基于红外热成像技术的电子封装缺陷无损检测方法

在电子器件封装制造和服役过程中,工艺及温度载荷容易引起器件内部界面分层等缺陷,严重影响产品良率和可靠性,及时发现这些内部缺陷十分重要.红外热成像检测技术由于非接触、实时记录、检测速度快、定量分析等特点,已逐渐成为无损检测等领域有效的检测手段.本文采用主动双面红外测量方法对塑封料和铜界面间的缺陷进行检测,得到了试样的表面温度分布与缺陷的尺寸和深度的对应关系.通过试验数据对缺陷深度理论计算方法进行了对比研究,实现了试样内部缺陷特征的定量化识别.     

非线性超声相控阵无损检测系统及实验研究

相控阵超声无损检测技术近年来在无损检测领域得到了越来越广泛的应用。但当前相控阵超声检测基于传统线性超声,对于材料或结构的微缺陷、微裂纹等缺陷不敏感。研究基于超声的非线性效应的非线性超声无损检测技术对于克服线性超声相控阵技术的不足具有积极的意义。本文设计和开发了基于非线性超声相控阵的无损检测系统,并利用超声检测的标准试件对该系统的性能进行了检验。对比测试了常规线性超声方法、基于滤波的非线性超声方法以及基于反相脉冲的非线性超声方法对于钨丝线靶、超声仿体以及碳钢试块的检测效果。测试结果表明,非线性超声相控阵无损检测技术与传统线性超声相控阵无损检测相比具有空间分辨力高、缺陷分辨力强等优点,而基于反相脉冲的非线性相控阵超声无损检测在空间分辨力上比基于滤波的非线性超声检测方法又有比较显著的提高。     

基于小波包能量特征的薄膜涂层材料界面缺陷检测法

目前国际上对薄膜涂层界面缺陷尚缺乏有效的探伤方法.本文基于薄膜涂层材料中波传播的模型,考察了在涂层表面施加冲击脉冲激发表面波,测取涂层表面各点的动态特性,结合波形分析技术进行界面缺陷检测的可行性.通过有限元模拟分析产生脉冲载荷并且激发表面波,对涂层表面接收的加速度波响应信号进行小波包数学变换,提取小波包相对能量谱变化率指标,发现加速度信号的小波包相对能量谱变化率指标在存在界面缺陷的区域有显著的变化,并且在缺陷中心区域效果最明显,而且该指标对不同薄膜厚度界面缺陷的具有敏感性,可以通过该指标较准确的判断裂纹的位置和尺寸.此项研究可以为开发薄膜涂层界面缺陷的无损检测方法提供一定的理论基础.     

囊体布热合缺陷的锁相热成像无损检测技术研究

囊体布热合缺陷的无损检测是系留气球生产过程中急需解决的关键问题。本文通过对锁相热成像检测技术的理论与实验研究,设计了一套可现场应用的囊体布热合缺陷无损检测系统,实现了热合缺陷的自动识别与定位,甚至可以进一步区分热合缺陷的类型,具有较高的可靠度和较强的抗干扰能力。该系统不仅可用于囊体布的热合缺陷检测,还可广泛应用于相关材料或结构的无损缺陷检测中。     

聚焦换能器在SiCp／Al复合材料超声无损检测中的应用

本文扼要分析了聚焦换能器的声场特性及焦柱的直径和长度，并应用到超声C扫描成像系统中，提供了一种定量研究缺陷的无损检测方法．将聚焦换能器运用到SiCp／Al复合材料的无损检测中，能够判定缺陷的尺寸和形状；并根据缺陷形状和分布判定其性质，同时也分析了缺陷对SiCp／Al复合材料力学性能的影响和缺陷形成的原因．     

胶结波纹夹芯板水浸超声相控阵检测

首次采用水浸相控阵超声检测方法对加工或使用过程中的胶结波纹夹芯板粘结质量进行了无损检测,与射线、激光、常规超声等检测方法相比,该方法具有分辨率高、检测速度快等优点;设计制作了具有2mm~50mm不同尺寸脱粘缺陷的波纹夹芯板试样并进行了漏粘、脱粘缺陷人工检测实验,研究了本文方法的检测可行性和检测精度(精度至少可达2mm)。     

红外CT模拟在混凝土板内部缺陷探测中的应用

红外成像技术采用非接触式检测方法,对结构内部缺陷进行实时、快速大面积扫描探测,作为无损检测领域一项新的技术在土木工程中得到越来越广泛的应用。但是,这种技术的主要缺点是只能通过成像技术显示缺陷表面状况,却无法获知缺陷深度和厚度。本文以一维有缺陷混凝土板为研究对象,采用有限差分法对混凝土板进行热传导数值模拟分析,获得每一点物体表面温度差与缺陷深度及其厚度的非线性对应关系。在此基础上,采用人工神经网络算法,实现对混凝土板内部缺陷的三维重构,即红外CT模拟。本文提出的方法可以同时获得缺陷深度和厚度,并适用于任意形状的缺陷。     

基于PECT-EMAT复合检测方法的铁磁性材料的复合缺陷检测

铁磁性材料在现代能源工业设备关键结构上广泛应用。一些关键部位由于生产、使用时产生的拉应力状态及环境影响，易萌生表面应力腐蚀裂纹，同时在弯管或焊缝处经长期冲蚀也可能出现内部局部减薄缺陷，对工业设备结构的安全可靠性构成了严重的威胁。本研究提出并开发了基于脉冲涡流-电磁超声复合电磁无损检测方法来检测铁磁性试件的表面裂纹和底部减薄缺陷。并开发了基于频谱滤波的信号分离方法，成功提取出复合检测中的脉冲涡流信号和电磁超声信号。实验结果表明，其中脉冲涡流信号可以有效检测试件的表面裂纹，电磁超声信号可以很好地定量试件底部减薄缺陷的残余厚度。由此可见，本研究开发的新型方法可以同时检测试件上下表面两种类型的缺陷，具有明显的优势。     

采用电子散斑干涉法对车灯配光镜内部缺陷问题的研究

在汽车车灯配光镜的生产过程中，由于用热压工艺而产生的热应力无法完全释放，积聚在其内部，产生不可见的细微缺陷。这些缺陷在一定的外界条件下扩展、生长，导致表面开裂、破碎，造成产品的报废。目前通常采用的有损检测方法虽然能够检测出缺陷的存在，但也破坏了车灯。为此，本文用采用电子散斑干涉法(ESPI)对车灯配光镜表面由于热应力而造成的变形以及细微裂纹缺陷的无损检测进行了实验研究，量化得到了配光镜表面在热载荷作用下的连续热变形分布。实验表明，用ESPI在热载荷的方式下可以成功地测量出配光镜缺陷的存在，并通过进一步研究，对同一型号但在残余应力分布上存在微小差异的两个车灯，我们给出了判别它们的定量标准。     

用电子散斑干涉法进行结构内部微小缺陷检测的研究

本文应用电子散斑干涉法和相移技术对结构内部缺陷测试进行了试验研究,研究中采用气压加载,获得了相同气压载荷作用下不同试件的变形图,由此计算得到的结果表明,有缺陷的试件和无缺陷的试件在相同的气压载荷作用下变形不同,同时,相同载荷作用下,缺陷尺寸不同时,试件的变形不同.该试验证明了电子散斑干涉法在研究结构内部缺陷在气压载荷作用下的微小变形的有效性,进一步对缺陷影响的定量研究将为预知缺陷的尺寸及位置,结构的安全和检测提供帮助,同时将该方法应用进一步的推广和改进,将为结构无损检测提供依据.     

热色液晶无损检测技术

本文介绍了热色液晶在无损检测技术中的应用研究，并获得了非常成功的结果。通过液晶显示出的缺陷周围温度分布的色彩奇异性，可以明显地指示出缺陷的位置。     

利用宽带音频扫描加载实现复合材料结构质量检测的数字散斑错位术研究

本文系统地分析了数字散斑错位术相关条纹的形成机理，并结合此项技术提出一种新的加载方式——宽带音频扫描加载，同时从理论上剖析了该加载方式的可行性，从而构造出一种新的无损测试系统．采用该检测系统对带有预制不同形状和尺寸缺陷的复合材料模型进行检测验证，发现该技术使用方便，检测时不受环境的影响，可以实现现场在线原位实时检测，并能够得到非常真实的检测结果，从而可以实现更为精确的定量计算．     

涡流无损检测温度影响研究

增材制造是一种先进的金属制备方法，能够极大满足个性化的制造需求。制造过程中由于工艺原因可能会出现裂纹等典型缺陷。涡流无损检测对于增材制造结构件的裂纹缺陷是一种潜在的有效评价手段。在增材制造过程中，构件残余热会影响检测效果，需要开发抑制温度影响的涡流信号处理方法。基于以上背景，本研究开展了以下工作：(1)对涡流检测信号受温度影响的机理进行了详细分析，包括涡流检测信号温漂的影响因素以及这些因素随温度的变化规律。(2)基于数值计算验证了涡流检测信号的温漂规律。(3)搭建了涡流检测实验平台，通过该平台进行实验发现，待测导体温度越高缺陷信号越小。(4)针对自激自检探头信号温漂难题，设计了双探头差动补偿形式，开发了涡流信号间接差分信号处理方法。(5)使用上述差动补偿形式和信号处理方法，达到了减弱涡流信号漂移、提高涡流信号信噪比的目的。     

碳纤维增强混凝土中裂纹的红外热像检测方法与机理研究

本文利用碳纤维机敏混凝土的功能特性，采用红外热像无损检测方法检测机敏混凝土构件中的裂纹损伤，该方法利用机敏混凝土的导电性和电热效应，给试样通电造成其裂缝尖端区域与其它正常部位的温差，以及温差所导致的试样表面温度的非均匀分布，借助红外热像仪，通过对试样表面温度的分析对试样内部的裂纹进行无损检测，文中对温差产生的机理也进行了分析。     

激光激发表面波与亚表面缺陷作用的理论研究

为了研究激光激发表面波与亚表面缺陷的作用机理,实现激光超声技术对该类型缺陷的定量检测,论文基于激光超声热弹机制,采用有限元方法模拟了激光激发表面波与亚表面矩形缺陷之间的相互作用,进而探讨缺陷的埋藏深度及其纵向尺寸对表面波的影响。首先模拟了激光激发表面波与矩形缺陷前沿（波与缺陷最先作用的纵向边沿）的相互作用,分析了埋藏深度对波形的影响,提取了缺陷作用的散射回波特征并分析其成因。然后对一定的缺陷埋藏深度,通过改变缺陷纵向尺寸,计算和分析了纵向尺寸对散射回波特征的影响。研究结果表明,散射回波的特征点到达时间与缺陷的埋藏深度和纵向尺寸有关,可能由此实现其反问题缺陷纵向尺寸的估算。     

联合行稀疏与l_(1/2)-范数稀疏表示的红外小目标检测算法

针对红外图像的小目标检测问题,提出了一种联合行稀疏与l_(1/2)-范数稀疏表示的小目标检测算法。首先采用滑动窗口对原始红外图像进行分块,构建分块图像矩阵;然后,根据稀疏与低秩表示理论建立行稀疏与l_(1/2)-范数稀疏表示的模型,并利用交替方向乘子算法求解得到稀疏矩阵和低秩矩阵;最后,通过图像重构,得到小目标的图像,并采用阈值分割的方法确定小目标的真实位置。实验结果表明,算法可以实现对不同背景红外图像中的小目标准确检测,与红外块图像建模算法相比,检测后的图像信杂比接近的情况下,检测速度提升了约1倍。     

双材料微梁阵列非制冷红外成像技术--微梁阵列热变形的光学读出

针对双材料微梁阵列非制冷红外成像技术的光学读出系统,提出了在谱平面上进行刀口滤波将阵列转角转化为像平面上光强变化的高灵敏度测量技术,并对光学探测灵敏度进行了理论分析.利用该光学读出系统在实验中得到了120℃红外物体的热图像.通过对实验结果的分析和图像处理消除噪声技术,得到该系统在成像温度范围的噪声等效温度差(NETD)约为5K,并对系统噪声进行了讨论.     

基于超声相控阵和逆时偏移成像的套筒灌浆饱满度无损检测方法

灌浆套筒连接是装配式建筑应用主要的连接方式之一,套筒的灌浆饱满度决定了装配式建筑的稳定性和抗震性。本文提出一种基于逆时偏移(RTM)成像算法的相控阵超声检测方法,可对装配式套筒连接处可能存在的灌浆缺陷进行检测,本文通过数值仿真试验和室内模型试验对所提方法的有效性进行了验证,其中数值仿真结果表明：RTM算法与传统超声全聚焦(TFM)算法相比,具有更高的成像精度和清晰度,能准确识别套筒内部的空洞、不密实等灌浆缺陷。室内试验结果表明：在RTM重构图像中,与灌浆密实套筒相比,灌浆不密实套筒的反射信号会低9dB,此特征可以识别注浆缺陷。研究结果表明本文提出的相控阵超声成像方法适用于预制结构的套筒灌浆缺陷检测。     

一种用于无损检测的数字剪切散斑干涉系统

剪切电子散斑干涉技术在工业无损检测领域有广阔的应用前景.本研究基于迈克耳逊干涉光路,设计了全动式的干涉剪切镜,研制了便携式的激光无损检测设备.采用相关算法生成剪切电子散斑条纹图,获得了高质量的物面缺陷检测条纹.同时采用了条纹的自适应滤波技术和相移技术,进一步提高了缺陷处条纹的清晰度和对比度.配合热流和负气压两种加载方式,该设备可应用在多种材料的无损检测中.实验表明,对于铝蜂窝夹层板,该设备可检测直径大于3mm的缺陷,且该设备具有使用方便的特点,可替代一些常规的检测方法.本文同时给出了该方法的其他实验例证.     

冰体内气泡缺陷特征的“机器视觉”无损检测方法

内部气泡对冰的力学性能影响较大,为深入了解气泡缺陷特征,通常采用切片的方式来观察冰体内部气泡分布,但需从整个冰体中切割取样,并且观测过程会彻底破坏样品。本文基于光的散射原理,设计了可控移动片光源倾斜入射和垂直图像采集的光路系统,发展了冰中缺陷特征的高效率定量无损检测方法。实验利用气泡对光源的散射现象提升了相机对冰体中气泡的辨识度,根据片光源的移动速度和气泡散射存在时长得到垂直冰面方向上气泡的尺寸,最终实现了对冰中气泡三维位置信息的准确采集。本文首先通过对透明亚克力材料中已标定形状和三维位置气泡缺陷的实验测量,验证了方法的可行性。然后对含气泡冰体进行测量,分析得到了冰体中气泡形状、位置分布、数量以及体积分数等信息。本文实验方法为非接触式测量,不会对冰体造成破坏,因而不会对同一冰样的后续使用产生影响。本文所得结果可为冰的力学性能研究以及透明材料的无损检测提供帮助及参考。