射线数字检测原理及应用.pdf

射线数字检测原理及应用中国特种设备检测研究院 射线数字检测概述数字探测器评价指标射线数字检测应用Tel:010-59068310 Email:liang-li-关于胶片照相1、工艺成熟，检测人员应用熟练，便捷、习惯，适合各种复杂工件；2、缺点：效率低，时间长、环境污染、查 询统计难；3、研究人员一直以来致力于克服胶片照相 的缺点的研究工作；4、计算机技术与数字探测器的发展，使得 射线检测技术发生了质的飞跃。Tel:[phone] Email:liang-li-，、射线数字检测概述Tel:010-59068310 Email:liang-li-、射线数字检测概述1.1 组成射线源 被检对象 数字成像器件（探测器）机械传动:控制与处理Tel:010-59068310 Email:liang-li-成像器件射线数字成像系统组成框图与胶片照相不同之处：增加了硬件（机械支撑与传动）与软件（数据采集、控制、图像处理）；减少了胶片暗室处理环节。Tel:[phone] Email:liang-li-1.2特点图像质量可以和喃寸线照相底片质量相媲美降低了射线剂量、提高了检测效率时间）具有很大的宽容度 一次投入成本高探测器不可以弯曲具有两种成像方式Tel:010-59068310 Email:liang-li-1.3成像原理射线透照物体后，由数字探测器接收，把 射线光子转换成电信号，由软件采集，并 在计算机屏幕上显示。工业电视射线数字成像方式（采集帧频有关）：（1）静态成像（静止）基于数字成像技术的静态成像是指以一定采 集M频，对试件的同一部位进行曝光、成像。在指定的时间内，输出单幅、静止的图像。类似于胶片照相，但数字成像技术在得到同 样像质图像的时间要远远低于胶片照相的时间。Tel:[phone] Email:liang-li-(2)动态成像(实时)基于数字成像技术的动态成像是指以一定M 频的采集速率实现快速成像。被检试件通过机械扫描装置进行旋转或平移,射线源连续发射线，探测器对不同位置的试件 进行连续曝光，实时的采集并显示不同检测位 置的图像。Tel:[phone] Email:liang-li-二、数字探测器2.1发展历史197邪，薄膜掺杂成功；198：年开始有光电二极管与荧光材料 耦合的研究报道，并开始应用于线阵探测 器的C1成像。Tel:[phone] Email:liang-li-2.1发展历史二十世纪八十年代末和九十年代初，真正的二维探测器才有报道；上世纪九十年代末，开始有关于平板探 测器在医学领域应用的报道。Tel:[phone] Email:liang-li-2.1发展历史随着技术的不断成熟，本世纪开始了 在工业检测领域应用的研究。Tel:[phone] Email:liang-li-数字探测器对检测信号的转换分为两种：(1)直接转换射线光子电信号数字图像射线光子透照物体后，直接由后续电路把射 线衰减信息转变为电信号，经计算机处理后以数 字图像的形式显示。Tel:[phone] Email:liang-li-(2)间接转换射线光子可见光电信号数字图像射线光子透照物体后，首先经过闪烁体 屏(荧光屏)把射线光子转换为可见光，然 后再由后续电路把可见光信息转变为电信号,经计算机处理后以数字图像的形式显示。Tel:[phone] Email:liang-li-X-ry%X-SE*IThin film trnnsntor(7FTX)Thin frfm tranMtors(TFT、)a.Drect-converwon methodb.Indirect-con verson method直接转换方式和间接转换方式的比较2.2数字探测器分类及工作原理目前市场上有三类平板探测器:：非晶硒非晶硅CM3STel:010-59068310 Email:liang-li-Detector eiomontrv”urwtXcay conwtwon unrt(amor p bom wleniLm)Capacatort TFTiCSEIOgrtal imaQc transfer unitImageHigK-pcc 密度分辨率系统所能分辨的物体密度变化的能力。单位：%CM像的一个重要评价指标Tel:010-59068310 Email:liang-li-四、应用4.1现状国外掌握着数字探测器的核心技 术，不但生产数字探测器，还生产整 套数字检测系统。Tel:[phone] Email:liang-li-4.1现状国内科研院所、公司主要在系统集 成和软件及图像处理方面进行研究，通 过引进国际先进的数字成像探测器，进 行整套系统的集成研发，降低设备成本。4.2应用现状射线数字成像检测技术在工业各个 领域都将有广泛的应用。例如在气瓶、锅炉、压力容器、压力管道、油气长 输管道对接焊缝的无损检测；汽车轮 毂、汽车入机轮胎等领域的无损检测;机械零件、航空航天部件的无损检测 等。4.3应用特点 数字检测系统在开始检测时需要一定的预 热时间（23纷钟）组成探测器的各个像素尺寸决定了成像系 统的分辨率，以及射线剂量（选择）4.3应用特点 数字探测器都会有坏像素包括坏点或坏行），和不一致性，严重影响图像质量，对此必须其 进行校正。基准图像：暗场图像、亮场图像4.3应用特点 基准图像的建立的条件(1)系统首先要预热；(2确定工作模式和成像输入条件；(3)抑制噪声；(4)随时进行暗场图像的校正；(5)当工作模式、成像系统物理参数、检测试件 等改变时，需要重做相应的基准图像。4.4研究成果4.4.1 多功能射线数字成像检测系统该系统是一台集数字成像（动态成像、静态成像）、C3成像为一体的先进工业射 线集成检测系统。Tel:[phone] Email:liang-li-1）系统硬件系统硬件主要包括检测台和操作台。检测台包括：射线源、平板探测器、线阵探测器、图 像增强器、精密铸铁基座、四自由度扫描台、射线源支架、探测器支架、消散窗。三种探测器是系统成像的核心部件，可切换进行工作。用于将进入其有效成像窗口的买甥线转换成电子图像，并 完成数字采集。整个扫描系统基于先进的6及空制器进行控 制，可实现对被检工件的高精度、快速定位和扫描运动。a操作台包括：一套双CR高档R机；一套 普通R机；射线机控制单元；平板探测器命 令处理器和图像增强器控制终端；系统辅助 装置控制单元；检测室监视单元。整个检测过程均通过操作台完成。Tel:[phone] Email:liang-li-2007 04 102）系统软件整个系统在专门开发的大型套装应用软件 控制下进行工作。该软件基于Windows X平台,以言编写，基于三个探测器的三个子软 件。软件包括硬件控制模块、动态成像、静态 成像、CM像模块以及图像处理模块。以上四 大模块均由工作站统一调度管理。3）系统功能系统动态成像用于工件整体质量快速 检测；静态成像对动态成像检出的异常部 位做高质量透照检测；。基于锥束射线的 圆轨迹扫描和图像重建，对静态成像检出 缺陷做三维可视化层析，完成对工件内部 结构、材质缺陷定量分析与诊断。本系统实现了工件整体质量快速检测。4）系统特点系统作为开发平台，可针对检测对象定制、开发适合的检测系统；系统作为研究平台，实现各类新型材料的检 测试验研究，基于不同探测器技术的成像系统性 能测试研究；系统作为试验平台，实现数字成像的最优化 工艺条件的定制，数字成像标准的建立。利用本平台可为用户提供一系列的检测方案 和技术支持。4.4研究成果4.4.2 管道焊缝快速射线数字成像检测系统依管径、透照方式制造、生产线4.4研究成果4.4.3 管道对接焊缝射线数字成像检测系统安装、在役一管道对接焊缝自动检测实验管道对接焊缝自动检测图像采集管道对接焊缝自动检测工程应用4.4研究成果4.4.4实时成像像质优化技术噪声、提高对比度原始图像优化后图像4.4.4研制了焊缝缺陷计算机成像 小检测 系统射线数字成像检测系统选择原则:满足检测线的质二控制（指标、MTF）:检测对象、场地 自身经济情况。考虑性价比:售后服务6.3相关标准.6.3.1国外标准实时成像、CR标准体系DDA标准发布DR标准6.3相关标准 6.3.2国内标准.GB 1 7925-1 999气瓶对接焊缝X射线实时 成像检测修订中GB/T 1 9293-2003对接焊缝X射线实时成像 检测法6.3相关标准6.3.2国内标准标准名称：谢线数字成像检测标准编号：JB7瓦730.11工作组：中国特种设备检测研究院联合相 关单位（如：仪器制造单位、技术研究单 位、使用单位、检测单位、主管部门等）进行制定。标准规定了承压设备金属材料受压元件的 熔化焊对接接头的4寸线数字成像技术，规 定了承压设备对接焊接接头4寸线数字成像 无损检测的成像系统、检测环境、成像技 术、图像评定、检测方法、焊缝缺陷等级 评定及检测报告及图像保存等。(2)标准特点本标准首次就射线数字成像检测的名词、术语进行了规范的定义，特别是对有别于 胶片照相的相关术语也进行了定义。本标准与胶片照相对系统的评价区别在于,增加了空间分辨率指标，与对比度灵敏度 指标一起评定系统质量性能。