专利名称：应用于超声显微的全时域波形采集与分析技术的制作方法
应用于超声显微的全时域波形采集与分析技术技术领域：
本发明涉及一种应用于超声显微检测系统中的信号采集与分析方法，适用于半导体材料、电子封装和生物组织的超声检测领域。二、背景技术
超声波显微扫描(Scanning Acoustic Microscopy,简称SAM)检测技术是一种新型的无损检测技术，它可以无损、精细、高灵敏度地观察物体内部及亚表层结构，在微电子、 光电子、材料、机械、航空航天、力学、摩擦、生物等领域得到了日益广泛的应用，能观察不同深度(从表层到数十毫米深)存在的尺度为微米到百微米的结构。
在超声显微检测中，由于采用的超声换能器均为高频聚焦探头(中心频率一般在 20MHz以上)，因而其AD采样频率也很高，一般在500MHz以上；同时，超声显微检测系统要求的扫查精度也很高(微米到百微米)，这些导致在扫查过程中产生的数据量很大。以采样频率500MHz为例，当每个A扫信号的采样时长为4 μ S、扫查长度为20mmX 20mm、步距精度为20μπι、8位采样精度时，其产生的数据量就为2GB，这对系统的内存要求相当高，而当采样更高频率的超声探头和AD采样卡，对更大的试样进行检测时，其数据量更是成倍增加。 因此，很难实现全时域波形的采集，这给后期的分析带来了困难。三、发明内容
本发明的目的是提供一种能对超声显微 检测中的超声回波信号进行全时域波形采集和后期分析的方法。
本发明采用数据压缩技术来大幅减小采集的数据量，并存储在便盘文件中；在后期处理时，分段载入，进行解压和分析，通过设置不同的时间闸门位置来得到试样内不同深度位置的C扫图像(如图1所示)，而不需要进行多次C扫描；同时可以得到任意位置的B 扫和D扫图像(分别如图2和图3所示)，使用户获取到试样中感兴趣的各个水平和纵向剖面的信息。四
图1应用全时域波形数据得到的不同深度位置的C扫图像
图2应用全时域波形数据得到的B扫横向剖面图像
图3应用全时域波形数据得到的D扫纵向剖面图像五具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式
进行详细说明
超声显微在一般的工作模式(C扫)下，是在水平面上移动超声探头，采集各个位置入射方向上的A扫信号，通过对闸门内的数据(如幅值、幅值到达时间等)进行处理并进行成像。一般的A扫信号采样窗口如图1中的A扫反射回波波形所示，除了超声脉冲遇到界面时发生反射产生变化较大的波形外，在均质材料内部是不会产生反射波形的，此时信 号幅值为0(或近于O)。成像时对这部分信号是不予关注的，因此，可以在采集和存储时对 无反射回波部分进行压缩，用数据为O时的起始位置和长度来表示空回波部分，可以大幅 减少信号的数据量。在使用时再把它用相反的过程还原出原来的信号进行分析。
后期分析时，从硬盘上读取超声显微数据文件。由于内存空间有限，一般不能一次 性将所有数据读入到内存中，可以分段读入，处理后再读入下一段数据，这样既能得到所有 需要的数据，又不会对内存造成过大的负担。
得到了全部需要的数据后，就可以对这些数据进行处理分析了
C扫成像时读取时间闸门内各点的正向幅值和负向幅值，可以用正向峰值、负向峰 值或峰峰值等方式，用不同颜色表示相应的峰值，从而实现C扫成像，成像结果示意图如图1右侧的C扫三幅图所示。
B扫成像时读取光标指示位置上横向剖面上各点的A扫数据，用不同颜色表示A扫 信号上不同时间的信号强度，便可完成B扫横向成像，成像结果示意图如图2下侧的B扫图 所示。
D扫成像类似于B扫成像，只是方向为纵向，它读取光标指示位置上纵向剖面上各 点的A扫数据，用不同颜色表示A扫信号上不同时间的信号强度，便可完成D扫纵向成像， 成像结果示意图如图3右侧的D扫图所示。
综合上述过程，便可实现超声显微的全时域波形采集与分析。
权利要求
1.应用于超声显微的全时域波形采集与分析技术，其特征在于它采用数据压缩技术来大幅减小超声显微扫查过程中AD采集的数据量，存储到硬盘数据文件后，在调用时分段读入内存，可实现C扫、B扫和D扫成像功能。
2.根据权利要求1所述的数据压缩技术，其特征在于将超声A扫信号中的大量数据为O或接近于O的数据用一个O和数据长度表示，从而大大减少数据量。
3.根据权利要求1所述的调用超声显微数据文件时分段读入，其特征在于在从硬盘上调用超声显微数据文件时，不是一次性读入内存，而是分段多次读入，这样可减少对内存的要求和缩短用户等等的时间。
4.根据权利要求1所述的应用范围，其特征在于应用在超声显微扫查系统中，包括电子封装、半导体材料与生物组织的细微结构检测领域。
全文摘要
本发明涉及一种能对超声显微检测中的超声回波信号进行全时域波形采集和后期分析的方法，适用于半导体材料和电子封装等的超声显微检测领域。在超声显微检测中，由于采用的超声换能器均为高频聚焦探头，AD采样频率很高；同时，超声显微检测系统要求的扫查精度也很高，这些导致在扫查过程中产生的数据量很大，很难实现全时域波形的采集，这给后期的分析带来了困难。本发明采用数据压缩技术来大幅减小采集的数据量，并存储在硬盘文件中；在后期处理时，分段载入，进行解压和分析，通过设置不同的时间闸门位置来得到试样内不同深度位置的C扫图像，而不需要进行多次C扫描；同时可以得到任意位置的B扫和D扫图像，使用户获取到试样中感兴趣的各个水平和纵向剖面的信息。
文档编号G01N29/06GK103018330SQ201110288308
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者徐春广, 刘中柱, 门伯龙, 赵新玉, 肖定国, 郭祥辉, 杨柳, 李喜朋, 阎红娟 申请人:北京理工大学