超声波扫描显微镜操作手册使用说明书

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超声波扫描显微镜,超声波扫描检测仪,超声波扫描显微检测系统

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超声波扫描显微镜操作手册使用说明书

超声波扫描显微镜，英文Scanning Acoustic Microscope，SAM，由于它的主要工作模式是C扫描模式，因此也简称：C-SAM/C扫描。超声波扫描显微镜的核心是带压电陶瓷的超声波换能器，英文是Transducer，，超声波换能器既能把电信号转换成超声波信号，又能把从待测样品反射或透射回来的超声波信号转换成电信号，送回系统进行处理。超声波换能器压电陶瓷在射频信号发生的激励下，产生短的超声波脉冲，这些超声波脉冲被声透镜聚焦在一起，并发射到被测材料/器件上。超声波扫描显微镜有反射和透射两种工作模式，反射模式分辨率高，对待测样品厚度的没有限制，是主要的工作模式。透射模式主要在半导体企业中用作器件快速筛选。

超声波扫描显微镜操作说明书目录
第一章超声波扫描显微镜基本原理
1.1仪器基础
1.1.1超声波扫描显微镜
1.1.2工作原理
1.2厚度及渡越时间计算
超声波
1.3透射扫描模式
1.4检测模式
1.5元素周期表中的声阻抗值
1.6超声波扫描显微镜术语
第一章超声波扫描显微镜培训测试
第二章超声波扫描显微镜超声波换能器
2.1超声波换能器
2.2频率5-100MHz超声波换能器的安装
2.3延迟线型超声波换能器的安装
2.4频率60-400MHz超声波透镜的安装
2.5超声波换能器使用注意事项
2.6超声波换能器的设定
2.6.1探头15MHz(0.25"-Calotte)
2.6.2探头15MHz(0.5"-Calotte)
2.6.3探头20MHz(3mm-Calotte)
2.6.4探头50MHz(3mm-Calotte)
2.6.5探头75MHz(3mm-Calotte)
2.6.6探头110MHz(f=8mm)
2.6.7探头120MHz(f=8mm)
2.6.8探头150MHz(f=2mm)(1.5mm Calotte)
2.6.9探头150MHz(f=3.2mm)
2.6.10探头175MHz(f=2mm)
2.6.11探头175MHz(f=5.9mm)
2.6.12探头175MHz(f=8mm)
第二章超声波扫描显微镜培训测试
第三章超声波扫描显微镜扫描模式
3.1扫描模式A-Scan
3.2扫描模式B-Scan
3.3扫描模式C-Scan
3.4扫描模式D-Scan
3.5扫描模式X-Scan
3.6扫描模式G-Scan
3.7扫描模式P-Scan
3.8扫描模式T-Scan
3.9扫描模式Z-Scan
3.10扫描模式S-Scan
第三章超声波扫描显微镜培训测试
第四章超声波扫描显微镜软件界面及功能
4.1打开超声波扫描显微镜软件
4.2超声波扫描显微镜软件主界面
4.3主菜单栏快捷方式
4.4超声波扫描显微镜软件控制面板
4.5超声波扫描显微镜软件A-Scan窗口
4.6调节扫描机构
4.7超声波扫描显微镜软件A-Scan设定
4.8图像功能
4.9定义顺序扫描
4.10高级设定
4.11保存A-Scan波形
4.12比较A-Scan波形
第四章超声波扫描显微镜培训测试
第五章超声波扫描显微镜分层检测
5.1相位检测
5.2相位检测的相关设定
5.3超声波扫描显微镜Negative Threshold实例
5.4阈值调整实例
5.5扫描门限设定实例
5.6透射扫描模式下的分层检测
5.7关于分层缺陷判定的重要注意事项
第五章超声波扫描显微镜培训测试
第六章超声波扫描显微镜透射扫描模式
6.1透射模式与反射模式的比较
6.2透射扫描的安装调试
6.3可行的超声波换能器组合
6.4透射模式下的信号增益
第六章超声波扫描显微镜培训测试
第七章超声波扫描显微镜简单故障处理
7.1工控机、显示器无电压
7.2超声波扫描显微镜A-Scan窗口无波形显示或图像显示为全黑
7.3扫描机构无法移动
7.4键盘或鼠标无响应
7.5红色或绿色门限无法设置
7.6执行Reset后A-Scan窗口中无信号
7.7执行Reset后扫描参数未正确修改
7.8超声波扫描显微镜A-Scan窗口中无表示各门限的横线
7.9超声波扫描显微镜软件启动时弹出错误对话框

超声波扫描显微镜反射工作模式：超声波信号发生器产生脉冲信号，超声波换能器探头接收到电磁脉冲信号并转换为超声波信号发射，超声波信号离开换能器后，被声透镜通过耦合介质（一般是去离子水或无水酒精等）聚焦在被测样品上。耦合介质是为了防止超声波信号快速衰减，因为超声波信号在一些稀疏介质中传播时会快速衰减。被测样品置于耦合介质中，只要超声波信号在样品表面或者内部遇到声波阻抗介面（如遇到孔隙、气泡、裂纹等），就会发生反射。超声波换能器接收到反射信号后，会将其转换成电脉冲，超声波信号转换成电脉冲后，输入电脑并表征为256级灰度值，以图像的形式输出。这就是超声波扫描显微镜反射工作模式的基本过程。
超声波扫描显微镜透射工作模式：做透射扫描时，样品下方要安装另外一只超声波换能器，这只换能器会接收所有完全穿透样品的超声波信号。超声波扫描显微镜根据接收的透射超声波信号就能还原出各种超声波透射扫描图像。
超声波扫描显微镜的理论分辨率和穿透深度与频率和焦距的对应关系：

超声波扫描显微镜的理论分辨率和穿透深度与频率和焦距的对应关系

上面表格中的超声波扫描显微镜分辨率和穿透深度数据，是以不锈钢材料为参考的，不同的材料数据会不同。
超声波扫描显微镜通电前检查确认事项：
第1步，检查水管水路。
对于连接自来水管的用户，在测试前，用户需要检查超声波扫描显微镜进水管道和下水管道，确保进水管道的进水手控阀门处于开启状态，无漏水现象，下水管处于正确的排水口位置。避免仪器在自动调整水位的过程中不能正常提升水位，或因排水弄湿地面，造成危险。对于使用外接水桶的用户，请确保排水管和进水管可靠地接入排水桶和进水桶中。避免仪器在自动调整水位的过程中不能正常提升水位，或因排水弄湿地面，造成危险。
第2步，检查电源连接。
电源线应可靠连接在墙壁插座或转接插座上，注意，请确保墙壁插座或转接插座的额定功率满足超声波扫描显微镜的功率要求。
第3步，检查EMO开关。
轻微旋转EMO开关，确保超声波扫描显微镜EMO开关处于复位弹起的状态。
超声波扫描显微镜通电开机步骤：
第1步，按下设备前控制面板上的绿色按钮启动电源
第2步，正常启动后绿色按钮被点亮，主控计算机启动（不需按下蓝色按钮）
第3步，若未正常启动，请检查（a）是否有电；（b）线缆是否插好；（c）EMO按钮是否被按下，待问题解决后重新执行第1步。
经过一系列的检查后，我们的超声波扫描显微镜就可以正式进行使用啦。
超声波扫描显微镜检测操作步骤：
确认样品类型→选择频率探头→放置测量装置中→选择扫描模式→扫描图像→缺陷分析

超声波扫描显微镜A扫描、B扫描、C扫描的区别
在超声波扫描显微镜检测过程中，按照检测结果分为A扫描、B扫描、C扫描，三种不同的检测模式，各有不同的优势，选择合适的检测模式，可以达到事半功倍的效果。
1.A扫描模式
A扫描是波形显示，在示波器屏幕上横坐标代表时间，纵坐标代表反射波的强度，根据反射波的强度大致估计缺陷的严重程度，根据反射波在横轴的位置人工计算出缺陷的位置。操作人员需要根据示波器上的波形，将缺陷的大致范围标记在工件上。超声波扫描显微镜A扫描的缺点在于检测结果不直观，没有基础的人无法理解，效率低，检测结果因人而异，人为误差较大。
2.B扫描模式
和A扫描相比，B扫描的结果相对比较直观，B扫描是将反射波信号的相对位置显示在一张图上。
3.C扫描模式
A扫描模式显示的是某一点的情况，B扫描显示的是纵向截面的情况，而C扫描显示的是横向截面的情况。
以上就是超声波扫描显微镜A扫描、B扫描、C扫描三种模式的区别。

超声波扫描显微镜如何测到正确的扫描图像
水浸式超声波扫描显微检测是一种高效的无损检测方式，但是受各种因素影响，测试图像可能会受到干扰。例如，图像不完整甚至是没有图像、图像和实际不相符等。
下面我们按照可能出现问题的位置进行具体的分析：
一、《超声波探头》
超声波探头是一个凹面，偶尔会有气泡飘进凹面，气泡阻挡超声波的信号，可能会导致图像不全甚至是没有图像。此时擦除探头凹面的气泡即可。
二、《工件》
工件因素对检测结果的影响比较多，常见的影响如下：
（1）工件表面有气泡。
气泡会阻挡实际的信号并且会导致图像上出现其他的颜色。气泡的在工件上的位置和图像干扰出现的位置一致，这时擦去气泡即可。
（2）工件表面不平。
工件表面不平会导致超声波被反射到其他的方向，不会被探头接收，超声测不出缺陷。建议工件表面磨平。
（3）工件倾斜。
工件倾斜会导致一部分信号减弱，无法扫描出正确的图像，而另一部分信号在触发窗之外，导致图像不完整，建议重新摆放工件。
三、《操作》
超声波扫描显微镜检测过程中，由于对超声的不了解，检测参数设置不合理导致检测结果不正确，常见的情况如下：
（1）信号选择错误。
超声每次穿透不同界面，都产生反射的信号，选择想要对应的信号，才能扫描对应的位置。
（2）没有避开干扰信号。
超声在穿透界面时，偶尔会有多个波形出现，当这些波和触发窗（黄色横线）交叉时，数据窗移动采集到的其他信号，图像出现其他颜色或图片不全，此时应该移动触发窗的位置。

超声波扫描显微镜C扫描C-scan操作说明书
第一步：A扫描参数的设置
打开超声波扫描显微镜软件，先进入下面的界面：A扫参数设置
这个界面的参数，是正确进行C扫描的基础，这里的参数设置不合适，得到的超声波扫描显微镜C扫描图像就不会准确反映被检测工件的内部组织或者缺陷情况。
超声波扫描显微镜A扫描相关的主要参数有：
.增益
通过调节增益的大小，让回波的幅度升高或者降低到屏幕中的合适高度，一般设置为屏幕高度的50%-80%。
.探测范围，材料声速，显示延时
(一)探测范围：主要用来设置显示A扫描信号的屏幕的宽度，上图中为示例值；
(二)显示延时：主要用来设置显示A扫描信号的屏幕的起点，上图中为示例值。
探测范围和显示延时设置原则：板材的检测，用户感兴趣的是上表面和下表面之间的信号。通过合理的设置探测范围和显示延时，让板上表面和下表面回波位于屏幕中间60%-70%区域（宽度方向）。一般屏幕左边在表面回波前面预留15%-20%区域，屏幕右边在底面回波后面预留15%-20%区域。
.发射电压幅度，发射电压宽度，发射阻尼，滤波器选择，检波方式
(一)发射电压幅度
调节范围在20V-500V, 发射电压宽度的调节范围在10ns-1000ns,对于15MHz短波宽带水浸聚焦探头来说，一般设置300-350V，10ns。
(二)发射阻尼
对于15MHz短波宽带水浸聚焦探头来说，一般设置50欧。
(三)滤波器选择
对于15MHz短波宽带水浸聚焦探头来说，一般设置带宽范围2-20MHz。
(四)检波方式：一般设置全波方式。
.水浸闸门的起点、宽度和高度，自动闸门的起点、宽度和高度。
(一)水浸闸门（IF闸门）
这个闸门是用蓝色直线来表达的。
主要用来套住水中板的上表面回波（水和板的界面），这个回波，叫做界面波。这个界面波是作为后面的自动闸门的测量基准的。
水浸闸门的起点是从发射零点开始计算的，即从坐标零点开始计算的。
水浸闸门起点和宽度的设置准则：
一般板都是不平的，平面有高（界面波屏幕上左移）有低（界面波屏幕上右移），要让水浸闸门全部扫描过程中一直能够套住“左右移动”的界面波。
(二)自动闸门
这个闸门用黄色直线来表达。
这个闸门是个从动闸门，它一直自动跟踪界面波。C扫描成像的数据是由这个闸门测量的。
自动闸门的起点是从界面波的峰值位置开始计算，由于界面波会在小范围内左右移动，所以自动闸门的计算起点也在变。软件中，自动闸门的起点含义是指自动闸门的开始点距离界面波峰值位置的距离，界面波峰值位置在动，软件算法会保证自动闸门起点也会自动跟踪，跟着一起动。也在变。软件中，自动闸门的起点含义是指自动闸门的开始点距离界面波峰值位置的距离，界面波峰值位置在动，软件算法会保证自动闸门起点也会自动跟踪，跟着一起动。
第二步：超声波扫描显微镜C扫描参数的设置
在这个界面必须要按如下步骤设置：
1)在运动控制器上设置扫描路径规划（详见配置的运动控制器说明书）
2)X轴扫描长度，X轴分辨率，Y轴扫描长度，Y轴分辨率。
3)选择C扫描模式和用来成像的闸门：C扫描模式选择幅度扫描，扫描闸门选择自动闸门。
4)选择存储C扫描成像全特征数据文件的路径和定义该文件的文件名。
5)按“启动C扫描”按钮，启动C扫描软件。
6)按运动控制器上的“启动”按钮，启动电机运动。
注意：
开始C扫描时，一定要先在PC上启动超声波扫描显微镜C扫描软件，再在运动控制器上启动电机运动！！！
停止C扫描时，一定要先在运动控制器上暂停电机运动，再在PC上停止超声波扫描显微镜C扫描软件
第三步：超声波扫描显微镜C扫描图像的回放
任何一个C扫描图像都可以回放，操作步骤如下：
1)选择需要回放的C扫描全特征数据文件
2)按“初始化”按钮，把与这个C扫描相关的设置参数调出来，然后自动设置当前的绘制环境。
3)按“图像重构”按钮，软件自动回放该C扫描图像。
第四步：超声波扫描显微镜C扫描图像的数据分析（钎着率自动计算）
C扫描图像都可以全部数据分析，也可以局部数据分析即切割数据分析，操作步骤如下：
1)设置4根切割光标线的XY坐标（即切割光标左上角和右下角的XY坐标），圈出需要切割计算的局部图像。
2)设置不合格回波高度作为阈值。
3)按“切割图像”按钮，超声波扫描显微镜软件会自动计算出被切割图像的合格钎着率和不合格钎着率，同时给出该被切割图像的扫描图像。

超声波扫描显微镜使用操作注意事项
1、影响超声波扫描显微镜使用寿命的因素：
（1）环境粉尘
超声波扫描显微镜在空间的粉尘量相对较大的情况下会大大折损其使用寿命，因为超声波检测设备涉及到多种探测传感组件，探测传感组件的天敌便是粉尘，粉尘积蓄会加速其老化的同时还会影响探测精度，长期的粉尘积淀可能会导致超声波扫描显微镜损坏。
（2）环境酸碱度
由于超声波扫描显微镜要在各种环境中工作，空间中的酸碱物质过高的情况下会使得超声波扫描显微镜的检测探头受到影响，同时腐蚀物质浓度过高的情况下可能对保护组件形成腐蚀从而加速其老化，因此若要提升超声波扫描显微镜的使用寿命就需要保证空间中的酸碱度在正常范围之内。
（3）外力损坏
虽然使用超声波扫描显微镜的人群均有防外力的意识，但如果设备不稳（如地面松软或者放置超声波检测设备的地面有一定的倾角）则可能会使其倾倒而影响正常使用，外力损坏会导致超声波扫描显微镜出现不可逆的损坏，因此为了避免该类损坏一定要及时的扶正超声波扫描显微镜的位置。
如果要让超声波扫描显微镜持续稳定工作一定要在现场操作时加以保护，同时还要重点保护超声波扫描显微镜的屏幕，屏幕附近禁止放置异物，由于超声波扫描显微镜的维修费用极其高昂，而且维修后发生二次损坏的概率高，因此使用时的保护工作一定要准确到位。
2、影响超声波扫描显微镜精度和准确性的因素：
在使用超声波扫描显微镜对相关的材料或者产品进行检测的时候，需要把握住外界环境的一些因素才能够测量出更加准确的数值。因为利用超声波反射原理的时候，会受到其中的一些因素影响，只有调整到最佳的外界条件才能使测量出的数值更加精准，具体其影响因素包括以下几个方面。
（1）温度的影响
因为超声波的传输速度会受到温度的影响，超声波的传输速度会随着温度的升高而降低，所以在超声波扫描显微镜使用中要考虑温度对精度和准确度的影响，这样才能够保证超声波扫描显微镜检测的准确性。
（2）超声波探头的频率
超声波扫描显微镜可以发出的超声波频率是有一个范围的，如果选择的频率不正确那就会影响产品检测的效果。因为频率的高低会导致产品接受到的超声波信息量过多或不足，超声波扫描显微镜接收的反馈声波信息就会有一定程度的失真。
（3）功率的选择
超声波扫描使用的功率对检测效果也有着非常重要的影响，因为功率会影响超声波扫描显微镜中传感器的激励脉冲以及接收状况，如果使用了不合理的功率就会导致对产品的检测达不到预期目标。
（4）产品表面的粗糙度
在使用超声波扫描显微镜做检测的时候，产品表面越光滑就越容易和探头耦合，反之，耦合效果就会不良，反射回波较低，甚至还会出现接收不到回波信息的情况，所以，要想达到准确的检测结果，产品表面就应该避免太粗糙，如果有锈蚀情况可以先将其处理光滑再检测。
超声波检测仪厂家在上文中为大家介绍了几个容易导致检测结果不佳的原因，通过简单的介绍大家就可以了解到，虽然超声波检测仪是一种非常好用的、无损性的检测工具，但是，如果不正确的去使用也会导致检测结果出现失误，所以一定要避免以上这几个因素。
3、超声波扫描显微镜的保养
正确掌握超声波扫描显微镜的保养方法和技巧，并定期保养，对于延长超声波扫描显微镜的使用寿命、保证超声波扫描显微镜检测精度和准确性都具有至关重要的意义。
（1）停用保养
超声波扫描显微镜广泛用于现代社会的各种行业，对于停用的检测仪器，使用者应当在其外部覆盖防尘罩，以防止空气中的灰尘或者其他悬浮颗粒物粘附到超声波扫描显微镜的重要部件。
（2）清洁保养
超声波扫描显微镜用于检测各种材料和器件，在实际检测的过程中仪器的外壳及关键检测部件难免沾染上一些污迹。这就要求使用者一旦发现污迹便需要对其进行清洁保养，清洁之时不得使用含有有机溶剂的物质，以免影响到超声波扫描显微镜内部的相关电子部件。
（3）使用环境保养
超声波扫描显微镜属于精密的检测仪器，对于使用环境有着较为严格的要求。如若超声波扫描显微镜长期处于相对湿度较大的环境状态下极易出现霉变现象，致使检测质量或多或少受到一定的影响，因此使用者最好将仪器放置于干燥通风的室内环境中，如若不得已在潮湿的环境中使用需要加装去湿机。
4、超声波扫描显微镜常见故障排查
为了让新用户尽快熟练掌握超声波扫描显微镜的正确使用方法，获得可靠的检测数据，超声波扫描显微镜厂家对于用户的常见故障咨询及排查方法做了总结，便于新用户尽快入门并熟练使用。
故障（1）无法开机，工控机、显示器无电压
坚持超声波扫描显微镜电源线是否连接，电脑、显示器电源是否连接并打开
故障（2）信号弱，A-Scan窗口无波形显示或图像显示为全黑
超声波扫描显微镜的信号干扰因素有很多种，首先检查前置放大器的连线是否正确安装、增益是否打开并且调大、超声波换能器透镜表面是否有气泡并清除干净、调整门限位置到振幅较大的波形处、水槽中水位不足导致换能器未能浸没、超声波换能器距离样品太远
故障（3）扫描机构无法移动
超声波扫描显微镜扫描运动机构接线松动、工控机与扫描机构通讯故障。
故障（4）死机或无法开机、键盘或鼠标无响应
工控机Windows系统故障导致死机、超声波扫描显微镜软件错误弹窗导致，将计算机重新启动即可。
故障（5）门限无法设置
超声波扫描显微镜相关功能没有打开，按照说明书操作指南，正确设置即可。
故障（6）执行Reset后A-Scan窗口中无信号
超声波扫描显微镜软件聚焦参数发生了改变，将波形缩小直至发射信号出现，随后可对波形进行操作。
故障（7）执行Reset后扫描参数未正确修改
重启超声波扫描显微镜软件
故障（8）软件A-Scan窗口中没有门限设置线
检查超声波扫描显微镜ADC数据采集卡是否松动，接线是否可靠。
故障（9）软件启动时弹错误对话框
可能是超声波扫描显微镜射频模块工作状态错误，检查射频模块电源，并初始化后重新启动。