Процессор для неразрушающего контроля

 

ПРОЦЕССОР ДЛЯ НЕРАЗРУШАЩЕГОКОНТРОЛЯ , содержащий источник когерентного излучения, блок ввода информации , голограмму и экран, о тлича . ющийся тем, что, с целью I расширения функциональных возможностей процессора и повышения качества контроля, в процессор введен оптический блок, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда, состоящего из двух прямоугольных призм, соединенных по гипотенузе, на которую нанесено частино отражающее покрытие , на боковых гранях параллелепипеда расположены управляемое зеркало , связанное с блоком ввода информации , и голограмма, на верхнем основании его расположен отражатель, и двухканальный оптический переходник с поглощающими стенками, расположенный за голограммой, причем на выходах каналов переходника расположены экран и фотопреобразователь, связанный с визуальным индикатором, при этом угол разворота каналов переход (Л ника равен 2-у 49 , где 9 - угол : наклона гипотенузы призм относительно основания.параллелепипеда, 0 45° .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 110 А

3(5D G 01 В 9 021

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3412005/18-25 (22) 19.03.82 (46) 23.08.84. Бюл. Р 31 (72) Вик.И.Щербак и Вл.И.Щербак (53) 772 ° 99(088.8) (56) 1. Нераэрушающий контроль аппаратуры..Под ред. Бердичевского Б.E.

M., "Советское радио", 1976, с. 114-, 115.

2. Радиоголография и оптическая обработка информации в микроволновой технике. Под ред. Л.Д.Бахраха и A.II .Kóðo÷êèíà. Л., "Наука", 1980, с. 40-49 (прототип). (54)(57) ПРОЦЕССОР ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ, содержащий источник когерентного излучения, блок ввода информации, голограмму и экран, о тл и ч а. ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей процессора и повышения качества контроля, в процессор введен оптический блок, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда, состоящего из двух прямоугольных призм, соединенных по гипотенузе, на которую нанесено частинс отражающее покрытие, на боковых гранях параллелепипеда расположены управляемое зеркало, связанное с блоком ввода информации, и голограмма, на верхнем основании его расположен отражатель, и двухканальный оптический переходник с поглощающими стенками, расположенный за голограммой, причем на выходах каналов переходника расположены экран и фотопреобразователь, связанный с визуальным индикатором, при цр

Ф этом угол разворота каналов переходника равен 2 у = 4 8, где 8 — угол наклона гипотенузы призм относительно основания параллелепипеда, 8 (45 . 109580

Изобретение относится к контролю качества и надежности элементов электронной аппаратуры и может быть использовано для неразрушающего конт роля качества микросхем или модульных электронных схем, а также для 5 исследования тепловых полей и их визуализации.

Известно устройство, использующее в качестве информативного параметра инфракрасное поле, излучаемое испы- 10 тываемым образцом (1 3.

Недостатком этого устройства является невозможность определения локальных перегревов испытываемого образца.

Известно также устройство, котсрое содержит точечный инфракрасный радиометр, вдоль которого сканируют образец при помощи координатного стола ) 1 1.

Недоста ком такого устройства является наличие длительных механических операций при сканировании.

Наиболее бпизким к предлагаемому является оптический процессор, который содержит последовательно распсложенные источник излучения, блок ввода информации (БВИ), оптическую

oèñòåìó пространственной обработки, включающую голограмму и индикатор)2 )

Недостатком известного устройства является невозможность контроля качества работы элементов электрон— ной аппаратуры.

Целью изобретечия является расширение 4>ункциональных возможнос ей процессора и повышение качества конт- 35 ро»Н.

Цель достигается тем, что в процессор для неразрушаюшего контроля, содержащий источник когерентного излучения, блок ввода информации, голо- 4О грамму и экран, вьеден оптический блок, выполненный H вице прямоугольного параллелепипеда, состоящего кз двух прямоугольных призм, соединенных по гипотенузе, на которую нанесено частично отражаощее покрытие„, на боковых гранях параллелепипеда. расположены управляемое зеркало, связанное с блоком Bâoäà информации, и голограмма, а на верхнем основании его расположен отражатель, и двухканальный оптический переходник с поглощающими стенками, расположенный эа голограммой, причем на выходах каналов переходника расположены экран и фотопреобразователь, связанный с ви эуальным инцикатором, при этом угол разворота каналов переходника ранен

2 т = 48, где 8 — угол наклона гипотенузы призм относительно основания параллелепипеда, 8: 45 . 6Î

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого процессора для неразрушающего контроля качества.

В процессе источник 1 когерентного излучения оптически связан с фотопре-6) обраэователем 2 и экраном 3 через формирователь 4, оптический блок 5, голограмму б и оптический переходник 7. фотопреобраэователь 2 подключен своим выходом к входу ийдикатора 8. БВИ 9 механически связан с оп-. тическим блоком 5. Испытываемый образец 10 >J"rr Hor> H H >rorre EBH 9 и связан с ним тепловым полем, Оптический блок 5 представляет собой разделительный параллелепипед, который состоит из двух прямоугольных трехгранных призм. На три соседние грани параллелепипеда нанесены управляемое зеркало 11.,отражатель 12 и голограмма б, а на общую грань 13 призм — частично отражающее покрытие

Оптический блок 5 является монолитным голографическим интерферометром, в котором излучение источника 1 разделяется частично отражающим покрытием, нанесенным на общую грань 13, на две волны . опорную 14 и информативную 15. Для получения в интерферометре разноса пространственных частот интерферирующих волн в оптическом блоке 5 общая грань 13 наклонена относительно входной грани на угол 8 (45>с . Это приводит к тому, что информагивная олна .3 5, которая формируется после двухкратного отражения сначала от общей грани, а затем

or левой грани, распространяется под - глом .--- 28 относительно перпендику.яра к левой грани. Опорная волна 14 после двухкратного отражения: сначала от верхней грани параллелепипеда 5, v.:за>- от общей разделительной грани призм, распространяется под углом минус относительно перпендикуляра к левой грани. Следовательно, конструкция разделительного параллелепипеда формирует две волны, которые относительно перпендикуляра, восстановленного иэ левой грани параллелепипеда,5, имеют равные по величине и противоположные по знаку углы.

При этом величина угла ме>;ду волнами опорной 14 и информативной 15 равна

2 = 46 и полностью определяется углом наклона разделительной грани 8 относительно основания параллелепипеда 5 ..

Равенство углов прихода волн опорной 14 и информа..-.ивной 15 на правую плоскость разделительного параллелепипеда 5 приводит к тому, что минус первый дифракционный порядок волны

14>,15 ) совпадает по пространственной частоте с нулевым порядком дифракции волны 15 (14 ), которые образуются за голограммой б. Если плечи переходника 7 относительно перпендикуляра к левой грани разнести на угол 2 у = 48 то в верхнем плече переходника выделяются волны, имеющие угол плюс 3, а в нижнем — имеющие угол минус у.

Это приводит к тому, что на фотопре1109580 образователе 2 выделяются только две волны: нулевой порядок дифракции информативной волны 15 и минус первый порядок дифракции волны 14, который представляет копию эталонной волны, записанной на голограмме. Аналогично на экран 3 придет нулевой поря" док дифракции волны 14 опорной и первый порядок дифракции волны 15 информативной. Благодаря полному равенству углов прихода опорной и информативной волн на преобразователе 2 и экране 3 возникает фазоразностная интерФограмма, в которой и закодирована информация о контролируемом объекте.

Предлагаемое устройство представ- 15 ляет собой двухканальный интерферометр, который состоит из отражателей

12 и 13, разделительного параллелепипеда 5, голограммы б и переходника 7.

Монолитное выполнение интерферометра обеспечивает исключение влияния внешних случайных факторов. Внешние стенки 16 переходника 7 покрыты светопоглощающим слоем, что позволяет подавить параэитные порядки дифракции волн 14 и 15 при взаимодействии с голограммой б, а также внешние шумы.

Длина пространственных каналов оптического переходника 7 выбирается такой, чтобы нулевой и плюс первый порядки дифракции волн 14 и 15 полностью разошлись в пространстве и не перекрывались.

На голограмму б записана интерференция опорной и информативной волн для.случая, когда на входе БВИ 9 установлен контрольный образец.

БВИ 9 может быть выполнен, наприер, из матрицы точечных источников нфракрасного излучения, что позволяет преобразовать пространственное рас- 40 пределение теплового поля испытываемого образца в матрицу электрических сигналов, которые через моду.лятор поступают на управляемое зеркало, деформируя его по закону расп- 45 ределения теплового поля испытываемого образца 10.

Процессор работает следующим образ ом.

Тепловое поле испытываемого образца 10 поступает на вход БВИ 9, где, преобразуясь в сигнал управления, деформирует управляемое зеркало 11.

Излучение когерентного источника 1 формируется формирователем 4 в волну с плоским фазовым фронтом, которая разделяется в оптическом блоке 5 на волны опорную 14 и информативную 15.

Волна 14 приходит на голограмму 6, сохраняя плоский фазовый фронт, а волЖ на 15 модулируется по пространственной фазе управляемым зеркалом 12 и также направляется на голограмму б.

Волны 14 и 15 дифрагируют на голограм— ме б, образуя шесть порядков дифрак- 65 ции, из которых в оптическом переходнике выделяются две пары волн 17 и 18, которая направляется на вход фотопреобразователя 2, где образует . интерференционкую картину. В свою очередь волны 19 и 20 направляются на экран, где также интерферируют.

Пары волн 17 и 18, 19 и 20 имеют одинаковые пространственные частоты, так как углы прихода волн 14 и 15 на голограмму равны по величине и противоположны по знаку (симметричная дифракция ). Волна 17 представляет собой первый порядок дифракции опорной волны 14, поэтому она является точной копией информативной волны контрольного образца, в то время как волна

18 является прошеда.ей составляющей (нулевым порядком дифракции ) информативной волны 15. Пространственное распределение интенсивности на фотопреобразователе 2 является фазоразносткой интерференцией информативных волй контрольного и испытываемого образцов, если фазы этих волн контрольного и испытываемого образцов.

Если фазы этих волн идентичны (полная идентичность фазовых фронтов волн 17 и 18 означает полную идентичность тепловых полей испытываемого и контрольного образцов), то распределение интенсивности на входе фотопреобразователя 2 равномерное. Если тепловое поле испытываемого образца отличается от пространственного распределения теплового поля контрольного образца, то интенсивность интерференционной картины претерпевает пространственную амплитудную модуляцию.

Причем амплитуда модуляции зависит от величины различия, тепловых полей, а место модуляции однозначно связано с местом возникновения температурного изменения. Вся эта информация преобразуется преобразователем 2 в электрический сигнал, который фиксируется в индикаторе 8. Аналогичные рассуждения справедливы для волн

1 9 и 20 с той лишь разницей, что волна 20 является копией опорной волны, которая восстанавливается информативной волной 15, а волна 19Г нулевой порядок дифракции опорной волны. Поэтому картина, возникающая на экране 3, также является отображением фазоразностной интерференционной картины.

Таким образом, если контролируемый образец исправен, то на входе фотопреобразователя 2 и экране 3 возника" ет равномерное распределение интенсивности интерферирующих волн. При возникновении в контрольном образце локального дефекта на экране 3 в месте, однозначно связанном с областью возникновения дефекта, возникает изме нение интенсивности свечения экрана, что может быть определено визуально.

1109580

Составитель Е.Артамонова

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Мартяшова Корректор И. Эрдейи

Заказ 6016/26 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4

Точное измерение размеров области, его амплитуды и местонахождения выполянется автоматически индикатором 8 по электрическому сигналу, поступающему с фотопреобразователя 2.

Предлагаемый процессор позволяет обеспечить высокочастотный контроль качества элементов электронной аппаратуры; визуализировать на экране тепловое поле испытываемого образца, что особенно важно при исследовании тепловых полей, имитировать тепловое поле образца при разработке новых элементов, подключая вместо БВИ имитатор теплового поля; разрабатывать и изучать динамические модели раэ- )5 личных устройств электронной аппаратуры; обеспечить быстрый переход от одного типа изделий к другому заменой голограммы; выявлять локальные дефекты тонкоструктурных элементов типа микросхем; выполнять при необходимости контроль качества не всего испытываемого образца, а только отдельного участка, представляющего собой наибольший интерес, обеспечить высокое быстродействие процесса контроля качества, так как все основные операции по обработке сигнала выполняются пространственной оптической системой„ кроме того благодаря монолитности исполнения интерферометра снижается влияние вибраций и других случайных факторов на результаты контроля, что повышает качество контроля. При замене БВИ процессор может быть использован для контроля любых пространственных параметров, например механических нагрузок в деталях.