SU1415064A1 - Процессор неразрушающего контрол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам контрол  качества и надежности элементов электронной аппаратуры. Целью изобретени   вл етс  повышение .томности за счет реализации алгоритма оптимальной обработки по критерию максимального правдоподоби . На телевизионную камеру 10 приходит эталонна  волна, несуща  информацию о структуре теплового пол  эталонного образца, записанную на голограмме 6, и волна, несуща  информацию о структуре теплового пол  испытьгоае- мого образца 36. Эти волны интерферируют и дальнейгаа  их обработка происходит согласно оптимальному алгоритму . Одновременно те же волны ин терферируют на экране 13, где возникает интерферограмма, позвол юща  визуально оценить картину отклонений структуры теплового пол  испытываемого образца от структуры теплового пол  эталонного образца. 2 ил. JO со 13 ел о а 4

Description

контрол  качества и надежности элементов электронной аппаратуры и может быть использовано дл  неразрушающего контрол  качества микросхем или модульных электронных схем, а также дл  исследовани  и визуализации тепловых полей.

15, а второй выход 22 генератора 20 развертки соединен также с входом второго порогового элемента 18, при этом угол разворота каналов оптического переходника 9 2х 4(45 -9), где 9 - угол наклона гипотенузной грани призм относительно основани 

Выходы одновибраторов/ 17 и 19  вл ютс  выходами процессора.

В основу построени  процессора положен критерий максимального правЦель изобретени  - повьшение точ- Q параллелепипеда в оптическом блоке 3. ности за счет реализации алгоритма оптимальной обработки по критерию максимального правоподоби .

На фиг.1 представлена функциональ- .на  схема процессора; на фиг.2 - эпю-is доподоби , позвол ющий синтезировать ры, по сн ющие работу процессора. оптимальный измеритель по входному

Процессор содержит фиг.1) источ- сигналу (а,х,у), где х и у - коорди- ник 1 когере нтного излучени , установ- наты плоскости обработки сигнала. ленные по ходу излучени  формирова- При этом оценка, получаема  на вь«о20 Дб процессора, определ етс  соотношением

YCAJ

и А

тель 2 и оптический блок 3, включающий пр моугольный параллелепипед, состо щий из двух призм треугольного сечени , соединенных по гипотенузной грани, частично отражающей покрытие 4, нанесенное на гипотенуз ную грань, 25 где i - управл емое зеркало 5, расположенное на боковой грани параллелепипеда, голограмму 6, расположенную на боковой грани параллелепипеда напротив управл емого зеркала 5, частично 30 пропускающей отражатель 7, расположенный на верхнем основании параллелепипеда , блок 8 ввода информации СБЕЙ), механически св занный с управл емым зеркалом 5, двухканальный ,, оптический переходник 9 с поглощающими стенками, расположенный за голограммой 6, фотоприемник, состо щий из двух телевизионных камер 10 и 11, установленных соответственно на одном д из выходов оптического переходника 9 и за отражателем 7, амплитудный транспарант 12j установленный между отражателем,7 и телевизионной

камерой 11, экран 13, установленный д- быть записана в виде на другом выходе оптического переходника 9, последовательно соединенные перемножитель 14, интегратор 15, первый пороговый элемент 16, и первый одновибратор 17, второй пороговый элемент 18, второй одновибратор 19, , входом соединенный с выходом второго порогового элемента 18, а выходом - с вторым входом интегратора 15, генератор 20 развертки, первым и вторым выходами 21 и 22 соединенньй с то соответствующими входами телевизионных камер 10 и 11, выходы которых соединены соответственно с первым и

эт;

(1)

величина отличи  информативного параметра сигнала на входе схемы оптимальной обработки от эталонного значени  параметра 5 .

А j a(x,y)S(x,y,)dx dy, (2)

где S(x ,У ,о) - эталонный сигнал, с которым сравниваетс  входной сигнал а(х,у); посто нные коэффициенты;

Z - поверхность усреднени  .

Поскольку в данном случае сигнал обработки, формируемый на входе голограммы, представл ет собой интерференционную картину, котора  может записана в виде

а(х,у) B.COS (х,у,7|)+ БО;

(3)

50 где В - амплитуда переменной составл ющей;

. Вд - посто нна  составл юща ; Ф(х,у, Ю-; пространственное распределение фазы.

55

S(x,y, ) В-со8 Ф (x,y,)+BO,

(4)

Выходы одновибраторов/ 17 и 19  вл ютс  выходами процессора.

В основу построени  процессора положен критерий максимального правпараллелепипеда в оптическом блоке 3.

доподоби , позвол ющий синтезировать оптимальный измеритель по входному

эт;

(1)

YCAJ

и А

5 где i - 0 , д

- быть записана в виде то

величина отличи  информативного параметра сигнала на входе схемы оптимальной обработки от эталонного значени  параметра 5 .

А j a(x,y)S(x,y,)dx dy, (2)

где S(x ,У ,о) - эталонный сигнал, с которым сравниваетс  входной сигнал а(х,у); посто нные коэффициенты;

Z - поверхность усреднени  .

Поскольку в данном случае сигнал обработки, формируемый на входе голограммы, представл ет собой интерференционную картину, котора  может записана в виде

а(х,у) B.COS (х,у,7|)+ БО;

(3)

0 где В - амплитуда переменной составл ющей;

. Вд - посто нна  составл юща ; Ф(х,у, Ю-; пространственное распределение фазы.

записана в виде

S(x,y, ) В-со8 Ф (x,y,)+BO,

(4)

3141

Подставл   (2) с учетом (4) в (I) и выполн   операцию дифференцировани , получают оптимальньй алгоритм дл  оценки в виде

. й-А С а(х,у)- В (x,y,7ij

() d xdy о АО

(5)

Согласно оптимальному алгоритму (5) дл  получени  оценки по критерию максимального правдоподоби  входной сигнал а(х,у) необходимо умножить на опорный сигнал 8 8 sin (х,у, Дд) и пространственный коэффициент

о

t(x,y) -ду- (х,у, Tig), затем выполнить оп ерацию усреднени  и учесть посто нные коэффициенты.

Если осуществить преобразование пространственных функций во временные сигналы, по аналогии с (5)

та

(Т) . (t) ----(|)(t)cl

(6

где ui - коэффициент пропорциональности .

Алгоритм (б) реализуетс  процессором , приведенным на фиг.1.

Оптический блок 3  вЛ  етс  монолитным голографическим интерферометром , в котором излучение источника 1 раздел етс  частично-отражающим покрытием А, нанесенным на общую грань на две водны: опорную 25 и информативную 26. Дл  получени  в интерферометре разноса пространственных частот интерферирующих волн в оптическом блоке 3 обща  грань наклонена относительно входной грани на угол 9 45. Это приводит к тому, что информативна  волна 26, котора  формируетс  после двухкратного отражени : сначала от общей грани, а затем от левой грани, распростран етс  под углом 2(45 -0 ) относительно перпендикул ра к левой грани . Опорна  волна 25 после двухкратного отражени : сначала от верхней грани параллелепипеда оптического блока 3, а затем от общей разделительной грани призм, распростран етс  под углом минус относительно перпендикул ра к левой грани. Сле4

довательно, конструкци  разделительного параллелепипеда формирует две волны, которые относительно перпендикул ра , восстановленного из левой грани параллелепипеда, имеют равные по величине и противоположные по знаку углы. При этом величина угла между волнами опорной 25 и информативной 26 равна 2 4(45°-6) и полностью определ етс  углом наклона разделительной грани отноЬительно основани  параллелепипеда в оптическом блоке 3.

Равенство углов прихода, волн 25 и 26 опорной на правую плоскость разделительного параллелепипеда оптического блока 3 приводит к тому, что минус первый дифракционный пор док

волны 25 (26) совпа,цает по пространственной частоте с нулевым пор дком дифракции волны 26(25), которые образуютс  за голограммой 6. Если плечи переходника 9 относительно перпендикул ра к левой грани разнести на угол 2 у 4(45 -б), в верхнем

плече переходника выдел ютс  волны, имеющие угол плюс , а в нижнем, имеющие угол минус . Это приводит

к тому, что на телевизионную камеру 10 выдел ютс  только две волны: нуле вой пор док дифракции информативной волны 26 и минус первый пор док дифракции волны 25, который представл ет

копию эталонной волны, записанной на голограмме. Аналогично на экране 13 придет нулевой пор док дифракции волны 25 опорной и первый пор док дифракции волны 26 информативной.

Благодар  полному равенству углов прихода опорной и информативной волн на телевизионной камере 10 и экране 13 возникает фазоразностна  интерфе- рограмма, в которой и закодирована

информаци  о контролируемом объекте .

На голограмму 6 записана интерференци  опорной и информативной волн дл  случа , когда на входе БВИ

,8 установлен эталонный образец.

БВИ 8 может быть выполнен, например , из матрицы точечных приемников инфракрасного излучени , что позвол ет преобразовать пространственное распределение теплового пол  испытываемого образца.

Пропускание по поверхности амплитудного транспаранта 12 пропорцио5

нально производной по информативно- му параметру от фазового распределе- ни  интерферограммы на входе голограммы 6 дл  случа , когда на входе БВИ 8 установлен эталонный образец. Амплитудный транспарант 12 может быт ;смоделирован на макете, либо синте- 1зирован на ЭВМ с выводом на фотопленку .

I Генератор 20 развертки формирует Иа выходе 21 сигналы строчной раз- рертки, а на выходе 22 - сигналы кадровой развертки, которые подаютс  на соответствующие входы телевизионных |самер 10 и 11, которые выполнены античными и включают, например, ходкой объектив и передающую телевизионную трубку типа видикон. I Процессор работает следующим образом (фиг. 1) .

I Тепловое поле испытываемого образ ijia поступает на вход БВИ 8, где, преобразу сь в сигнал управлени , .реформирует управл емое зеркало 5. { злучение когерентного источника 1 (||Ормируетс  формирователем 2 в вол- ЙУ с плоским фазовым фронтом, котора  раздел етс  в оптическом блоке 3 Ца волны опорную 25 и информативную 6. Волна 25 приходит на голограмму б , сохран   плоский фазовый фронт, а волна 26 модулируетс  по простран- С|Твенной фазе управл емым зеркалом 5 И также направл етс  на голограмму И. Волны 25 и 26 дифрагируют на- го- j orpaMMe 6, образу  шесть пор дков, дифракции из которых в оптическом переходнике выдел ют две пары волн 27 и 28, которые направл ютс  на вход телевизионной камеры 10, где образуют интерференционную картину. В свою очередь, волны 29 и 20 направл ютс  на экран, где также интерфери рируют.

Пары волн 27 и 28, 29 и 30 имеют одинаковые пространственные частоты так как углы прихода волн 25 и 26

на голограмму 6 равны по величине и

, противоположны по знаку (симметрич-;

на  фракци ). Волна 27 представл ет собой первый пор док дифракции опорной волны 25, поэтому она  вл етс  точной копией информативной волны контрольного образца, в то врем  как волна 28  вл етс  прошедшей составл ющей (нулевым пор дком дифракции ) информативной волны 26. Прост ранственное распределение интеНсив46

ности на телевизионной камере 10  вл етс  фазоразностной интерференцией информативных волн контрольного и испытываемого образцов. Если фазы этих волн идентичны полна  идентичность фазовых фронтов волн 27 и 28 означает полную идентичность тепловых полей испытьгоаемого и контрольного образцов), сигнал с выхода 22 кадровой развертки поступает на вход порогового элемента 18. Последний формирует импульсы 31 в моменты времени превьпиени  напр жени  кадра над пороговым уровнем U. Импульс укорачиваетс  одновибратором 19 и с его выхода поступает на сброс интегратора 15 и первый выход процессора. Сигнал 32 определ ет конец процесса

усреднени .Сигнал 33 с выхода интегратора 15 также поступает на вход порогового элемента 16. Если сигнал на выходе интегратора 15 превысит пороговое значение (т.е. отклонение

параметров контролируемого образца от эталона выше нормы), на выходе порогового элемента 16 по вл етс  сигнал 34, который укорачиваетс  одновибратором 17 и также поступает

на выход процессора. Таким образом, процессор.формирует два выходных сигнала: сигнал 35, который вырабатываетс  в случае, если параметры контролируемого образца 36 отклон ютс  от параметров эталона на недопустимую большую величину, и сигнал 32, который сигнализирует об окончании цикла контрол  и разрешает заменить контролируемый образец.-По вление

сигнала 35 на выходе процессора  вл етс  командой Брак,а его отсутствие сигнализирует о исправ- ности контролируемого образца.

На фиг.2 приведены эпюры, по сн ющие работу электронной части процессора . Символами и обозначены напр жени  в точках п, показанных на фиг..

Если контролируемый образец исправен , на экране 13 возникает равномерное распределение интенсивности интерферирующих волн. При возникновении в контрольном образце локального дефекта на экране 13 в месте, однозначно св занном с. областью возник- ( новени  дефекта, возникает изменение интенсивности свечени  экрана, что может быть опред-елено визуально.

qxn.t

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Процессор неразрушающего контроля, содержащий источник когерентного излучения и расположен по Ходу излучения формирователь и оптический блок, 15 включающий прямоугольный параллелепипед, состоящий из двух призм треугольного сечения, соединенных по гипотенузной грани, частично отражающего покрытия, нанесенного на гипотенузную 20 грань, управляемого зеркала, расположенного на боковой грани параллелепипеда,... голограммы, расположенной на боковой грани параллелепипеда напротив управляемого зеркала, и от- 25 ражателя, расположенного на верхнем оснований параллелепипеда, блок ввода информации, связанный с управляемым зеркалом, двухканальный оптический переходник с поглощающими стен- 30 ками, расположенный за голограммой, экран и фотоприемник, установленные на соответствующих выходах оптического переходника, при этом угол разворота каналов переходника равен 4(45^β-θ), где Θ - угол наклона гипотенузной грани призм относительно основания параллелепипеда, б 45 отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снаб жен последовательно соединенными перемножителем, интегратором, первым пороговым элементом и первым одновибратором, вторым пороговым элементом, вторым одновибратором, входом соединенным с выходом второго порогового элемента, а входом - с вторым входом интегратора, амплитудным транспарантом, установленным за отражателем, генератором развертки, вторым выходом соединенным с входом второго порогового элемента, отражатель выполнен частично пропускающим, а фотоприемник -в виде двух телевизионных камер, первая из которых установлена на выходе оптического переходника, а вторая - за амплитудным транспарантом, при этом генератор развертки первым и вторым выходом соединен с соответствующими входами первой и второй телевизионных камер, выходы которых соединены с соответствующими входами перемножителя.