工業(yè)CT大揭秘之一——工業(yè)CT原理及發(fā)展

工業(yè)CT是隨著計算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展而興起的一門高新技術(shù)，最近二十年發(fā)展尤其迅速。目前市場上主流的工業(yè)CT機(jī)一般由射線源、機(jī)械掃描系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)和屏蔽設(shè)施等部分組成。

射線源提供工業(yè)CT掃描成象的能量線束用以穿透試件，根據(jù)射線在試件內(nèi)的衰減情況實現(xiàn)以各點的衰減系數(shù)表征的CT圖象重建。與射線源緊密相關(guān)的前直準(zhǔn)器用以將射線源發(fā)出的錐形射線束處理成 扇形射束。后準(zhǔn)直器用以屏蔽散射信號，改進(jìn)接受數(shù)據(jù)質(zhì)量。

機(jī)械掃描系統(tǒng)實現(xiàn)CT掃描時試件的旋轉(zhuǎn)或平移，以及射線源——試件——探測器空間位置的調(diào)整，它包括機(jī)械實現(xiàn)系統(tǒng)及電器控制系統(tǒng)。

探測器系統(tǒng)用來測量穿過試件的射線信號，經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入計算機(jī)進(jìn)行圖象重建。工業(yè)CT機(jī)一般使用數(shù)百到上千個探測器，排列成線狀或者面狀。探測器數(shù)量越多，每次采樣的點數(shù)也就越多，有利于縮短掃描時間、提高圖象分辨率。

計算機(jī)系統(tǒng)用于掃描過程控制、參數(shù)調(diào)整，完成圖象重建、顯示及處理等。

屏蔽設(shè)施用于射線安全防護(hù)，一般小型設(shè)備自帶屏蔽設(shè)施，大型設(shè)備則需在現(xiàn)場安裝屏蔽設(shè)施。

第一代CT，使用單源（一條射線）單探測器系統(tǒng)，系統(tǒng)相對于被檢物作平行步進(jìn)式移動掃描以獲得N個投影值，被檢物則按M個分度作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。這種掃描方式被檢物僅需轉(zhuǎn)動180度即可。第一代CT機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、圖象清晰，但檢測效率低，在工業(yè)CT中則很少采用。

第二代CT，是在第一代CT基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。使用單源小角度扇形射線束多探頭。射線扇形束角小、探測器數(shù)目少，因此扇束不能全包容被檢物斷層，其掃描運(yùn)動除被檢物需作M個分度旋轉(zhuǎn)外，射線扇束與探測器陣列架一道相對于被檢物還需作平移運(yùn)動，直至全部覆蓋被檢物，求得所需的成象數(shù)據(jù)為止。

第三代CT，它是單射線源，具有大扇角、寬扇束、全包容被檢斷面的掃描方式。對應(yīng)寬扇束有N個探測器，保證一次分度取得N個投影計數(shù)和I值，被檢物僅作M個分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。因此，第三代CT運(yùn)動單一、好控制、效率高，理論上被檢物只需旋轉(zhuǎn)一周即可檢測一個斷面。

第四代CT，也是一種大扇角全包容，只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的掃描方式，但它有相當(dāng)多的探測器形成固定圓環(huán)，僅由輻射源轉(zhuǎn)動實現(xiàn)掃描。其特點是掃描速度快、成本高。

第五代CT，是一種多源多探測器，用于實時檢測與生產(chǎn)控制系統(tǒng)，圖中是一種鋼管生產(chǎn)在線檢測與控制壁厚的CT系統(tǒng)。源與探測器按120度分布，工件與源到探測器間不作相對轉(zhuǎn)動，僅有管子沿軸向的快速分層運(yùn)動。

上述五種CT掃描方式，在ICT機(jī)中用得最普遍的是第二代與第三代掃描，其中尤以第三代掃描方式用得最多。這是因為它運(yùn)動單一，易于控制，適合于被檢物回轉(zhuǎn)直徑不太大的中小型產(chǎn)品的檢測，且具有成本低，檢測效率高等優(yōu)點。

以上就是工業(yè)CT的構(gòu)成和發(fā)展歷程，對于工業(yè)CT還有很多需要注意的性能和應(yīng)用，我們會在下幾篇文章著重介紹——工業(yè)CT的性能指標(biāo)&工業(yè)CT的應(yīng)用。