專利名稱：一種基于高斯回波模型測量薄層材料厚度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于掃描超聲波顯微鏡的薄層材料特性測量領域，特別涉及一種基于高斯回波模型測量薄層材料厚度的方法。
背景技術：
通過超聲波探頭向目標媒質中發(fā)射超聲波，若目標媒質中存在界面反射，一段時間后超聲波探頭會接收到經過界面反射的超聲波回波。接收到的回波信號中除了探頭發(fā)射的超聲波信號之外，更包含了超聲波傳播途徑中的各種相關信息，即媒質的系統(tǒng)響應。目前超聲波檢測手段廣泛應用于厚度測量、深度剖析等方面，測量系統(tǒng)本身的測量精度主要取決于測量系統(tǒng)中超聲波探頭的中心頻率，采用的中心頻率越高，精度越高。而由于制造工藝水平等因素，超聲顯微精密測量的實現(xiàn)往往受限于超聲波探頭中心頻率所能達到的極限。此外，對于某些材料，超聲波傳播過程中存在明顯的散射與吸收而導致衰減現(xiàn)象，且頻率越高，衰減越嚴重，這進一步限制了高頻超聲波探頭的應用。因此，需要我們通過反卷積的手段獲得高于探頭頻率所限的分辨率。為提取媒質的系統(tǒng)響應，一般可以利用偽逆法，結合回波信號的功率譜等統(tǒng)計信息對其進行維納濾波。然而，偽逆法往往對噪聲敏感，且精度仍然受限于測量系統(tǒng)本身的測量精度。本專利以建立描述系統(tǒng)響應的數(shù)學模型為基礎，實現(xiàn)了對于薄層材料厚度的精確測量。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是 克服現(xiàn)有技術的不足，提出一種基于高斯回波模型測量薄層材料厚度的方法?；诟咚够夭Ｐ蜏y量薄層材料厚度的方法，采用掃描超聲波顯微鏡，掃描超聲波顯微鏡包括超聲波探頭(I)、三維直線電機(2)、導軌(3)、基體材料(4)、薄層材料(5)、水槽(6)、電機控制器(7)、超聲波發(fā)射接收器(8)、計算機(9)，水槽(6)底部放有基體材料(4)，基體材料(4)上設有薄層材料(5)，基體材料(4)上方設有超聲波探頭(I)，超聲波探頭(I)上端與三維直線電機(2)相連，導軌(3)上設有三維直線電機(2)，超聲波探頭(I)與超聲波發(fā)射接收器⑶相連，三維直線電機⑵與電機控制器(7)相連，計算機(9)分別與電機控制器(7)、超聲波發(fā)射接收器(8)相連；方法的步驟如下:I)將薄層材料(5)放置于基體材料⑷表面，并置于盛有水的水槽(6)中，開啟掃描超聲波顯微鏡；2)調節(jié)掃描超聲波顯微鏡的三維直線電機(2)的Y軸電機使超聲波探頭(I)位于基體材料⑷正上方，測量基體材料⑷表面的超聲波回波信號S1 (t)；3)建立高斯回波模型，
權利要求
1.一種基于高斯回波模型測量薄層材料厚度的方法，采用掃描超聲波顯微鏡，掃描超聲波顯微鏡包括超聲波探頭(I)、三維直線電機(2)、導軌(3)、基體材料(4)、薄層材料(5)、水槽(6)、電機控制器(7)、超聲波發(fā)射接收器(8)、計算機(9)，水槽(6)底部放有基體材料(4)，基體材料(4)上設有薄層材料(5)，基體材料(4)上方設有超聲波探頭(I)，超聲波探頭(I)上端與三維直線電機(2)固定，導軌(3)上設有三維直線電機(2)，超聲波探頭(I)與超聲波發(fā)射接收器⑶相連，三維直線電機⑵與電機控制器(7)相連，計算機(9)分別與電機控制器(7)、超聲波發(fā)射接收器(8)相連；其特征在于方法的步驟如下: 1)將薄層材料(5)放置于基體材料(4)表面,并置于盛有水的水槽(6)中，開啟掃描超聲波顯微鏡； 2)調節(jié)掃描超聲波顯微鏡的三維直線電機(2)的Y軸電機使超聲波探頭(I)位于基體材料(4)正上方，測量基體材料(4)表面的超聲波回波信號S1 (t)； 3)建立高斯回波模型，
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于高斯回波模型測量薄層材料厚度的方法。其步驟包括1)將薄層材料放置于基體材料表面，使超聲波探頭分別位于基體材料和薄層材料正上方，測得基體材料和薄層材料的超聲波回波信號s1(t)、s2(t)；2)利用高斯回波模型對基體材料回波信號s1(t)進行迭代擬合，得到去除噪聲后的擬合信號h(t)；3)利用脈沖回波模型對薄層材料回波信號s2(t)進行迭代擬合，得到擬合結果；4)選取薄層材料回波信號s2(t)擬合結果中的前兩項回波，兩項回波分別對應的脈沖回波模型參數(shù)空間中抵達時間分量為τ1，τ2，已知薄層材料中超聲波傳播速度為c，則薄層材料的厚度D＝(τ2-τ1)·c/2。本發(fā)明可以實現(xiàn)對薄層材料厚度的測量，且可以獲得小于采樣間距的測量精度。
文檔編號G01N29/07GK103234494SQ201310121229
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權日2013年4月9日
發(fā)明者居冰峰, 孫澤青, 白小龍, 孫安玉 申請人:浙江大學