淺談工業(yè)X射線探傷機(jī)實(shí)時(shí)成像圖像灰度值

工業(yè)CT使用的X射線檢測(cè)作為無(wú)損檢測(cè)的主要方法之一，與其他方法相比具有直觀、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。射線檢測(cè)中垂直于射線透照方向的缺陷尺寸可精確測(cè)量，但平行于射線透照方向的缺陷尺寸無(wú)法直接測(cè)量得到，而未焊透、根部?jī)?nèi)凹等缺陷深度的測(cè)量又是實(shí)際應(yīng)用中的常見問題。

目前針對(duì)X射線數(shù)字圖像灰度值(以下簡(jiǎn)稱灰度值)的研究，主要著重于分析灰度值與管電壓和被測(cè)物體厚度等因素的定性關(guān)系，灰度值與各因素簡(jiǎn)單描述為簡(jiǎn)單的正比或反比關(guān)系，而對(duì)于圖像灰度值與被測(cè)物體厚度之間的關(guān)系，并沒有給出明確的計(jì)算公式或?qū)?yīng)關(guān)系。

射線管電壓的提高會(huì)造成射線有效能量的增加，而有效能量的增加會(huì)使射線波長(zhǎng)變短，引起衰減系數(shù)下降。根據(jù)光電效應(yīng)、原子物理學(xué)等理論，散射和吸收截面與衰減系數(shù)存在著換算關(guān)系，但在實(shí)際檢測(cè)中線性衰減系數(shù)隨著工件厚度變化而發(fā)生變化，而強(qiáng)濾波后的射線在X射線光譜中的分布應(yīng)為從最大強(qiáng)度附近到最短波長(zhǎng)的范圍，入射能量隨著管電壓增大而增大，對(duì)應(yīng)的平均衰減系數(shù)減小。被測(cè)材料的厚度增大，同樣會(huì)使對(duì)應(yīng)的平均衰減系數(shù)減小。

射線數(shù)字圖像是以灰度值的形式顯示的，即需要先把X射線強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)(圖像的灰度值)。首先，將入射X射線光子轉(zhuǎn)換為電荷，照射在像元上的X射線探傷機(jī)的X射線光子數(shù)量與像元轉(zhuǎn)換的電荷數(shù)近似存在線性關(guān)系。我們可以得到結(jié)論如下：數(shù)字圖像灰度值的大小受到材料衰減系數(shù)、管電壓、管電流、曝光時(shí)間和焦距的影響，同時(shí)與檢測(cè)系統(tǒng)的硬件特性有很大關(guān)系。通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)，我們可以得到一組數(shù)據(jù)，在管電壓固定的情況下，連續(xù)計(jì)算一組數(shù)據(jù)的灰度值與試驗(yàn)值的曲線大致吻合。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因有:1數(shù)字圖像灰度值與數(shù)字射線檢測(cè)系統(tǒng)直接相關(guān)，不同的數(shù)字探測(cè)器其響應(yīng)不同，即便是同一數(shù)字探測(cè)器隨著時(shí)間推移也會(huì)發(fā)生相應(yīng)退化，而造成數(shù)字圖像灰度值變化。2X射線機(jī)是連續(xù)的射線源，在通過(guò)修正模型對(duì)射線的硬化現(xiàn)象進(jìn)行校正的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)計(jì)算偏差。3隨著鋼板厚度的增加，材料的衰減系數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，衰減系數(shù)很大程度影響了灰 度值的計(jì)算。由此我們可以看出圖像灰度值與x射線機(jī)的能量、材料的厚度和衰減系數(shù)的定量關(guān)系，不同鋼板材質(zhì)的厚度和圖像灰度值之間存在定量關(guān)系。但由于設(shè)備本身的溫濕度或者計(jì)算偏差的存在線性關(guān)系有非常細(xì)微偏差，由于工業(yè)CT設(shè)備的研發(fā)也越來(lái)越精密化，相信其中的誤差會(huì)趨近于更低。