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超声扫描的A、B、C扫描模式有什么区别
材料内部缺陷有大有小,目前工业探伤所能发现的缺陷尺寸在500μm左右,要想观察到更为细小的缺陷,只能通过破坏的方法做金相或者电子扫描显微镜,且仅仅能观察到特定的表面缺陷情况,无法识别出样品中整个体积内的缺陷。同时常规超声由于分辨率的原因还存在对较薄材料难于检测的缺点。
超声扫描显微镜(SAM,scanning acoustic micro-scope),又称SAT,它是一种利用超声波为传播媒介的无损检测成像设备。超声波扫描显微镜的工作模式主要为C-Scan模式,所以称为C-SAM。
超声波扫描显微镜利用高频超声换能器将脉冲超声送入工件样品,当超声波通过被测工件时,会在不同材料间对结合面产生反射以及透射,如液体与固体的结合面、固体与气体结合面、金属与塑料之间的结合面及固体材料内部缺陷(如分层、孔洞、裂纹、夹杂等)会造成较大的振幅回波。超声波换能器接收反射波转换成电信号传给计算机,计算机系统准确辨识和提取反射回波信号。经过图像化处理,可对工件内部精准扫描成像
超声波扫描显微镜的硬件包括运动控制平台、超声激励接收仪、数字化仪、超声波换能器 (探头)及工控机等组成。超声波扫描显微镜按信号接收模式可分为反射模式和透射模式。反射式又称为脉冲回波法,即利用反射波成像,可以具体的聚焦到某一层,从而可以判断缺陷深度。脉冲回波主要包括A扫描(A-Scan)、B 扫描(B-Scan)、C扫描(C-Scan)。
A扫描波形代表了样品上某一点深度方向上的全部回波信号,即从样品顶部道底部的点到点波形图;通过换能器在样品某一方向移动,且在移动过程中逐点做A扫描,所*终得到的图像即为B扫描。C扫描相当于对样品某一深度的截面进行扫描,通过该界面上的反射声波形成二维图像。从空间的扫描轨迹上看,可分别称为点扫描、线扫描和面扫描。多个A扫描可形成B扫描,多个B扫描可形成C扫描。层析扫描可生成任意深度的C扫描。
与射线检测相比,超声波扫描技术具有灵敏度高、适用范围广、检测成本低,检测速度快、对人体和环境无害等优点,但同时具备一定的局限性,如对缺陷的取向有要求,不易检测与声束方向平行的缺陷,对不规则的或复杂形状的试件检测有一定的困难。
超声波扫描显微镜被广泛应用在物料检测(IQC)、失效分析(FA)、质量控制(QC)、质量保证及可靠性分析(QA/REL)以及研发(R&D)等领域。可检测电子元器件、LED、金属基板的分层、裂纹等缺陷(裂纹、分层、空洞等)。通过图像对比度判别材料内部声阻抗差异、确定缺陷形状和尺寸、确定缺陷方位。检测精度可达微米级别。
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