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什么是X射線數(shù)字成像DR技術(shù)-2

來源:丹東奧龍射線儀器集團有限公司   2022年06月09日 11:14  
      x射線數(shù)字成像技術(shù),又稱為DR技術(shù),數(shù)字射線成像技術(shù)等,下文將介紹一下X射線數(shù)字成像技術(shù)的基本概念和優(yōu)缺點。
  圖像灰度之分辨率的定義
  (1)圖像灰度與對比度
  與膠片照相技術(shù)的黑度概念相對應(yīng),X射線數(shù)字成像技術(shù)引進灰度的概念。圖像中黑白的程度用灰度來描述,將圖像中黑白的變化范圍定義為256個灰度等級。顯示器上圖像較亮部位與相鄰較暗部位的灰度差稱為圖像對比度。
  (2)圖像分辯與圖像不清晰度
  圖像分辨率是指顯示器上可識別的線條能夠分離的最小間距,單位是每毫米線對(LP/mm)。一個線對由一根線條和一個間距組成,且間距的寬度等于線條的寬度,以一毫米寬度范圍內(nèi)的線對數(shù)表示。
  圖像不清晰度:在X射線數(shù)字成像過程中,一個明銳邊界的影像因受到某些因素的影響而變得模糊,模糊的范圍擴展成一個區(qū)域,該區(qū)域的寬度即為圖像不清晰度,單位是毫米。
  顯而易見,圖像分辯率和圖像不清晰度實際上是一個問題的兩個表述,反映的都是圖像邊界的清晰程度,它們可以用同一種圖像測試卡在顯示屏上客觀地測試出來。根據(jù)定義,圖像不清晰度的量值等于圖像分辨率線對數(shù)的倒數(shù)的二分之一。
  按照視頻技術(shù)的定義,分辨率可分為時間分辨率和空間分辨率。時間分辨率多用于儀器時基線性的分辨。由于幾何位置或材料密度差異引起的視頻分辨率則稱為空間分辨率。因為X射線數(shù)字成像技術(shù)不涉及時間分辨率的問題,所以X射線數(shù)字成像技術(shù)中所講的分辨率就是空間分辨率。
  成像技術(shù)指標(biāo)
  從試驗情況來看,當(dāng)鋼焊縫的透照厚度為10~20mm時,為使像質(zhì)計靈敏度達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求,圖像有效評定區(qū)內(nèi)的灰度應(yīng)控制在130~230,對比度控制在60~120,圖像不清晰度應(yīng)不大于0.25mm。按照目前的技術(shù)水平,這三個指標(biāo)是能夠達到的。
  
  成像技術(shù)之圖像放大
  X射線數(shù)字成像技術(shù)與膠片照相技術(shù)的區(qū)別在于:實時成像所得到的圖像是放大的,而膠片照相技術(shù)在同一條件下所得到的底片影像基本上是不放大的。在實時成像中:
  (1)圖像放大的必然性
  由于探傷工件不可能緊貼在圖像增強器的輸入屏的表面上,從幾何投影原理可知,所得圖像必然是放大的,放大倍數(shù)M=L/L1=(L1+L2)/L1=1+(L2/L1)。
  (2)圖像放大的必要性
  由于實時成像法與膠片照相法的載體不同,為了提高圖像質(zhì)量,特別是為了提高圖像的清晰度,圖像有必要放大,這是因為:
  圖像實際不清晰度U與圖像綜合不清晰度U0有關(guān),圖像不清晰度受設(shè)備系統(tǒng)不清晰度(又稱設(shè)備固有不清晰度)Us和幾何不清晰度Ug以及移動不清晰度Ur三大因素的綜合影響,但它們之間不是簡單的算術(shù)和的關(guān)系,根據(jù)英國標(biāo)準(zhǔn)介紹,圖像綜合不清晰度與三者之間是立方與立方和的關(guān)系,即:U03=Us3+Ug3+Ur3,當(dāng)采集靜止圖像時,Ur=0,則U03=Us3+Ug3。設(shè)備系統(tǒng)不清晰度Us是設(shè)備本身固有的,可通過圖像測試卡在系統(tǒng)中直接測出。幾何不清晰度與成像時的幾何參數(shù)有關(guān),根據(jù)射線投影成像原理和圖2所示,實時成像中幾何不清晰度Ug與放大倍數(shù)M的關(guān)系是:Ug=(d•L2)/L1=d(M-1),d為X射線機的焦點尺寸,mm。若已知焦點尺寸d和放大倍數(shù)M,便可算出幾何不清晰度Ug,從而算出圖像綜合不清晰度U0。
  圖像放大后,圖像中一些原來不易分辨的細小影像也被放大而變得容易分辨,有利于細小缺陷的識別,圖像不清晰的程度得到改善,圖像質(zhì)量得到明顯的提高。圖像不清晰度改善的程度可以用“圖像的綜合分辨率被放大了M倍或圖像的綜合不清晰度被縮小了M倍”來表述:U=U0/M。
  然而,圖像放大也有一個適度問題,放大倍數(shù)過大,反而會降低靈敏度,這是因為隨著放大倍數(shù)的增大,幾何不清晰度也隨之增大,會使影像的邊界變得模糊。另外,放大倍數(shù)過大也會使圖像實際檢測長度減小,也是不經(jīng)濟的,因此就有一個最佳放大倍數(shù)和最小缺陷檢出尺寸的問題。根據(jù)美國ASMEE1000-88標(biāo)準(zhǔn),圖像檢測的最佳放大倍數(shù)Mopt為:Mopt=1+(Us/d)3/2,圖像可檢測出的最小缺陷尺寸dmin為:dmin=Us/M2/3。
  成像工藝之工藝試驗與工藝評定
  X射線數(shù)字成像在正式使用前應(yīng)進行工藝試驗和工藝評定,以確定工藝的有效性和穩(wěn)定性。由于X射線數(shù)字成像是一項新技術(shù),實時成像工藝與膠片照相工藝有許多不同,只有經(jīng)過多次的工藝試驗才能尋找到較佳工藝參數(shù),尤其是對于初次接觸X射線實時成像方法的人員來說,多做工藝試驗是十分必要的。通過工藝試驗,以確定各工藝因素之間的相互關(guān)系。這里講的工藝因素主要有:X射線機管電壓、管電流、成像距離(L1、L2)、放大倍數(shù)、散射線屏蔽、低能射線過濾等。由于需要試驗的工藝因素較多,正交試驗法是一種較有效的試驗方法。工藝評定是X射線數(shù)字成像時投入使用之前的重要環(huán)節(jié),工藝評定是以圖像質(zhì)量指標(biāo)來評定工藝試驗所確定的工藝參數(shù)的有效性。工藝評定應(yīng)有記錄和評定報告,以備查核。當(dāng)工藝條件改變之后,應(yīng)重新進行工藝評定。
  對比試驗
  工藝評定合格之后,要進行X射線數(shù)字成像與膠片照相法的焊縫缺陷檢出能力的對比試驗。對比試驗的方法是制作一定數(shù)量并含有各種常見焊接缺陷的試件,用兩種方法各自對標(biāo)樣進行探傷比較。對比試驗的作用是培訓(xùn)操作人員和評定人員,圖像評定人員對照檢測圖像和照相底片,逐漸熟悉掌握圖像中焊縫缺陷的特征和評定方法,取得經(jīng)驗后才能獨立地進行圖像評定工作。
  透照方式
  X射線數(shù)字成像的透照方式與膠片照相方法基本相同,同樣有縱縫外透法、內(nèi)透法,環(huán)縫外透法、內(nèi)透法,雙壁單影法和雙壁雙影法。例如,透照筒體焊縫時,可將圖像增強器(或X射線機)固定在筒體外,X射線管頭(或圖像增強器)固定在懸臂上,筒體放在電動小車上,懸臂伸進筒體內(nèi),筒體隨小車按規(guī)定的等分轉(zhuǎn)動或按等距離移動,即可對環(huán)縫或縱縫進行連續(xù)檢測。雙壁透照時,由于工件不可緊靠近圖像增強器,所以,以后側(cè)焊縫還是前側(cè)焊縫為檢測焊縫就顯得不那么重要,這一點是與膠片照相方法是不同的。
  散射線的屏蔽
  無用射線和散射線對圖像質(zhì)量有負影響作用,應(yīng)加于屏蔽。屏蔽的方法與膠片照相法基本相同。
  圖像的觀察
  為了適應(yīng)評定人員的評片習(xí)慣,圖像可以正像或負像方式顯示,兩種顯示方式是等效的,彩色顯示對于分析微小缺陷有明顯的分辨作用。

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