X射線實時成像設備工業(yè)CT的檢測精度

很多第一次接觸工業(yè)X射線探傷機的朋友，經(jīng)常會提一個問題：咱們工業(yè)CT設備的檢測精度是多少？

誠然，站在用戶的角度來說，無損檢測結果精度越高越好，但是檢測精度和各種因素相關，理論上來說，檢測精度反映被測物理量的實測值和真實值之間的誤差大小，誤差越大，精度越低，誤差越小，精度越高。

如果測量過程是在理想環(huán)境條件下進行，則測量的結果將十分正確。但這種理想的測量環(huán)境和條件在實際中是不存在的，也就是誤差無法避免的。誤差的大小與工業(yè)CT設備的精度、檢測過程中的隨機因素、測量方法等許多因素有關，其中工業(yè)CT設備的精度對誤差的影響非常大。

一般測量儀器的精度就是其最小刻度長度，比如，普通直尺最小刻度為1mm，即測量精度為1mm。在GJB 5312中像素定義為構成工業(yè)CT圖像的基本單元。所以，對工業(yè)CT設備來說，檢測精度就是像素尺寸大小。

在工業(yè)CT無損檢測中得到的圖像實際反映物體一個三維體層的情況。體素是指物體成像的斷層上的小體積元。X射線實時成像圖像的重建就是將每個體素的衰減系數(shù)值反映在成像斷層上的分布矩陣。所以，這種體素矩陣行列數(shù)越大，工業(yè)CT圖像越細膩，分辨率越高，檢測精度則越高。

像素實際就是體素的二維顯示，在工業(yè)CT中，由單個像素為基本單元組成的矩陣實際就是我們通常所說的重建矩陣。像素通常有兩種表示方式，一種以矩陣形式表示如512×512或1024×1024，另一種以像素數(shù)量表示如100萬像素或200萬像素，在工業(yè)CT中以矩陣形式表示。關于體素和像素的概念關系，可以參考下圖：

所以我們可以得到最重要的結論：像素尺寸與重建矩陣大小有關，工件工業(yè)CT圖像放大倍數(shù)越大，則重建矩陣越大，像素尺寸越小，精度越高。于是，為獲得高精度，通常將工件盡量靠近射線源，使得工業(yè)CT圖像充滿探測器平面，此時可獲得最大放大倍數(shù)，即探測器尺寸/工件尺寸。

假設工件直徑為L，當掃描放大倍數(shù)為1，即沒有放大，此時像素尺寸即是探元尺寸（或像素間隔）S，重建矩陣為(L/S)*(L/S);

當放大倍數(shù)為N，工件直徑還是L，重建矩陣相應變大N倍即(NL/S)*(NL/S)，則像素尺寸為L/( NL/S)=S/N，即探元尺寸的1/N.

所以，工件放大多少倍，像素尺寸縮小多少倍（當然這是在設備允許條件下）。

如何快速算出工件的工業(yè)CT無損檢測精度？

在工業(yè)CT設備條件允許的情況下，通過探元尺寸、探測器尺寸、工件尺寸可獲得工件的工業(yè)CT檢測精度。

假設探元尺寸為100μm，探測器尺寸為300mm×300mm，工件直徑100mm；要使得放大倍數(shù)最大，則工件盡量靠近射線源使得工業(yè)CT圖像充滿探測器平面，所以放大倍數(shù)近似為300mm/100mm=3，于是檢測精度近似為100μm/3≈33μm。

以上檢測精度的評估是對于簡單工件而言，如果要對工件的局部區(qū)域進行檢測，則需視工件情況選擇工件擺放方式，以及檢測方法，檢測精度則以現(xiàn)場測試結果為主。