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。

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。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。

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。

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：①Ｘ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）。

系统分辨率也可以用系统清晰度（单位是mm）来表述，它们之间的换算关系是“互为倒数的二分之一”。

3.3 系统分辨率的作用

系统的设备配置确定之后，系统分辨率便是一个确定的参数。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。

3.4 系统分辨率指标

根据X射线实时成像检测系统不同的配置，X射线实时成像检测系统可分为A、AB、B三个级别来管理，A级的系统分辨率指标可定为≥1.4LP/mm，用于普通产品的X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的检验；AB级的系统分辨率指标可定为≥2.0LP/mm，用于较重要和产品的检测，例如锅炉压力容器压力管道对接焊缝的检测，汽车零部件、电子元器件的检测；B级的系统分辨率定为≥3.0LP/mm，用于重要產品的检测，例如核工业产品、航空航天器材的检测。

4 X射线实时成像技术展望

我国经过十多年的努力，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，受到使用单位的欢迎。如今数码相机已