獻(xiàn) 274
第11章 生物組織與材料特性檢測(cè) 276
11.1 生物組織特性檢測(cè) 276
11.1.1 醫(yī)療高頻超聲檢測(cè)技術(shù) 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(píng)價(jià) 280
11.2 金屬織構(gòu)顯微檢測(cè) 281
11.2.1 鈦合金織構(gòu)的檢測(cè) 282
11.2.2 不銹鋼織構(gòu)的檢測(cè) 283
參考文獻(xiàn) 284