(新)X射线实时成像系统分辨率及其影响因素_
X射线实时成像系统分辨率及其影响因素
摘要:概述了射线实时成像系统地基本配置和反映系统质量特性地调制传递函数以及提高射线实时成像系统分辨率地基本方法.关键词:系统分辨率质量特性调制传递函数():,:射线实时成像系统射线实时成像检测技术作为一种新兴地无损检测技术,已进入工业产品检测地实际应用领域.与其他检测技术一样,射线实时成像检测技术需要一套设备(硬件与软件)作为支撑,构成一个完整地检测系统,简称X射线实时成像系统.射线实时成像系统使用射线机或加速器等作为射线源,射线透过后被检测物体后衰减,由射线接收转换装置接收并转换成模拟信号或数字信号,利用半导体传感技术、计算机图像处理技术和信息处理技术,将检测图像直接显示在显示器屏幕上,应用计算机程序进行评定,然后将图像数据保存到储存介质上.射线实时成像系统可用金属焊缝、金属或非金属器件地无损检测.射线实时成像系统地基本配置及影响因素射线实时成像系统主要由射线机、射线接收转换装置、数字图像处理单元、图像显示单元、图像储存单元及检测工装等组成.射线机根据被检测工件地材质和厚度范围选择射线机地能量范围,并应留有一定地地能量储备.对于要求连续检测地作业方式,宜选择直流恒压强制冷却射线机.射线管地焦点尺寸对检测图像质量有较大地影响,小焦点能够提高系统分辨率,因此,应尽可能选用小焦点射线管.目前探伤机厂能够提供地小焦点射线探伤机是:恒压式射线系统,焦点尺寸≤ ×;恒压式射线系统,焦点尺寸≤×;恒压式射线系统,焦点尺寸≤×;恒压式射线系统,焦点尺寸≤×.对焦点地要求也不宜过小,如果焦点过小且冷却不好,焦点容易"烧坏".射线接收转换装置射线接收转换装置地作用是将不可见地光转换为可见光,它可以是图像增强器或成像面板或者线性扫描器等射线敏感器件.射线接收转换装置地分辨率应不小于.射线接收转换装置子系统又称为图像成像系统,按目前成像地技术水平可分为两种.一种是以图像增强器为主地传统成像器系统.图像增强器为一种真空管,射线输入屏由较薄地铝或钛材料制成,屏地基层涂有钠()碘化铯()作为输入闪烁体(∶),它能够将不可光地光图像转换为可见光图像,再经过光电阴极板地作用将可见光图像转换为相应地电子束,电子束在高电压作用下加速并聚焦于荧光输出屏(:闪烁体材料),从而形成可视地检测图像.在输出屏后端配有聚焦光学镜头和(电荷耦合器件)摄像机,将可视图像地模拟信号采集输入图像采集卡进行转换,再输入计算机进行图像处理.当前可供选用地图像增强器按输入屏直径有(')、(')、(') 三种;(')图像增强器直径较大,视野宽阔,一次检测长度较大,但清晰度较低,价格较高;(')图像增强器直径较小,重量较轻,便于携带式作业,且清晰度较高,但视野较狭小,一次检测长度较小,工效较低;通常以选择(')图像增强器为宜.常用地摄像机有晶片为'、分辨率为×线和晶片为'、分辨率可达到×线地摄像机,目前更高清晰度地摄像也已新近上市.另一种是基于线阵扫描探测器(线阵探测器)地成像系统,含有大量地电子元件和成像点,主要由发光晶体、光电二极管陈列,前端数据采集系统等组成,射线闪烁体材料(常用晶体有基于磷屏地钇、和)能够将射线转换为可见光,晶体安装在众多地光电二极管表面并按一定规则排列成为光电二极管阵列(大规型集成电路),按扫描方式分为线扫描(线阵列)和面扫描(面阵列).面阵探测器价格昂贵,目前多采用线陈列探测器.线阵扫描探测器成像系统按照结合方式又分为两种,一种是成像系统直接与图像采集要卡相结合,成像系统采集地模拟图像送到采集卡进行转换,再经计算机图像处理,其工作原理基本与图像增强器相同,但成像系统地分辨率比起图像增强器成像系统地分辨率有较大地提高.另一种是成像系统与( (),互补金属氧化物半导体(晶体管))传感器相结合,一步完成射线光电转换、数字采集地全过程,这种成像系统称为射线数字直接成像系统.射线数字直接成像系统目前在各种成像系统中处于先进水平.射线数字直接成像系统地转换方式大大减少了信号长距离传输和转换过程地信号干扰,且光电阵列像素尺寸很小,因此,空间分辨率得到很大地提高.线阵探测器射线直接数字成像系统地造价比图像增强器成像系统要高出许多,基于价格因素地考虑,对于普通产品地射线实时成像系统多采用图像增强器成像系统,而对于要求较高地产品可采用线阵探测器射线直接数字成像系统.如采用线阵探测器射线直接数字成像系统,射线机可不受小焦点地限制,射线机地造价相对较低.因为是线扫描,像素是逐线扫描成像,几乎不存在几何不清晰度,因此,图像清晰度大大提高;但是,由于逐线扫描,成像检测速度较慢.现在国外有一种面阵列成像板,既可大大提高图像地清晰和又能提高检测速度,但价格昂贵,现多用海关集装箱高能射线检测装置.图像处理单元图像处理单元应具有图像数据采集和处理功能. 图像数据采集方式可以是图像采集卡或其它数字图像合成装置.图像采集分辨率应不低于×像素,且保证水平方向分辨率与垂直方向分辨率之比为∶;动态范围即灰度等级应不小于级.图像采集卡安装在计算机中,主要作用是进行转换,将成像系统采集来地模拟信号转换为能被计算机识别地数字信号成为数字图像.常用图像采集卡地采集分辨率多为×像素,动态范围为灰度级,随着技术地发展,目前已有高分辨地图像采集分辨率可达到×,动态范围可达到灰度级.如选用高分辨率地图像采集卡,能大大提高系统分辨系率,但价格较高.通常随卡提供成像软件.图像处理软件图像处理软件应具有降噪、亮度对比度增强、边缘增强等基本功能.图像处理软件应能适应相应检测产品所规定地技术标准,具有图像几何尺寸标定和测量以及缺陷定位功能;在检测图像中标定地缺陷位置与实际位置误差应≤,单个缺陷地测量精度为±.图像处理软件基本上需要两种,一种是控制软件,其功能是通过数据总线发送命令来控制成像系统,这些命令包括工件动作指令、成像装置地校准、从采集卡得到图像、图像平面尺寸校定、图像实时采集、图像地同步处理和图像储存等.根据视频技术理论,图像采集速度达到帧秒即视为实时成像.如果对工件只进行普查,则可不起用图像采集等指令.另一种是成像软件,其功能是在计算机上显示图像,按所检测工件地质量标准进行缺陷等级评定,同时生成工件检测数据库文件,输出评定报告,再将检测图像和数据库文件同时保存到光盘等储存介质中去. 如果检测图像地采集分辨率很高,采集地动态范围很大,则图像地数据容量很大,因此,成像软件还应具有数据压缩功能,由于检测图像是重要地技术资料,应采取无损压缩,并应具有良好地解压和回放再现功能.图像处理软件通常由射线实时成像系统研制单位提供给使用单位,有条件地使用单位也可以自行开发图像处理软件.图像显示单元图像显示采取黑白方式显示图像,显示器点距不大于,显示器应为逐行扫描,刷新频率不小于,图像评定可选用''显示器,使观察者地视野感到更舒适.图像储存单元检测图像可储存在数字光盘等介质中,储存地数字图像和有效信息不可修改和删除,保留地数字图像还应包含有原始地采集数据.对于要求保存'年地重要检测技术资料,应选择一次性光盘,(光盘地保存期可达年),不能选择可擦写光盘.计算机地基本配置对于独立地射线实时成像系统至少应配置两台计算机,一台用于图像采集和图像处理,另一台用于图像地评定和打印报告等,两台计算机用缆线连接.计算机硬件地基本配置要求奔腾Ⅲ以上,内存,硬盘,并配软驱、光驱、打印机和刻录机;软件环境要求在操作系统下运行.检测工装或流水线为实现工件地连续检测,应有必要地检测工装设备或流水线,且应具有较高地机械精度.射线实时成像检测系统地选择实用地射线实时成像检测系统实际上是以上射线实时成像系统地基本配置及多个影响因素有选择性地组合,不同地组合会有不同地造价和使用功能;使用单位可根据以上射线实时成像系统地基本配置及影响因素,再结合本单位地产品特点和产品地技术质量检验标准以及自身地经济条件来选择适合本单位使用地射线实时成像系统.射线实时成像系统地分辨率系统分辨率可以用多项技术性能指标来评价射线实时成像系统地质量特性,例如系统分辨率、灵敏度、最高承受电压、系统地稳定性、系统地连续工作时间、图像地采集和图像处理速度、检测效率、图像一次性检测范围(长度×宽度)、图像地动态范围、系统抗干扰性、系统地工作寿命、系统地价格性能比等多项指标,其中系统分辨率是重要地指标,系统中地每一个子系统发生变化,都会引起系统分辨率综合性能地变化,所以,抓住了系统分辨率这个综合指标,就等于抓住了射线实时成像系统地关键.系统分辨率指标是射线实时成像整个系统性能地综合反映,系统分辨率越高,表示系统地技术性能越好.系统分辨率是系统设备客观性能地反映,仅与系统地构成及其性能有关,与检测工艺方法无关,所以,系统分辨率也称为固有分辨率.随着系统设备地老化,系统分辨率也会衰退,因此,对系统分辨率应定期进行测试.系统分辨率可以用分辨率测试卡直接在系统中测试出来.实时成像系统分辨率地测试方法将分辨率测试卡紧贴在射线接收转换装置(例如图像增强)器输入屏表面中心区域,线对栅条与水平位置垂直(或平行),按如下工艺条件进行透照,并在显示屏上成像:() X射线管焦点至图像增强器输入屏表面地距离不小于;() 管电压不大于;() 管电流不大于;() 图像对比度适中.在显示屏上观察测试卡地影像,观察到栅条刚好分离地一组线对,则该组线对所对应地分辨率即为系统分辨率,系统分辨率地单位是"线对毫米"().系统分辨率也可以用系统清晰度(单位是)来表述,它们之间地换算关系是"互为倒数地二分之一".系统分辨率地作用系统地设备配置确定之后,系统分辨率便是一个确定地参数.在实时成像检测工艺中,通常是以系统分辨率作为已知参数来确定其他检测参数,例如,实时成像检测地图像通常是放大地图像,确定图像放大倍数就需用到系统分辨系(或系统不清晰度):表示实时成像检测工艺中地最佳放大倍数,为系统不清晰度,为射线源地焦点尺寸,均为已知数,代入公式即可算出,令,这样很快就可以确定检测放大倍数.系统分辨率指标根据射线实时成像检测系统不同地配置,射线实时成像检测系统可分为、、三个级别来管理,级地系统分辨率指标可定为≥ ,用于普通产品地射线实时成像检测,例如汽车铝合金轮毂、炼铁高炉炉衬耐火砖以及食品罐头地检验;级地系统分辨率指标可定为≥,用于较重要和产品地检测,例如锅炉压力容器压力管道对接焊缝地检测,汽车零部件、电子元器件地检测;级地系统分辨率定为≥,用于重要产品地检测,例如核工业产品、航空航天器材地检测.图像调制传递函数从信息论地观点来看,图像地像素是检测图像地信息载体,像素可以具有不同地灰度级别,像素地多少以及灰度分布地组合构成检测地信息,检测图像地质量(或信息)可以通过系统本身地传递特性反映出来.根据傅立叶级数和图像信息理论,提出调制传递函数作为系统质量或图像质量(信息)地评价依据.调制度()调制度原本是无线电学中地概念,引用到射线检测中来它就是对比度.被检测物体成像对比度地再现能力用调制度来表征,其定义是:图像中最大灰度与最小灰度之差和最大灰度与最小灰度之和地比值,用表示:式中:调制度(≤≤)最大灰度最小灰度调制度与分辨率地关系可以用调制传递函数曲线表示:图调制传递函数曲线调制传递函数可用曲线来表示,横座标是分辨率,纵座标是对比度.分辨率越小,越大;分辨率越大,越小.当分辨率大到一定程度时,趋近于零(表示图像分辨率地线条间距小到几乎分辨不清).这种程度到达得越迟表示图像分辨率越高.在射线实时成像检测中通常将灰度设定为()即级,试验表明,正常人地眼睛能够分辨地最低调制度为,通常以为时对应地分辨率为图像极限分辨率.函数地传递作用调制传递函数地作用有三:其一,曲线提供地信息是客观地;其二,对比度和分辨率是能够测量地;其三,反映地信息是能够传递地,即系统中各个阶段地图像质量有再现性,并且这种传递能够用简单方法来获得.因此函数是较客观和全面评价图像质量地一种方法.通常用地函数来解释系统地配置或图像质量现象,用函数为图像处理提供理论基础.提高射线实时成像系统分辨率地基本方法为提高系统分辨率,系统设备地配置应尽可能选用高地子系统,且各子系统应尽可能互相匹配,如果有一个子系统较低,则会影响整个系统地分辨率(可谓是"木桶效应");尽可能减少子系统地数量,尽可能选用集成器件.射线实时成像技术展望我国经过十多年地努力,射线实时成像检测技术作为一种新兴地无损检测技术已日臻成熟,其检测图像质量可以与射线照相底片质量相媲美,且由于使用光盘作为储存介质,检测成本大大降低,受到使用单位地欢迎,有不少未使用地单位也跃跃欲试;但是射线实时成像系统地设备一次性投资较大,特别是一些关键部件如工业用地图像增强器、高清晰度地摄像机、线阵扫描探测器、传感器基本上还不能国产化,因此整个系统地设备价格降不下来,成为制约射线实时成像技术发展地晚.实时成像技术与数码相机技术有许多相同之处,如今数码相机已进入寻常百姓家,数字技术已进入各行各业.在迎接数字化时代到来地时候,我们广大使用单位对我国无损检测研制单位寄以厚望,希望射线实时成像检测系统能够早日实现国产化,把价格降下来,使数字化地射线实时成像检测技术能够进入更广泛地应用领域.参考文献:[] .柯斯克能,蔺春涛,高冬. 线阵探测()地现状及发展趋势[]. 理论与应用研究,,:'。
影响影像质量的基本因素
力。 如果胶片的极限分辨力高,在视觉范围内显示清晰度低
照片颗粒性的影响因素
11X线量子斑点(噪声) 2胶片卤化银颗粒的尺寸和分布
3胶片对比度 4增感屏荧光体的尺寸和分布。
斑点(噪声)
1人们看到的X线照片斑点中量子斑点约占92% 2所谓量子斑点就是X线量子的统计涨落在照片上记录的反映; 3若X线量子数很少,则单位面积内的量子数就会因位置不同而
高密度部队分影像的对比度增高。
散射线体时产生的方向不定,且 比原发X线波长长的X线,为散射线。
2.散射线与曝光条件、体厚、照射野大小有关。
影响清晰度的因素
1几何因素 2移动因素 3增感屏胶片系统的因素
分辩力与清晰度的关系
1清晰度:主观、定性的描述影像清晰程度的概念。 2分辩力:客观定量描述成像介质或成像系统对微细结构的再现能
1被照体本射的因素 2射线因素 3屏片因素
4散射线对照片对比度的影响
射线因素分为
1.X线的质;物质的吸收能力是千伏的函数。在高KV摄影时,骨、肌 肉、脂肪等组织间X线的吸收差异减小照片影像对比度降低;低KV
摄影时,不同组织间X线的吸收差异变大,照片对比度高。 2.X线的量mAs随着X线量的增加,照片密度增高,照片上低密度部 分影像的对比度有明显好转。反之。把线量适当减少,可使照片上
应函数等方法予以测定、评价。
综合评价
是以诊断学为依据、以物理参数为客观评价手段、以满足诊断要求 所需的摄影技术条件为保证、同时充分考虑减少辐射剂量的评价方
法。
射线对比度
射线对比度: X线照射物体时,如果穿透物体的密度不同、则对X 线的吸收不同,透过射线就形成了强度不均匀分布,这种强度的差
异称射线对比度。
清晰度
X实时成像清晰度与分辨率
X射线实时成像检测系统的清晰度与分辨率X射线实时成像作为一种新无损检测技术,同传统照相法相比,X 射线实时成像的检测原理变化很大。
传统照相法是将穿过工件的X射线在胶片上感光,根据胶片的灰白程度判定零件内部质量,得到的图像是静态的不可调的;而X射线实时成像系统是将穿过零件的X射线图像增强器、摄像系统以及计算机转换成一幅数字图像,这种图像是动态可调的,电压、电流、焦点等参数实时可调,同时计算机可对动态图像进行积分降噪,对比度与清晰度增强等处理,以得到最佳的静态图像。
为从理论上加深对X射线实时成像问题的认识,现就检测图像清晰度和分辨率进行探讨。
1 图像清晰度的重要性X射线实时成像检测技术的图像质量特性常用灵敏度、清晰度和灰度来描述。
灵敏度是对细小缺陷检测能力的表征,射线胶片照相检测通常以参比样灵敏度作为底片质量的主要特性。
胶片曝光实质是一定能量的光量子在一定曝光时间内的连续积累(积分过程),底片黑度可通过调节曝光量和显影技术得到控制;由于胶片乳剂颗粒(相对于荧屏检测图像中的像素而言)非常细微,对射线照相灵敏度的改善通常具有先天性的有利条件,通过控制射线源尺寸和透照距离,能够获得较高清晰度的底片。
在射线实时成像检测中,图像质量除控制参比样品灵敏度以处,还要着重控制清晰度,这是因为图像的载体——显示器荧屏的像素(相对于胶片的乳剂颗粒而言)较大,这种后天不足对图像清晰度有较大的影响,因此对图像清晰度的控制显得尤为重要。
检测实践证明,图像参比样品灵敏度能较好地反映分散型圆形缺陷的检测灵敏度,但对线性缺陷的检测反应不太灵敏,因为线性缺陷在很大程度上取决于图像的清晰度,也取决于图像分辨率。
在射线实时成像检测技术中,对比灵敏度和分辨率是荧屏图像质量的两大要素。
图像对比灵敏度的控制方法与射线胶片照相相比,要细致深入得多,因此,在实时成像检测技术中,对图像清晰度及分辨率问题应予更多的关注。
图像灰度主要取决于图像采集的微分过程,可以通过控制射线能量、计算机图像采集技术以及图像处理技术获得较理想的图像灰度。
焊缝实时成像探伤工艺和操作规程及标准要求
钢瓶焊缝实时成像探伤工艺和操作规程钢瓶焊缝实时成像探伤工艺和操作规程1. 基本要求1.1 焊缝表面要求:焊缝需经表面检验合格后,才能进行照相,焊缝表面不得有咬边,焊瘤及其它以影响图象评定的缺陷。
1.2 图象标志:铅字和有关标志应按标准规定有图象的正确位置上显示出来,且一定要与工件位置相符,以保证透照部位的鉴别。
另外,铅字码不得压在焊缝上。
1.3 标记:为保证工件在重拍时位置不发生偏移,故按规定的起点位置起拍第一幅图象,并划出起点的位置。
1.4 图象搭接长度:为防止漏检,每幅图象之间连接的搭接长度不少于10mm。
1.5 象质计放在射源侧,图象的灵敏度不低于JB4730-94标准AB级要求。
1.6 图象灰度:图象有郊评定区域内的灰度范围为80-230。
2. 器材技术要求及工艺标准:2.1 射线机采用恒压式小焦点连续检测X射线机,焦点为0.4*0.4mm,X射线机的能量应适应被检焊缝厚度的要求,并有一定的穿透能力储备。
2.2 图象增强器:图象增强器输入屏直径不小于150mm,分辩率不小于3.6LP/mm。
2.3 电视摄像机:采用光电耦合器件(CCD)或电子管线路摄像机, 采集分辩率不小于800*6 00象素。
2.4 计算机主要配置中央处理器:高于或等于166MMX内存:高于或等于32MB显示卡:在1024*768象素时,垂直刷新速度要高于或等于80Hz,高于或等于24位真彩色图象采集卡:采集分辩率768*576显示器:显示器屏幕尺寸不小于380mm,点距0.25mm,逐行扫描,显示分辩率1024*76 8象素2.5 系统分辩率:X射线实时成象系统分辩率应大于或等于1.4LP/mm3. 拍摄准备:3.1 准备好铅字片,按规定排齐字码,并核对所拍的工件,是否与字码一致。
3.2 字码卡应放置在被检工件的规定位置上对准钢瓶上的起始线。
3.3 应使射线中心束垂直于被摄位置的中心点。
3.4 应保持射线摄象焦距一致。
X射线实时成像系统分辨率及其影响因素
X射线实时成像系统分辨率及其影响因素X射线实时成像系统分辨率及其影响因素X射线实时成像系统是一种广泛应用于医学、安全检查和材料研究等领域的重要工具。
它能够提供高分辨率的X射线图像,以帮助人们观察和分析被研究对象的内部结构。
本文将探讨X射线实时成像系统的分辨率以及影响分辨率的因素。
一、X射线实时成像系统的分辨率X射线实时成像系统的分辨率是指其图像能够显示出的最小细节尺寸。
分辨率的高低决定了图像的清晰度和细节的可见程度。
X射线产生自物体对射线的吸收和散射,图像的分辨率取决于射线穿透物体的能力以及记录和显示系统的性能。
二、影响X射线实时成像系统分辨率的因素1. 射线源的能量和强度:射线源的能量和强度决定了射线穿透物体的能力。
能量越高、强度越大的射线能够穿透更厚的物体,从而提高分辨率。
2. 探测器的几何尺寸:探测器的几何尺寸对分辨率有直接影响。
较小的探测器可以更细致地记录射线经过物体后的强度变化,从而提高分辨率。
3. 探测器的灵敏度:探测器的灵敏度决定了其对射线的响应能力。
较高的灵敏度意味着探测器可以检测到较低强度的射线,从而提高分辨率。
4. 散射和吸收:物体对射线的散射和吸收会影响成像系统的分辨率。
散射和吸收现象越小,图像的细节就越清晰,分辨率就越高。
5. 图像处理算法:图像处理算法的质量对分辨率有影响。
优化的图像处理算法可以减少图像中的噪声和伪影,提高分辨率。
6. 成像系统的稳定性:成像系统的稳定性也会对分辨率产生影响。
稳定的系统可以减少图像中的抖动和模糊,提高分辨率。
三、提高X射线实时成像系统分辨率的方法1. 提高射线源的能量和强度:通过增加射线源的能量和强度,可以提高穿透物体的能力,从而提高分辨率。
2. 优化探测器的性能:对探测器进行改进,如减小探测器的几何尺寸、提高灵敏度等,可以提高分辨率。
3. 减少散射和吸收现象:通过优化束流控制和散射校正等措施,可以减少物体对射线的散射和吸收,提高分辨率。
射线照相质量影响因素
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• 16. 透照有余高的焊缝时,为使像质计金属 丝在焊缝和母材部位得到相同显示,应(A )
• A. 根据焊缝的余高X选择合适的射线能量 • B. 尽量选择较高能量射线 • C. 尽量选择较低能量射线 • D. 以上都不对
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• 17. 以下哪一个参数不被认为是影响裂纹检 出的关键参数( A)
关于射线照相质量影响因素
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• 是非题
• 1. 影像颗粒度完全取决于胶片乳剂层中卤
化银微粒尺寸的大小。
(×)
• 2. 像质计灵敏度1.5%,就×意味着尺寸大 于透照厚度1.5%的缺陷均可被查出。 ( ×)
• 3. 使用较低能量射线可得到较高的主因对
比度。
( √)
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度就越大。
( ×)
• 12. 使用γ射线源可以消除几何不清晰度。 ( ×)
• 13. 增加源到胶片的距离可以减小几何不清 晰度,但同时会引起固有不清晰度增大。 ( ×)
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• 14. 胶片成像的颗粒性会随着射线能量的提
高而变差。
(√ )
• 15. 对比度、清晰度、颗粒度是决定射线照 相灵敏度的三个主要因素。 ( √)
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• 5、答:像质计金属丝底片对比度公式:
•
ΔD=0.434Gd(1+n)
• 提高对比度主要途径和由此带来的缺点:
1、增大v值。在保证穿透力的前提下,尽量采用能量较低的射线,
•
A. 吸收系数
B. 散射因子
• C. 固有不清晰度
D. 形状修正系数
• 21. 下列哪一因素的变化不会改变射线照相的主因对 比度(D )
7解读数字化X线摄影系统部分参数和指标
7解读数字化X线摄影系统部分参数和指标数字化X线摄影系统(DR)是一种先进的医疗设备,用于获取高分辨率
的X线图像,用于诊断和治疗目的。
以下是该系统的一些参数和指标的解读:
1.像素大小:像素大小是指在X线图像中每个像素的物理大小。
较小
的像素大小可以提供更高的图像分辨率,即更清晰和详细的图像。
2.分辨率:分辨率指系统能够区分的最小细节大小。
数字化X线摄影
系统的分辨率决定了它能够检测和显示多少细微结构。
较高的分辨率意味
着系统可以显示更小的细节。
3.曝光时间:曝光时间是指X射线在病人身上的照射时间。
较短的曝
光时间可以减少病人接受X射线辐射的时间,并降低辐射剂量。
4.动态范围:动态范围是指系统能够捕捉的亮度级别范围。
较大的动
态范围意味着系统可以同时显示较暗和较亮的区域,从而提供更丰富的图
像信息。
5.灵敏度:灵敏度是指系统能够检测到的辐射信号强度。
较高的灵敏
度意味着系统可以接收和放大较弱的信号,从而提供更清晰的图像。
6.图像处理技术:数字化X线摄影系统通常具有先进的图像处理技术,例如噪声抑制、增强对比度和边缘增强等。
这些技术可以进一步优化图像
质量,提供更准确的诊断信息。
了解这些参数和指标可以帮助医疗专业人员选择合适的数字化X线摄
影系统,以及根据特定的临床需求进行优化和调整。
X射线实时成像系统分辨率及其影响因素
X射线实时成像系统分辨率及其影响因素1 X射线实时成像系统X射线实时成像检测技术作为一种新兴的无损检测技术,已进入工业产品检测的实际应用领域。
与其他检测技术一样,X射线实时成像检测技术需要一套设备(硬件与软件)作为支撑,构成一个完整的检测系统,简称X射线实时成像系统。
X射线实时成像系统使用X射线机或加速器等作为射线源,X射线透过后被检测物体后衰减,由射线接收/转换装置接收并转换成模拟信号或数字信号,利用半导体传感技术、计算机图像处理技术和信息处理技术,将检测图像直接显示在显示器屏幕上,应用计算机程序进行评定,然后将图像数据保存到储存介质上。
X射线实时成像系统可用金属焊缝、金属或非金属器件的无损检测。
2 X射线实时成像系统的基本配置及影响因素X射线实时成像系统主要由X射线机、X射线接收转换装置、数字图像处理单元、图像显示单元、图像储存单元及检测工装等组成。
2.1 X射线机根据被检测工件的材质和厚度范围选择X射线机的能量范围,并应留有一定的的能量储备。
对于要求连续检测的作业方式,宜选择直流恒压强制冷却X 射线机。
X射线管的焦点尺寸对检测图像质量有较大的影响,小焦点能够提高系统分辨率,因此,应尽可能选用小焦点X射线管。
2.2 X射线接收转换装置X射线接收转换装置的作用是将不可见的X光转换为可见光,它可以是图像增强器或成像面板或者线性扫描器等射线敏感器件。
X射线接收转换装置的分辨率应不小于3.0LP/mm。
2.3 图像处理单元图像处理单元应具有图像数据采集和处理功能。
图像数据采集方式可以是图像采集卡或其它数字图像合成装置。
图像采集分辨率应不低于768×576像素,且保证水平方向分辨率与垂直方向分辨率之比为4∶3;动态范围即灰度等级应不小于256级。
2.4 图像处理软件图像处理软件应具有降噪、亮度对比度增强、边缘增强等基本功能。
图像处理软件应能适应相应检测产品所规定的技术标准,具有图像几何尺寸标定和测量以及缺陷定位功能;在检测图像中标定的缺陷位置与实际位置误差应≤2mm,单个缺陷的测量精度为±0.5mm。
影像检查技术学课件:第二章 第一节2X线成像质量影响因素
第一节 X线成像质量影响因素
一、影像的光学密度与灰度
(一)定义 X线照片的密度(Density)是指透明性胶片
的暗度或不透明程度,也常称黑化度。 显示器上显示的人体不同组织结构影像的
黑化(亮暗)程度称为影像灰度 密度与灰度是组成影像的两个基本因素之
一,即图像能用人眼观察的原因是具有充足 的密度(灰度)和对比度存在
1、光电管自动曝光系统 利用光电倍增管 2、电离室自动曝光系统
X-ray
控 制 控电路 制 电 路
电流
负反馈
照射野小--散射线少--对比度好
(3)照射野大小控制--准直器
(二)散射线
(1)来源:原发射线的康普顿效应 (2)多少相关因素:KV 散射线
被照体体积厚度 散射线 被照体组织密度 散射线 (3)能量相关因素:原发射线能量、
散射角度
1、散射线对图像质量的影响 散射线量较少—灰雾—对比度下降 散射线量较多—模糊效果—细微结构不清
2、散射线的抑制:准直器、滤过板
3、散射线的排除
A、空气间隙法:靠增大体-片距 优点:大角度散射线射出胶片外,散射线强度减弱。 缺点:原发射线能量减弱、增大几何模糊 补偿:增加曝光量、更加敏感的探测器
B、滤线栅法:
大部分主射线穿过铅条到达胶片,成角散射线被 铅条吸收 结构特点分聚焦式、平行式、交叉式
Q2
r22 r12
• Q1
K r Q1
•Q1原mAs,r1原FFD,Q2新mAs,r2新FFD • Kr距离系数
(5)、屏-片组合体系变换应用
(1)Q0 和Qm代表不用增感屏和应用增感 屏时的管电流量,则:
Qm Q0 / s
•(2)用s1的增感屏所需管电流量Q1,那么用
提高X射线实时成像系统灵敏度和清晰度的方法
提高X射线实时成像系统灵敏度和清晰度的方法
荆峰
【期刊名称】《无损探伤》
【年(卷),期】2004(028)006
【摘要】灵敏度和清晰度是X射线实时成像检测技术的重要质量特征,分析主要影响因素,提出改善方法.
【总页数】3页(P18-20)
【作者】荆峰
【作者单位】贵州国营风华机器厂,贵州,绥阳,563319
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
【相关文献】
1.X射线线阵实时成像焊缝缺陷检测方法
2.提高X射线实时成像检测灵敏度和清晰度的方法
3.X射线实时成像器件缺陷校正方法的研究
4.影响X射线照相灵敏度的原因分析及提高灵敏度的对策
5.X射线实时成像系统常见故障及检修方法
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2X线成像基本因素ppt课件
四种情况产生X线对比度
16
(1)产生X线对比度的原因: ①物体的线性吸收系数(μ) ②物体厚度、密度
(2)影响X线对比度的因素: ①人体的原子序数 ② X线的波长 ③人体的密度、厚度 ④ 散射线
17
(三)胶片对比度 • 定义:X线胶片对X线对比度
的放大能力称为胶片对比度。 • X线胶片对X线对比度的放大
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管电压的大小影响照片的对比度。 在胶片γ值一定时,低电压技术使X线对比变高, 则照片对比度也高。这种照片对比度黑白分明, 中间灰阶较少,即照片影像层次少。 管电压的应用: 软组织摄影:20KV~40KV 普通电压摄影:40~100KV 高电压摄影:100KV~150KV 超高电压摄影:2MV~或钴60等
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3)影响光学对比度的因素 ① X线质 ② X线量 ③胶片γ 值 ④照片灰度
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① 线质的影响 管电压代表X线质,当管电压升高时,穿透力增强,物
质对X线的吸收降低,X线对比度下降。
特性曲线
22
九寨沟
23
★管电压较低时,X线与人体的作用主要以光电 效应为主。随着管电压升高,X线与人体的作用 转变成以康谱顿效应为主导。 ★不同原子序数的组织对X线的吸收作用变化率 不同。
• 散射线量还与被照体的厚度、面积有关。被照 体的体积越大,产生散射线量越多。
•被照体组织的Z较高或ρ较大,产生的散射线量 也多。
• 散射线的能量与原发射线的能量及散射角度有 关。原发射线能量越大,散射线的能量也越大; 散射线与原发射线方向所构成的角度越小,散射 线的能量就越大。
32
1.散射线对X线影像的损害 • 当散射线量较少时,表现为散射线性灰雾,造
的密度差。 • X线照片影像的形成包含着五种对比度的基
X射线实时成像检测图像最佳放大倍数和最小检出缺陷1
摘要:根据射线检测的基本理论,推导出X射线实时成像检测图像的最佳放大倍数和最小检出缺陷公式,对实时成像检测工艺具有指导作用。
关键词:实时成像;检测;最佳放大倍数;最小检出缺陷引言X射线实时成像检测技术作为一种新的无损检测技术,现已进入实际应用领域。
为进一步探讨X 射线实时成像理论,本文仅对检测图像的最佳放大倍数和可检出最小缺陷问题作些分析。
1.图像放大的必然性和必要性1.1图像放大的必然性在射线胶片照相探伤工艺中,胶片是紧贴探伤工件背面的,所拍摄底片影像的大小与工件检测部位的大小几乎是一致的;然而在X射线实时成像检测中,图像增强器(或成像板)是金属壳体器具,其输入屏不可能象胶片那样紧贴在被检测工件的表面上,工件只能置于X射线源(焦点)至图像增强器(或成像板)之间的某一位置。
根据几何投影的原理,成像平面上得到的测检图像必然是放大的,放大的程度取决于X射线源(焦点)至检测工件表面的距离和检测工件表面至成像平面的距离。
当X射线源焦点尺寸很小时,根据相似三角形定理,图像放大倍数M为:式中:M 图像放大倍数L1 X射线源至检测工件表面的距离L2 检测工件表面至成像平面的距离1.2 图像放大的必要性在X射线胶片照相探伤工艺中,胶片曝光实质是一定的光量能量子在较长曝光时间内连续积累的过程,底片黑度可以通过调节曝光量和显影技术得到控制。
由于胶片乳剂颗粒(相对于显示器中的像素而言)非常细微,它对射线照相底片质量的改善具有先天性的有利条件,通过控制射线源尺寸和透照距离,能够获得较高质量的底片。
在X射线实时成像检测中,由于图像的截体显示器的像素较大(相对于胶片的乳剂颗粒而言),因而图像的质量受到较大的影响。
采取图像放大技术,可以弥补成像器件光电转换屏的荧光物颗粒度较大和显示器像素较大的先天不足,有利于提高X射线实时成像的图像质量。
图像放大后,检测工件的影像得到放大,工件中细小缺陷的影像也随之放大,因而变得容易识别;同时,由于图像放大,图像分辨率得到提高,图像不清晰度随之下降,有利于图像质量的改善,其改善的效果可由下式表达:式中:U0 图像放大后的不清晰度U 图像的总不清晰度2 图像不清晰度问题根据射线检测的经典理论,图像的总不清晰度(U)受固有不清晰度(Ui)和几何不清晰度(Ug)以及移动不清晰度的综合影响,当采取静止成像时,移动不清晰度可不予考虑。
X射线数字成像检测系统
X射线数字成像检测系统X射线数字成像检测系统(XYG-3205/2型)一、设备基本说明X射线数字成像系统主要是由高频移动式(固定式)X射线探伤机、数字平板成像系统、计算机图像处理系统、机械电气系统、射线防护系统等几部分组成的高科技产品。
它主要是依靠X射线可以穿透物体,并可以储存影像的特性,进而对物体内部进行无损评价,是进行产品研究、失效分析、高可靠筛选、质量评价、改进工艺等工作的有效手段。
探伤机中高压部分采用高频高压发生器,主机频率40KHz为国际先进的技术指标。
连续工作的高可靠性,透照清晰度高,穿透能力强,寿命长,故障率低等特点。
X光机通过恒功率控制持续输出稳定的X射线,波动小,保证了优质的图像质量。
高频技术缩短了开关机时间,有助于缩短检测周期,提高工作效率。
数字平板成像采用美国VEREX公司生产的Paxscan2530 HE型平板探测器,成像效果清晰。
该产品已经在我公司生产的多套实时成像产品中使用,性能稳定可靠。
计算机图像处理系统是我公司独立自主研制开发的、是迄今为止国内同行业技术水平最高的同类产品。
主要特点是可以根据不同行业用户的需求,编程不同的应用界面及图像处理程序,利用高性能的编程技术,使操作界面简单易懂,最大限度的减少操作步骤,最快速度的达到操作人员的最终需求。
机械传动采用电动控制、无极变速,电气控制采用国际上流行的钢琴式多功能操作台,将本系统中的X射线机控制、工业电视监视、机械操作等集中到一起,操作简单、方便。
该系统的自动化程度高, 检测速度快,极大地提高了射线探伤的效率,降低了检验成本,检测数据易于保存和查询等优点,其实时动态效果更是传统拍片法所无法实现的,多年来该系统已成功应用于航空航天、军事工业、兵器工业、石油化工、压力容器、汽车工业、造船工业、锅炉制造、制管行业、耐火材料、低压铸造、陶瓷行业、环氧树脂材料等诸多行业的无损检测中。
本系统的技术、质量、性能都居于国内领先水平。
2004年由于在成像应用技术方面取得的成绩,被确定为国家X射线实时成像检测系统高技术产业化示范工程基地。
X 线照片清晰度的因素分析
X 线照片清晰度的因素分析【关键词】X线照片影像清晰度因素X线检查是让X线透过人体后,使人体内部结构h恶器官在荧屏或X线片上呈现处影像,从而了解解剖与生理功能及病例变化,以达到诊断目的。
影像的数字化是X线诊断最新和最重要的进展。
医学影像的数字化主要是指医学影像以数字方式输出,直接利用计算机对影像数据快捷地尽心存储、处理、传输和显示。
X线照片清晰度,是指在X线照片上被显示的组织结构的影响边缘的锐利程度。
清晰度的好坏可直接影响对组织的观察和疾病的诊断,为X线诊断提供可靠的依据,现将X线照片影象的清晰度的因素做如下分析。
X线是波长很短的电磁波,以光的速度沿直线前进,X线与临床淤血成像有关的主要特性有如下几点:1 穿透作用X线具有很强的穿透力,能够穿透一般可见光不能穿透的各种不同密度的物质。
荧光作用:X线能激发荧光物质产生肉眼可见的荧光,这种转换叫做荧光反应。
根据几何学原理,焦点的大小是影响照片清晰度的主要因素。
焦点是面光源时,物体投影到胶片上,由于半影的存在,而使影象边缘模糊不清。
焦点面积越大,产生的半影越大,物体影象的边缘也就越模糊。
物体投影在焦片上产生的半影就越小,影象的清晰度就越好。
2 阳极帽还可以吸收部分辐射X线,从而保护了X线线管和提高了影像质量X线暴光过程中,X线管、被照体和胶片三者之间其中有一者发生移动,都可造成影象模糊,从而使照片的清晰度降低。
常发生的原因有:(1)X线管移动:一般是由于管球固定不好所致。
(2)被照体移动:是三者中的主要的影响因素。
其移动方式可氛围自主和不自主两种,前者由于暴光过长,患者坚持不了或配合不好造成人为的移动;后者由于心脏和大血管的搏动,胃肠道的蠕动所致。
(3)胶片的震动或移动;多由于活动滤线期运动过大所致。
3 焦点与成像质量焦点大小与X线影像清晰度有密切关系。
有几何学成像原理可知,当有效焦点为点光源时,胶片上所成的像界限分明,清晰度高。
当有效焦点具有一定尺寸时,胶片上形成影像的边缘,由于半影的产生而模糊,使清晰度降低,且焦点越大清晰度越低。
射线照相灵敏度的影响因素
不紧贴散射大。不清晰度大 前后屏与胶片不贴紧影响>前屏与胶片不贴紧 影响>后屏与胶片不贴紧影响; 前屏与胶片间距0.1 mm,Ui增大一倍;
第三章
射线照相灵敏度的影响因素
33
几何不清晰度构成黑度过渡区直线部分,而固有不清 晰度则使黑度过渡区产生趾部和肩部。 射线照相不清晰度可以用铂-钨双丝像质计测定。 提高清晰度的方法是设法减小二者之中影响较大的; 对于中低能X射线照相,Ui很小,Ug成为主要影响因素 ; 对于Co60、γ源照相,Ui值较大,是主要影响因素。 为了提高清晰度尽量减少Ug,使之不超过Ui。对于裂 纹宜选Ug=Ui,必要时通过改变几何条件使Ug=Ui/2。
示例
第三章
射线照相灵敏度的影响因素
30
在 NB/T47013 中规定:射线源至工件表面的距离 L1应满足下式的要求: A 级:L1≥ 7.5df· L2 2/3 (Ug≤L2 1/3×2/15) AB级:L1≥ 10df· L2 2/3 (Ug≤L2 1/3×1/10) B 级: L1≥15df· L2 2/3 (Ug≤L2 1/3×1/15) 上世纪70年代德国国家标准首先采用的经验公式, L2 ↑→允许的最大Ug↑;
第三章
射线照相灵敏度的影响因素
25
阶边影像的射线照相不清晰度
第三章
射线照相灵敏度的影响因素
26
2.射线照相不清晰度 射线照相不清晰度越小,影像的轮廓越清晰, 射线照相的清晰度越高,常用射线照相不清晰度 描述射线照相清晰度。 正常情况下,构成射线照相不清晰度主要两个 方面因素:几何不清晰度 Ug 与固有不清晰度 Ui 叠 加。 常用:平方和求根法:U=(Ug2 + Ui2)1/2
第三章
X射线实时成像检测系统说明书
X射线实时成像检测系统DUT06是基于计算机图像处理技术的X光无损探伤系统。
该探伤系统适用于任何以X光无损探伤为主要探伤方法的企业,可对夹杂、气孔、未焊透等缺陷进行检测和测量。
该探伤系统可以分为静态检测与动态检测两大部分。
在静态检测中,系统包括图像放大缩小、图像局部放大、伪彩色、负像、浮雕、缺陷区域检测、缺陷尺寸测量、图片存储与查询、图像细节调整、标注划线和添字、预览和打印多幅图片、报表打印等X光探伤中的典型功能;在动态显示系统实现了实时负像、实时伪彩、实时降噪、动态细节调整、动态实时存贮、视频压缩存储和回放功能。
系统具有静态检测灵敏度高和动态智能化,方便可靠等优点。
右上图为工业电视成像效果和系统处理后的显示效果对比图;图1为系统操作界面。
图1一技术指标●标准PAL、NTSC制黑白视频信号输入;●采集速度:PAL制每秒25帧;NTSC制每秒30帧;●图像采集最大分辨率:PAL—768×576;NTSC—640×480;●亮度、对比度等软件连续可调;●静态检测灵敏度≥2%,动态显示灵敏度≥4%。
二工作条件要求工作电压要求稳定,动态范围是220V±10V,而且系统不能总是突然断电;如果用户工作的环境工作电压不合适,建议用户安装稳压电源。
三操作步骤程序启动以后,您首先需要进行一些基本的系统参数设置,以保证您的后续操作的顺利进行。
这里我们主要向您介绍一些基本参数的设定,其他具体的功能选项,请您参照第三部分的功能简介。
1.用户管理点击菜单[参数设定]里的[用户管理]选项(或者单击工具拦右侧的[用户管理]按钮),启动用户管理对话框,如图2所示。
在该对话框中,左边列表显示的是已经存在的用户情况。
您可以单击[添加用户]按钮来添加您需要的用户,点击以后会出现如图3示的“请输入新用户名”的对话框,输入名称以后点击[确定]按钮退出即可;如果不想保留请点击[取消]按钮。
如果想删除某个用户,则先选中某个用户名,然后点击[删除用户]按钮;注意:为了避免您误删除有用的文件,我们硬性要求您事先应该删除该用户名文件夹下面的所有文件,否则您在进行删除操作时,系统会给您提示,如图4所示。
X线成像基本因素PPT课件
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1.管电压值(kV)
管电压控制X线光子的平均能量,X线作用于胶片 形成的密度与kVn成正比。n值可因kV数值、被 照体厚度及屏-片组合等因素发生改变。 • 由于n值随kV的升高而降低,故使用低电压摄影 时 , kV 对 照 片 D 的 影 响 大 于 高 电 压 摄 影 。 同 时 KV的变化会改变图像对比度。 • 一般利用kV控制照片对比度。
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(三)胶片对比度 • 定义:X线胶片对X线对比度
的放大能力称为胶片对比度。 • X线胶片对X线对比度的放大
能力主要取决于胶片特性曲 线斜率。
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(四)光学(照片)对比度
影像形成过程:
X线 被检体
X线对比度
系统 可见光强度分布 胶片
理 X线照片
屏-片 显影处
1、定义:照片上相邻二处的密度差称为光 学对比度。
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②X线量 一般认为X线量与照片对比度没有直接影响。但 随X线量的增加,探测器接受的能量增加,照片 对比度会下降。
第25页/共49页
③胶片γ值的影响
影响X线片影像质量的因素
影响X线片影像质量的因素兽医X线摄影的目的是应用X线的穿透性、荧光作用和感光作用等特性,将动物机体内部结构和器官状况用X线影像尽可能真实地反映出来,用以诊断疾病。
X线片上的影像是机体各种组织结构的平面投影,一张好的X线片必须要充分表现出机体内部结构的差异,其影像质量直接关系到X线诊断的准确性。
为此,必须正确理解和掌握评价X线片质量的各项指标,了解影响X线片质量的各项因素,以便合理评价X线片质量,并以此正确调整X线摄影技术。
一、评价X线片影像质量的指标对X线片质量的评价要有以下几个方面的内容:能表现影像的适当密度;能分辨机体对X线吸收差异的各种对比度;能分辨各部细节的层次;能反映各部细节的清晰度;X线影像具有最小的失真度。
1.照片密度照片的密度即照片的黑化度,是指X线胶片经过曝光后,通过显影等处理在胶片上形成的黑化程度。
将X线照片置于观片灯上,可以看到不同照片密度的影像:组织密度高的部位,X线胶片感光少,经冲洗后银原子堆积少,照片显示白色;组织密度低的部位,X线胶片感光多,经冲洗后银原子堆积多,照片显示黑色。
照片密度是观察X 线片影像的先决条件,构成照片影像的密度必须适当,才能符合影像诊断的要求。
2.X线照片对比度对比度是X线摄影学中十分重要的概念,是形成X线影像的基础,其中涉及4个基本概念,即肢体对比度、X线对比度、胶片对比度和照片对比度。
肢体对比度是受检体所固有的,是形成X线对比度的基础。
X线到达受检体之前不具有任何医学信号,它是强弱分布均匀的一束射线。
当X线透过受检体时,由于受检体对X线的吸收、散射而减弱,透过受检体的X线则形成了强度不均的分布差异,这种强度的差异称为X线对比度。
此时即形成了X线信息影像。
X线对比度所表示的X 线信息影像不能为肉眼所识别,只能通过某种介质的转换才能形成可见影像,如X线照片影像。
X线胶片对X线对比度的放大能力称为胶片对比度。
X线照片对比度是指X线照片上相邻组织的密度差异,又称光学对比度。
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X射线实时成像系统分辨率及其影响因素X射线实时成像系统X射线实时成像检测技术作为一种新兴的无损检测技术,已进入工业产品检测的实际应用领域。
与其他检测技术一样,X射线实时成像检测技术需要一套设备(硬件与软件)作为支撑,构成一个完整的检测系统,简称X射线实时成像系统。
X射线实时成像系统使用X射线机或加速器等作为射线源,X射线透过后被检测物体后衰减,由射线接收/转换装置接收并转换成模拟信号或数字信号,利用半导体传感技术、计算机图像处理技术和信息处理技术,将检测图像直接显示在显示器屏幕上,应用计算机程序进行评定,然后将图像数据保存到储存介质上。
X射线实时成像系统可用金属焊缝、金属或非金属器件的无损检测。
2 X射线实时成像系统的基本配置及影响因素X射线实时成像系统主要由X射线机、X射线接收转换装置、数字图像处理单元、图像显示单元、图像储存单元及检测工装等组成。
2.1 X射线机根据被检测工件的材质和厚度范围选择X射线机的能量范围,并应留有一定的的能量储备。
对于要求连续检测的作业方式,宜选择直流恒压强制冷却X射线机。
X射线管的焦点尺寸对检测图像质量有较大的影响,小焦点能够提高系统分辨率,因此,应尽可能选用小焦点X射线管。
目前探伤机厂能够提供的小焦点X射线探伤机是:160 kV恒压式X射线系统,焦点尺寸≤ 0.4mm×0.4mm;225 kV恒压式X射线系统,焦点尺寸≤0.8mm×0.8mm;320 kV 恒压式X射线系统,焦点尺寸≤1.2mm×1.2mm;450 kV恒压式X射线系统,焦点尺寸≤1.8mm×1.8mm。
对焦点的要求也不宜过小,如果焦点过小且冷却不好,焦点容易"烧坏"。
2.2 X射线接收转换装置X射线接收转换装置的作用是将不可见的X光转换为可见光,它可以是图像增强器或成像面板或者线性扫描器等射线敏感器件。
X射线接收转换装置的分辨率应不小于3.0LP/mm。
X射线接收转换装置子系统又称为图像成像系统,按目前成像的技术水平可分为两种。
一种是以图像增强器为主的传统成像器系统。
图像增强器为一种真空管,射线输入屏由较薄的铝或钛材料制成,屏的基层涂有钠(Na)-碘化铯(CsI)作为输入闪烁体(CsI∶Na),它能够将不可光的X光图像转换为可见光图像,再经过光电阴极板的作用将可见光图像转换为相应的电子束,电子束在高电压作用下加速并聚焦于荧光输出屏(ZnCdS:Ag闪烁体材料),从而形成可视的检测图像。
在输出屏后端配有聚焦光学镜头和CCD (charge-coupled device电荷耦合器件)摄像机,将可视图像的模拟信号采集输入图像采集卡进行A/D转换,再输入计算机进行图像处理。
当前可供选用的图像增强器按输入屏直径有Φ225mm(9″)、Φ150mm(6″)、Φ100mm(4″) 三种;Φ225mm(9″)图像增强器直径较大,视野宽阔,一次检测长度较大,但清晰度较低,价格较高;Φ100mm(4″)图像增强器直径较小,重量较轻,便于携带式作业,且清晰度较高,但视野较狭小,一次检测长度较小,工效较低;通常以选择Φ150mm(6″)图像增强器为宜。
常用的CCD 摄像机有晶片为1/2″、分辨率为 752×582线和晶片为1/3″、分辨率可达到1000×752线的CCD摄像机,目前更高清晰度的CCD摄像也已新近上市。
另一种是基于线阵扫描探测器(LDA-linear diode arrays 线阵探测器)的成像系统,LDA含有大量的电子元件和成像点,主要由发光晶体、光电二极管陈列,前端数据采集系统等组成,X射线闪烁体材料(常用晶体有基于磷屏的钇、GdWO4和CsI)能够将X射线转换为可见光,晶体安装在众多的光电二极管表面并按一定规则排列成为光电二极管阵列(大规型集成电路),按扫描方式分为线扫描(线阵列)和面扫描(面阵列)。
面阵探测器价格昂贵,目前多采用线陈列探测器。
线阵扫描探测器LDA成像系统按照结合方式又分为两种,一种是LDA成像系统直接与图像采集要卡相结合,LDA成像系统采集的模拟图像送到采集卡进行A/D 转换,再经计算机图像处理,其工作原理基本与图像增强器相同,但LDA成像系统的分辨率比起图像增强器成像系统的分辨率有较大的提高。
另一种是LDA成像系统与CMOD(complementary metal -oxide-semiconductor (transistor),互补金属氧化物半导体(晶体管))传感器相结合,一步完成射线光电转换、数字采集的全过程,这种成像系统称为LDA-CMOS射线数字直接成像系统。
LDA-CMOS射线数字直接成像系统目前在各种成像系统中处于先进水平。
LDA-CMOS射线-数字直接成像系统的转换方式大大减少了信号长距离传输和转换过程的信号干扰,且光电阵列像素尺寸很小,因此,空间分辨率得到很大的提高。
线阵探测器-CMOS射线直接数字成像系统的造价比图像增强器成像系统要高出许多,基于价格因素的考虑,对于普通产品的X射线实时成像系统多采用图像增强器成像系统,而对于要求较高的产品可采用线阵探测器-CMOS射线直接数字成像系统。
如采用线阵探测器-CMOS射线直接数字成像系统,X 射线机可不受小焦点的限制,X 射线机的造价相对较低。
因为是线扫描,像素是逐线扫描成像,几乎不存在几何不清晰度,因此,图像清晰度大大提高;但是,由于逐线扫描,成像检测速度较慢。
现在国外有一种面阵列成像板,既可大大提高图像的清晰和又能提高检测速度,但价格昂贵,现多用海关集装箱高能射线检测装置。
2.3 图像处理单元图像处理单元应具有图像数据采集和处理功能。
图像数据采集方式可以是图像采集卡或其它数字图像合成装置。
图像采集分辨率应不低于768×576像素,且保证水平方向分辨率与垂直方向分辨率之比为4∶3;动态范围即灰度等级应不小于256 级。
图像采集卡安装在计算机中,主要作用是进行A/D转换,将成像系统采集来的模拟信号转换为能被计算机识别的数字信号成为数字图像。
常用图像采集卡的采集分辨率多为768×576像素,动态范围为8bit=256灰度级,随着技术的发展,目前已有高分辨的图像采集分辨率可达到1k×1K,动态范围可达到12bit=4096灰度级。
如选用高分辨率的图像采集卡,能大大提高系统分辨系率,但价格较高。
通常随卡提供成像软件。
2.4 图像处理软件图像处理软件应具有降噪、亮度对比度增强、边缘增强等基本功能。
图像处理软件应能适应相应检测产品所规定的技术标准,具有图像几何尺寸标定和测量以及缺陷定位功能;在检测图像中标定的缺陷位置与实际位置误差应≤2mm,单个缺陷的测量精度为±0.5mm。
图像处理软件基本上需要两种,一种是控制软件,其功能是通过数据总线发送命令来控制成像系统,这些命令包括工件动作指令、成像装置的校准、从采集卡得到图像、图像平面尺寸校定、图像实时采集、图像的同步处理和图像储存等。
根据视频技术理论,图像采集速度达到25帧/秒即视为实时成像。
如果对工件只进行普查,则可不起用图像采集等指令。
另一种是成像软件,其功能是在计算机上显示图像,按所检测工件的质量标准进行缺陷等级评定,同时生成工件检测数据库文件,输出评定报告,再将检测图像和数据库文件同时保存到光盘等储存介质中去。
如果检测图像的采集分辨率很高,采集的动态范围很大,则图像的数据容量很大,因此,成像软件还应具有数据压缩功能,由于检测图像是重要的技术资料,应采取无损压缩,并应具有良好的解压和回放再现功能。
图像处理软件通常由X射线实时成像系统研制单位提供给使用单位,有条件的使用单位也可以自行开发图像处理软件。
2.5 图像显示单元图像显示采取黑白方式显示图像,显示器点距不大于0.26mm,显示器应为逐行扫描,刷新频率不小于85Hz,图像评定可选用17~19″显示器,使观察者的视野感到更舒适。
2.6 图像储存单元检测图像可储存在数字光盘等介质中,储存的数字图像和有效信息不可修改和删除,保留的数字图像还应包含有原始的采集数据。
对于要求保存3~30年的重要检测技术资料,应选择CD-R一次性光盘,(CD-R光盘的保存期可达50年),不能选择CD-RW可擦写光盘。
2.7 计算机的基本配置对于独立的X射线实时成像系统至少应配置两台计算机,一台用于图像采集和图像处理,另一台用于图像的评定和打印报告等,两台计算机用缆线连接。
计算机硬件的基本配置要求奔腾Ⅲ600以上,256M内存,20G硬盘,并配软驱、光驱、打印机和刻录机;软件环境要求在windows2000操作系统下运行。
2.8 检测工装或流水线为实现工件的连续检测,应有必要的检测工装设备或流水线,且应具有较高的机械精度。
2.9 X射线实时成像检测系统的选择实用的X射线实时成像检测系统实际上是以上X射线实时成像系统的基本配置及多个影响因素有选择性的组合,不同的组合会有不同的造价和使用功能;使用单位可根据以上X射线实时成像系统的基本配置及影响因素,再结合本单位的产品特点和产品的技术质量检验标准以及自身的经济条件来选择适合本单位使用的X射线实时成像系统。
3 X射线实时成像系统的分辨率3.1 系统分辨率可以用多项技术性能指标来评价X射线实时成像系统的质量特性,例如系统分辨率、灵敏度、最高承受电压、系统的稳定性、系统的连续工作时间、图像的采集和图像处理速度、检测效率、图像一次性检测范围(长度×宽度)、图像的动态范围、系统抗干扰性、系统的工作寿命、系统的价格性能比等多项指标,其中系统分辨率是重要的指标,系统中的每一个子系统发生变化,都会引起系统分辨率综合性能的变化,所以,抓住了系统分辨率这个综合指标,就等于抓住了X射线实时成像系统的关键。
系统分辨率指标是X射线实时成像整个系统性能的综合反映,系统分辨率越高,表示系统的技术性能越好。
系统分辨率是系统设备客观性能的反映,仅与系统的构成及其性能有关,与检测工艺方法无关,所以,系统分辨率也称为固有分辨率。
随着系统设备的老化,系统分辨率也会衰退,因此,对系统分辨率应定期进行测试。
系统分辨率可以用分辨率测试卡直接在系统中测试出来。
3.2 实时成像系统分辨率的测试方法将分辨率测试卡紧贴在X射线接收转换装置(例如图像增强)器输入屏表面中心区域,线对栅条与水平位置垂直(或平行),按如下工艺条件进行透照,并在显示屏上成像:(1) X射线管焦点至图像增强器输入屏表面的距离不小于700mm;(2) 管电压不大于40kv;(3) 管电流不大于2mA;(4) 图像对比度适中。
在显示屏上观察测试卡的影像,观察到栅条刚好分离的一组线对,则该组线对所对应的分辨率即为系统分辨率,系统分辨率的单位是"线对/毫米"(LP/mm)。