Ct工业应用摘要.docVIP

工业 CT 的基本原理 当一束薄的扇形 X 射线束穿过被检物体时，信号将要被衰减，衰减的射线强度与 物体的材料成分、 密度、 尺寸及入射前的能量有关。 探测器从不同角度采集信号， 输入计算机，用一定的重建方法 ( 如直接傅里叶法、代数法、卷积反投影法 ) ，计 算出射线切割物体截面的吸收系数的分布，并使之转化成一幅二维截面图像。 工业 CT 图像是计算出的数值阵列， 图像上每一点为像素。 像素的数值 (CT 值 ) 与相应物体小体元的材料衰减系数的平均值成比例。 试件上的某一缺陷能否被检 测到， 取决于这个缺陷是否引起所在位置像素值的变化。 缺陷在像素对应的物体 体元内所占比例越大， 在图像上引起的反差也越大。 反之则小， 此缺陷也难检出。 缺陷在图像上引起的反差大小除与缺陷本身大小有关外， 还与射线源的焦点尺寸、 探测器尺寸、机械系统精度、重建算法、扫描工艺等综合因素有关。像素尺寸是 CT 测量的最小量度，它与物体尺寸和重建矩阵有关。 工业 CT 对典型缺陷的检测灵敏度 工业 CT 对裂纹、气孔及夹杂物的检测灵敏度 在 400mm 的视场范围内，对带有人工缺陷的试样进行 CT 检验，能发现陶瓷材 料中的最小裂纹为 50um ，可检出的最小气孔及金属夹杂物分别为 0.5 和 0.12mm 。 参考 HB963--1990 标准，检测灵敏度可满足铝合金铸件检测的要求。 工业 CT 对疏松和针孔的检测灵敏度及分级方法 由于工业 CT 对铸件内部缺陷的评判还没有统一的标准，因此需进行工业 CT 检测结果与 x 射线照相检测结果的对比试验。工业 CT 对裂纹、气孔及高密度夹杂 物的检测都很敏感， 可直接确定其位置及尺寸． 但铸件内部疏松的判断则比较复 杂。 参考 HB5396--1988 标准， 按厚度将铝合金海绵状疏松标样分为两组， 第一组 为 6mm ， 适用于壁厚 13mm 的铸件； 第二组为 20mm ， 适用于壁厚为 13 ～ 50mm 的铸件， 北京航空航天大学无损检测技术 SY1207205 马丰年 8 每组厚度分为五级，即 l ～ 5 级，对以上标样进行工业 CT 扫描，可得出 X 射线照相 各级海绵状疏松所对应的工业 CT 图像。在 X 射线照相检验中，疏松的面积可直接 通过底片进行观察， 疏松在厚度方向的信息通过底片的黑度反映出来。 而在工业 CT 检验中， 每幅图像只能反映所切截面处疏松的面积， 而疏松在厚度方向的信息 需通过对铸件的连续扫描来确定。 对工件进行工业 CT 检验时，切片方向通常与 X 射线照相投影平面相垂直，因 此对标样分别沿两个不同方向进行切片扫描，一是平行于 x 射线照相投影平面， 另一是垂直于 x 射线照相投影平面，分别得出疏松的面积及厚度。因此，对于海 绵状疏松，以其面积来进行分级。 工业 CT 尺寸测量精度 选用 0.5--100mm 的标准量块检验每种扫描视场范围 (400 ， 200 ， 100 和 50mm) 的尺寸测量准确度， 随着试件几何尺寸的增大， 测量精度会降低。 应根据试件几 何结构优先选用测量精度高的模式，如试件最大外径 50mm 时，可对需要精确测 量的部位采取局部扫描方式以提高测量精度。 在 50mm 的视场范围中， 厚度 0.5mm 的尺寸测量精度可达到 50um 。 以上研究表明工业 CT 对于铸件中气孔、 疏松、 针孔和夹杂物等缺陷有相当高 的检测灵敏度， 且定位准确。 通过对铸件进行连续扫描， 可确定缺陷在铸件内的 三维分布，并可有效虚用在复杂铸件的内部质量检测中，实现 100 ％检测。工业 CT 除用于内部缺陷检测及特定部位的尺寸测量外， 还可帮助设计人员对复杂部位 进行内部结构分析。 如通过连续扫描， 可观测到细孔油路的走向、 尺寸及相对于 外截面的位置等信息，不用破坏试件，反馈时间短，从而缩短产品的开发周期。 但受现有的铸件检测标准及检测效率的限制， 工业 CT 还不能广泛用于现有的航空 铸件检验中。 4 、康普顿背散射成像技术 康普顿背散射成像 (CST) 检测技术是在 80 年代末发展起来的一种射线检测新 手段、 新技术。 康普顿检测的基本原理是， 依据射线与物质的相互作用中的康普 顿散射效应， 由背侧管道的单侧测量不同位置某特定散射角所对应的康普顿散射 光子数，求出被测管道的光子密度，经过一定的数据处理或“重建” ，得出被测 北京航空航天大学无损检测技术 SY1207205 马丰年 9 管道的三位密度分布图像。 它具有以下技术特点： (1) 单侧非接触，不受被检测对象几何尺寸的限制。利用 CST 设备，只需在构 件的单侧放置射线源和探测器， 即