以鎖相熱成像法估計樣品內部熱源之空間位置

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吳瑋哲(Wei-Che Wu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

以鎖相熱成像法估計樣品內部熱源之空間位置

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摘要(中)

本研究旨在建立一套非破壞性、非接觸式的樣品內部熱源空間位置估計量測系統。鎖定熱成像是一種強大的非破壞性和非接觸式檢測技術，用於檢測物體的內部熱源。並測量物體表面的溫度場，可以估計內部熱源的位置和深度，使用紅外熱像儀用於測量物體表面發出的熱輻射，量測樣品所有表面溫度的特點。利用Lock-in Thermography取得樣品之振幅與相位空間分布圖，並利用計算方法與數值法估計樣品內部熱源的空間位置，並且使用模擬與實驗結果進行比較確認。

摘要(英)

Lock-in thermography is a powerful non-destructive and non-contact detection technology used to detect the internal heat source of the object. and measuring the temperature field on the surface of the object, the position and depth of the internal heat source can be estimated.
Use an infrared thermal imager to measure the thermal radiation emitted from the surface of a sample, and to measure the characteristics of all surface temperatures of the sample. The spatial location of the heat source inside the sample was estimated using Lock-in Thermography and confirmed using simulation and experimental results.

關鍵字(中)

★ 鎖相熱成像
★ 熱源深度
★ 振幅
★ 相位
★ 缺陷檢測
★ 深度估計

關鍵字(英)

論文目次

中文摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
表目錄 XI
第一章緒論 1
1-1前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 研究動機 4
1-4 論文架構 5
第二章背景知識 6
2-1基本熱傳原理 6
2-1-1熱傳導 6
2-1-2熱對流 8
2-1-3熱輻射 9
2-2 溫度熱波 10
2-3 鎖相原理 13
2-3-1弦波的正交性 13
2-3-2 熱鎖相計算 14
2-3-3 簡化升溫暫態修正 15
2-3-4 動態平均升溫暫態修正 18
2-3-5 LIT分析的溫度振幅與相位差 19
2-4 由LIT資訊點計算點熱源深度 20
2-4-1 由重心法計算點熱源深度 21
2-4-2 由數值法計算點熱源深度 22
2-5 鏡像法 23
2-6 EXTENDED SOURCE修正 24
2-7 硬體系統造成訊號誤差 26
2-8 滾動式快門修正 29
第三章觀測面熱影像LIT模擬與分析 30
3-1 矽橡膠封裝材質石墨點熱源樣品模型建立與參數設定 30
3-1-1 溫度振幅與相位模擬結果 31
3-2 模擬擴展熱源LIT振幅與相位及深度計算 33
第四章實驗架設 35
4-1 實驗設備與架構 35
4-1-1 實驗樣品 35
4-1-2 實驗儀器 36
4-1-3 LIT實驗架構 39
4.2 LIT實驗流程 40
4.3 實驗數據分析與影像處理 40
4-3-2 滾動式快門誤差 41
第五章實驗結果分析與討論 43
5-1 實驗條件設定與LIT計算輸出結果分析 43
5-1-1 實驗條件設定 44
5-1-2 LIT運算輸出振幅與相位空間分布圖(TAC, ) 45
5-1-3 實驗數據溫度振幅空間分布圖初步分析 47
5-1-4 實驗數據相位空間分布圖初步分析 48
5-1-5 藉由相位空間分布圖討論熱源形狀與材料均向性 49
5-2 使用點熱源熱波解模擬熱源模型 49
5-2-1 由點熱源熱波解模擬修正為擴展熱源模型 51
5-3 LIT資訊使用重心法與數值法計算熱源深度之比較 53
第六章結論 58
參考文獻 59
附錄 60
附錄一 MATLAB Source Code 60
附錄二 Rolling Shutter 修正量測實驗 67
附錄三本篇研究LIT系統與商業界機台比較-開蓋DIP IC樣品 69

參考文獻

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[21] Rolling vs Global Shutter, https://www.photometrics.com/learn/advanced-imaging/rolling-vs-global-shutter
[22] DPSS Lasers, https://www.onset-eo.com/product/dpss-lasers/

指導教授

鍾德元

審核日期

2023-1-17

推文