[發明專利]超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉圖像的構建方法

有效

• 申請號: 200910075712.9
• 申請日: 2009-10-16
• 公開（公告）號: CN101672826A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 姚立新;付純鶴;邴守東;孫明睿;邱軍;魏鵬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十五研究所
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司
• 代理人: 張貳群

技術領域

本發明涉及超聲掃描顯微鏡設備對采集到的數據處理技術領域，尤其是一種超聲 掃描顯微鏡C掃描相位反轉圖像的構建方法。

背景技術

隨著電子產品的生產規模越來越大，品種越來越多，電路的集成化程度和生產自 動化程度也相應的提高，同時對器件的質量要求也越來越高，為保證器件的可靠性， 對封裝好的器件進行無損檢測是不可缺少的流程，而超聲掃描顯微鏡能夠檢測X射線 檢測不敏感的分層、空洞、裂縫等缺陷而應用越來越廣泛。超聲掃描顯微鏡是通過運 動執行機構掃描軸與步進軸的配合進行光柵式運動，在掃描軸運動的同時發射超聲波 并接收反射回波，將反射回波的模擬信號轉換為數字信號，并通過各種轉換算法構建 不同種類的檢測圖像。超聲掃描顯微鏡的常規檢測方式包括A掃描波形、B掃描圖像、 C掃描峰值圖像、C掃描聲程圖像、C掃描相位反轉圖像、分層掃描圖像等。

C掃描相位反轉圖像是超聲掃描顯微鏡主要的一種檢測方式。超聲波由聲學阻抗 低的材料傳輸到聲學阻抗高的材料時在材料交界處將會有負相位反射信號，當材料內 部有分層、氣孔等缺陷時，相當于由聲學阻抗高的材料到聲學阻抗低的材料傳輸，反 射回波信號相位將會反轉，產生正相位反射信號，利用超聲傳輸的這樣一個特性來檢 測分層、氣孔等缺陷。其獲得是被檢測目標設置深度位置的平面灰度圖像，對于被檢 測目標內部的分層、氣孔等缺陷處附色表示出來。現有的相位反轉圖像構建方法為： 1、在A超波形上設置數據門以及一個相位反轉閾值，也就是設置檢測區域及信號閾 值；2、掃描過程中當位置計數達到設置數值時通過軟件觸發的方式觸發超聲波的發 射；3、軟件首先判斷數據門區域內的所有波形數據是否有超過相位反轉數據門的值， 如果有認為改點發生相位反轉，如果沒有將數據門內的所有數據取絕對值并進行比 較，取出最大值；4、將沒有發生相位反轉的位置最大值數據轉換為像素灰度值構建 圖像，將發生相位反轉的位置用紅色標注。這種現有的C掃描相位反轉圖像構建方法 要求被檢測目標表面平面度較高，并且放置必須足夠水平，否則由于器件表面不平整 或放置傾斜，將導致數據門設置的位置不準確；同時由于超聲波觸發及數據采集都采 用軟件處理，觸發位置不夠準確，且由于軟件處理數據量大，導致圖像構建速度慢； 更為主要的是由于只設置了一個相位反轉閾值，當即有負相位反射信號又有正相位反 射信號時，對于相位反轉的判別有一定的誤判。

發明內容

本發明的目的是提供一種超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉圖像的構建方法，采 用的光柵尺同步位置觸發產生超聲波解決了軟件觸發位置不準確的問題，構建的相位 反轉圖像可以檢測器件內部的分層、氣孔等缺陷，構建的圖像具有位置準確、精度高 等優點。如采用前表面跟隨技術可解決算法對被測目標表面平面度及放置要求較高的 缺點；如采用硬件判別峰值，只返回正負峰值的方法，減少了軟件處理數據量，提可 高圖像構建速度；設置三個相位反轉閾值的方法判別反射回波信號的相位反轉，提高 了判別的準確度。

本本發明的主要技術方案是：一種超聲掃描顯微鏡C掃描相位反轉圖像的構建方 法，，其特征在于具有以下步驟：

a、設置相關數據門，確定檢測區域及閾值電壓；

b、掃描并發射超聲波：掃描過程中對上述的每個位置點發射超聲波，位置同步 觸發產生超聲波，即采用光柵尺作為反饋裝置，當光柵尺計數達到預設置值時自動硬 件觸發產生超聲波，無需軟件干預；并接收反射回波，獲取返回信號的正負峰值電壓 值；

c、將峰值結果轉換為構建圖像像素灰度值：即判定被測目標檢測位置每一個點 正負峰值電壓值是否發生相位反轉，然后將這些經過判斷處理后的峰值按照一定方法 轉換為相對應的灰度值；

d、將每一個點對應的灰度值輸出到屏幕上構建灰度圖像。

所述的a步驟中，采用前表面跟隨技術：設置前表面數據門，數據門的時間坐標 為前表面反射回波信號負峰值時間坐標的相對坐標。

所述的b步驟中，采用硬件判別峰值，只返回數據門內的正負峰值數據，減少軟 件處理數據量。

所述的a步驟中，設置三個相位反轉閾值門，即兩個正的閾值門和一個負的閾值 門，對反射回波信號相位反轉進行判別。

所述的b步驟中，記錄被測目標前表面反射回波負峰值的時間，并將該時間作為 數據門的參考時間，數據門和相位反轉閾值的起始時間為該時間的相對值，解決由于 被測目標表面不平整或放置傾斜造成數據門設置不準確的問題。