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超声波扫描显微镜的知识库，帮助用户了解超声波扫描显微镜技术
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杨氏模量：表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，它是沿纵向的弹性模量。1807年因英国医生兼物理学家托马斯·杨(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的结果而命名。根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，其比值被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小表征了材料的刚性，杨氏模量越大，越不容易发生形变。杨氏模量的单位为psi（英制）或MPa（国际单位制）。钢的杨氏模量大约为2.9×107psi或200000MPa。
压电效应，压电陶瓷：某些晶体在外力的作用下产生形变，使物质本身产生极化，表面产生电荷，称为正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称为逆压电效应。具有压电效应的材料称为压电陶瓷。
探头（Probe）：换能器（Transducer）的别称。
脉冲-回波技术（Pulse-Echo）：这种超声检测技术的过程分为两个步骤：发射模式，换能器向样品发射出高频超声脉冲；接收模式，超声波在样品界面反射回波被同一个换能器接收，转换为电信号进行处理。检测信息包括回波信号的振幅、相位、发射-接收的时间差等。
反射：声波、光波或其他电磁波遇到其他的媒质分界面而部分仍在原物质中传播的现象。
折射：波穿过不同的介质的时候传播方向会发生变化的现象。声波在声学性质不同的两种介质传播时界面上同样存在折射现象。
可重复性：一个位置系统回复到指定的某一个点精确度的衡量标准。为了估计位置系统工作时的偏移和回差，传动机构必须从相同的方向，以同样的移动速率、加速度及载荷水平移动至指定的位置。
分辨率：对于扫描超声显微镜系统，分辨率一般指系统对于分辨两束差别极小(包括深度、空间)的反射波的能力。
谐振频率：当外加电压等于压电陶瓷的固有频率时，就会发生压电谐振，此时机械振动的振幅突然增大，声波信号输出达到最佳。发生压电谐振时的频率被称作谐振频率。
振铃时间（Ringing）：与铃声相似，超声波在产生和衰减的过程中要达到某一极限强度需要一个过程。该物理量表示的是超声换能器发出的超声波增强至最大振幅的90%或衰减至最大振幅的10%所需要的振荡周期数目，又被称作超声换能器的Q值。
扫描：超声换能器在被测物体表面移动，采集超声信号获得相应声学图像的过程。
灵敏度：表征超声仪器对材料中的不连续状况（包括各种缺陷、分布不均等）的测量能力及反应能力。
斯涅尔定律：又被称作光的折射定律，由荷兰数学家Willebrord Snell首先发现。其内容为：光入射到不同介质的界面上会发生反射和折射。其中入射光和折射光位于同一个平面上，并且与界面法线的夹角满足如下关系：
n1sinθ1 = n2sinθ2
其中，n1和n2分别是两个介质的折射率，θ1和θ2分别是入射光（或折射光）与界面法线的夹角，叫做入射角和折射角。
虽然斯涅尔定律最初是在光学中发现的，但是对于超声波在异质界面上的传播，斯涅尔定律同样适用。
剪切波：横波（S波）的另一种叫法，是指质点的振动方向与波的传播方向垂直的波。在超声检测中一般只有斜探头才能发出横波。
渡越时间检测：通过回波的返回时延和介质中的波速来测定特定两点或两层间距的检测方法。
透射扫描：在被测样品的下面放置一个接收探头，通过接收透过样品的声波进行成像的扫描方式。
超声波换能器：利用压电效应产生和接收超声波的部件。
超声波：超声波指的是频率大于20KHz的声波。用于无损检测的超声波一般都在1MHz以上。
声速：声波在介质中传播的速度，其大小与介质的性质及状态有关。
水程：浸没检测时换能器至样品表面水的深度。
波形：即超声回波的振幅-时间曲线。
波长：定义为沿着波传播的方向，相对于平衡位置位移时刻相同的两个质点之间的距离。对于纵波是指相邻的两个疏部或密部之间的距离，对于横波是指相邻的两个波峰或波谷之间的距离。
波列：是指以相同(或近似相同)的速度行进的，近似周期性的连续出现的有限个波。
无损检测从业人员规程：包含了从事无损检测人员的培训、考试、认证的管理规范。
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大功率IGBT器件——样品失效分析与检测
大功率器件的失效分析，一直是个难点。自从引入超声波扫描显微镜分析系统，包括DCB板、IGBT器件的空洞、气泡、裂缝、分层等缺陷已经能轻松检出，现在也成了行业的标准。有了它，行业内及客户与供应商之间彼此就有了一个出货和验收的标准！
 
陶瓷覆铜板 DCB和封装好的晶闸管IGBT大功率器件
详细的测试与分析解释，请下载参看。
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精确度：扫描过程中理论位置与实际位置的最大误差。它既可以是径向的，也可以是轴向的，反应了回差效应和滞后效应的影响。
声阻抗：声阻抗用介质中的声速与介质的密度之积表示，是表征材料对声波吸收的一个物理量。声阻抗决定了界面上超声波反射能量和折射能量的分配。国际单位制中声阻抗的单位为Kg/s·m2。
振幅：A-Scan波形中从波谷到波峰之间的垂直距离。
衰减：声波在介质中传播声强的降低。
A-Scan：在屏幕上显示实时超声波形数据的一种方法。横轴基线从左向右表示声波传播的时间，纵轴基线表示反射回波信号的振幅。
回差：扫描装置在移动过程中的滞差运动的量。
B-Scan：被测物体在垂直截面（与超声波传播方向相同）上的超声显微像。
背反射：测试过程中样品远边界（底面）的声波反射。
带通：一个滤波器中允许频段的频率范围。通常这个词作为修饰语用在“带通滤波器”中，而带通滤波器（band-pass filter）是只能允许特定频段的波通过而同时屏蔽其他频段。
C-Scan：超声检测数据的一种表现形式，它显示了在A-Scan中门限确定的一个平面的声学图像。C-Scan图像中可以反映样品上特定深度每一点上回波信号的振幅变化及深度关系。
校正：与标准参照物进行比较，用以确定一台仪器或一个系统的精度或生成刻度。
认证：指由国家认可的认证机构证明一个组织的产品、服务、管理体系符合相关标准、技术规范或其强制性要求的合格评定活动。
耦合剂：一般为液体或半流质物体，充满换能器与被测样品之间，使得超声波能够传播，或者用于增进换能器与被测样品之间超声波的传播。
周期：物体作往复运动或物理量作周而复始的变化时,重复一次所经历的时间。
阻尼控制：是 指激励力的频率在受迫振动系统的共振频率附近的一个频段内，系统所表现出的振动性质。这时，振动系统的阻抗主要决定于系统的阻尼。振动的速度近似与频率无 关，而与阻尼常数成正比。根据这一性质，可以用增大阻尼的方法，抑制系统（例如传声器、隔振器）在共振频率附近的响应峰值。
门限：在软件操作界面选择的一段作为检测或处理对象的时间范围。
dB：分贝，声强的基本单位。分贝是一个纯计数单位，本意是表示两个量的比值大小，没有单位。在声学中，dB=20lg(P1/P0)，其中P0为参考等级，P1为被测等级。
动态范围：在特定增益下，A-Scan能够分辨的最大、最小反射区面积之比。
回声：反射能量的标志。
快速傅立叶变换（FFT）：对 数字波形快速进行傅立叶变换的一种迭代算法，是离散傅立叶变化的快速算法。傅立叶变换是一种积分变换，其基本思想最早由法国学者傅立叶傅立叶提出，故以其 名字来命名，傅立叶变换的目的是把一个基于时间变量的函数分解为不同的频率分量，即将满足一定条件的某个基于时间的函数表示成三角函数（正弦和/或余弦函 数）或者它们的积分的线性组合。常规的傅立叶变换算法运算量太大（涉及到复数运算），而FFT可以大幅度地降低常规傅立叶变换的运算量。傅立叶变换在信号 处理领域中有着广泛的应用，例如用于设计滤波器和消除信号噪声。
聚焦超声束：将超声的能量汇聚在特定的深度形成的超声波束流。
频率：物理学上表示物质在单位时间内完成周期性变化的次数，单位为赫兹（Hz）。
全屏高度：在A-Scan波形显示中作为评估和记录的最高点。
增益控制：用于调节超声系统的放大系数，也可以认为是灵敏度控制。
赫兹（Hz）：频率单位。
界面：两种相互接触材料之间的边界。
千赫（KHz）：1KHz=1000Hz。
纵波：质点振动方向与传播方向相同的波。纵波的波长定义为相邻的两个密部或疏部之间的距离。
兆赫（MHz）：1MHz=106Hz。
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如何解读超声波扫描显微镜测试图像？——初级培训教程
刚刚接触或者开始学习超声波扫描显微镜的朋友，一定非常困惑。这玩意号称是“显微镜”，可实际上，与通常概念中的光学显微镜完全是两码事，它可不是眼见为实，它要看的物体内部的缺陷或异常，死无证啊，除非做切片。那么，首先会问到的就是以下这么三个问题，或许你的领导也是这么问你的！
 a) 如何看懂超声波扫描显微镜测试图像？
右图就是一个声学测试图像，你认为这个被测器件有质量问题吗？如果有，那么图像能说明器件哪些位置有问题？
b) 会不会误判缺陷？
c) 要多久才能学会使用超声波扫描显微镜？
读完下面的教程，你就能初步理解超声波扫描显微镜的测试图像，约30分钟。如果要深入理解声学显微镜的测试图像，或者要反过来，指导测试员再进一步对疑点作超声无损测试，那么需要约2~3个月的实践训练。
看完这份教程，或许你会觉得自己超牛，阿哈，只要30分钟，即从门外汉，变成了超声波扫描显微镜测试的行家里手！或许，你会有更多的问题冒出来，那么就请期待我们的高级教程吧~
总之它会你的工作大有裨益！
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换能器的声场——超声波扫描显微镜
超声波扫描显微镜的能量转换部件——换能器，它发出的超声波对材料产生弹性作用，会存在一个有效区域，这个区域我们称之为“换能器的声场”。超声波扫描显微镜的声场可以分为两部分：近场区(Near field)及远场区(Far field)，它们的位置如下图所示。
近场区是指从换能器的前端直至最佳聚焦区Y0的起点，在该区域回波的振幅经历了数个从最大值到最小值的变化过程，并且终止在最后一个最大值上；声场 远场区是指最佳聚焦区以外的区域，在该区域声压逐渐降为零。由于在近场区回波的振幅存在较大的变化，因此在近场区很难利用基于振幅的检测方式来准确评估材 料中的缺陷。近场区的距离取决于换能器的频率、elements diameter及材料中的声速。
聚焦区的起始点与终止点的位置定义为轴向脉冲回波的振幅相对于焦点处的振幅降低6dB内的区域。
距离-振幅曲线表明了在远场区振幅随距离的指数衰减以及近场区对回波振幅的影响。同时说明了换能器的有效焦距。 |
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