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现代测试技术及应用作业学号2013010106姓名刘浩峰专业核技术及应用提交作业时间2014 12 10无损检测中的CT重建技术1无损检测1.1无损检测概述无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。
中国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。
此外，冶金、电力、石油化工、船舶、宇航、核能等行业还成立了各自的无损检测学会或协会；部分省、自治区、直辖市和地级市成立了省（市）级、地市级无损检测学会或协会；东北、华东、西南等区域还各自成立了区域性的无损检测学会或协会。
无损检测缩写是NDT（或NDE，non-destructive examination），也叫无损探伤，是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，采用射线、超声、红外、电磁等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数检测的技术。
利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试。
无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，无损检测的重要性已得到公认，主要有射线检验（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、液体渗透检测（PT）、涡流检测（ECT）、声发射（AE）和超声波衍射时差法（TOFD）。
1、射线照相法（RT）是指用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，该方法是最基本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法。
工作原理是射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当X射线或r射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线强度也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。
1仪器测量的主要性能指标：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间。
2测量误差可分：系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。
系统误差的分类：仪器误差、安装误差、环境误差、方法误差、操作误差、动态误差。
3随机误差的四个特性为：单峰性、对称性、有限性、抵偿性。
4热电偶性质的四条基本定律：均质材料定律、中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律。
5造成温度计时滞的因素：感温元件的热惯性和指示仪表的机械惯性。
6流量计可分为：容积型流量计、速度型流量计、质量型流量计。
7扩大测功机量程的方法：采用组合测功机、采用变速器。
8现代常用的测速技术：除利用皮托管测量流速外，热线（热膜）测速技术、激光多普勒测速技术（LDV ）、粒子图像测速技术。
温度、压力、流量、功率、转速等。
按照得到最后结果的过程不同，测量方法分三类：直接测量（直读法、差值法、替代法、零值法）间接测量、组合测量10任何测量仪器都应包括感受件，中间件和效用件。
11测量误差按照产生误差因素的出现规律以及它们对测量结果的影响程度来区分可以将测量误差分为系统误差，随机误差和过失误差。
12系统误差的综合包括：代数综合法、算数综合法和几何综合法。
消除系统误差的方法：消除产生系统误差的根源、用修正方法消除系统误差、 常用消除系统误差的具体方法：交换低消法、替代消除法、预检法。
16使用较多的温标：热力学温标、国际实用温标、摄氏温标和华氏温标。
17热力学温标T 和摄氏温标t 的转换关系T=t+273.1519流量计的类型：容积型流量计、速度型流量计和质量型流量计。
21可疑测量数据剔除的准则：莱依特准则、格拉布斯准则、t 检验准则、狄克逊准则、肖维涅准则。
取压设备、后面的直管段三部分组成。
孔板取压有：角接取压、法兰取压、径距取压。
23常用的压力传感器有：应变式、压电式、压阻式、电感式和电容式等型式。
24热电阻测温常采用“三线制”接法，其目的在于消除连接导线电阻造成的附加误差 。
一衍射2、衍射的基本要素只有三个：即衍射线的峰位、线形、强度。
3、在X射线衍射仪法中，对光源的基本要求是稳定、强度大、光谱纯洁。
4、利用吸收限两边质量吸收系数相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。
5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是7/8高度法、峰巅法、切线法、弦中点法、中线峰法、重心法、抛物线法。
7、特征X射线产生的根本原因是原子内层电子的跃迁。
8、X射线衍射仪扫描方式可分连续扫描、步进扫描、跳跃步进扫描三种。
9、X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：连续X射线光谱和特征X射线光谱。
10、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为X射线的吸收。
11、用于X射线衍射仪的探测器主要有盖革-弥勒计数管、闪烁计数管、正比计数管、固体计数管，其中闪烁计数管和正比计数管应用较为普遍。
15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生光电效应；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为热振动能量。
2、产生特征X射线的根本原因是什么？内层电子跃迁：阴极发出的电子动能足够大，轰击靶，使靶原子中的某个内层电子打出，使它脱离原来的能级，致使靶原子处于受激态。
此时，原子中较高能级上的电子自发跃迁到该内层空位上，多余的能量变为X射线辐射出。
由于任一原子各个能级间的能量差值都是某些不连续的确定值，该差值转变为X射线的波长必为确定值，即产生特征X射线。
3、简述特征X-射线谱的特点。
特征X-射线谱有称作标识射线，它具有特定的波长，且波长取决于阳极靶元素的原子序数。
5、X射线连续光谱产生的机理。
答：当X射线管中高速电子和阳极靶碰撞时，产生极大的速度变化，就要辐射出电磁波。
由于大量电子轰击阳极靶的时间和条件不完全相同，辐射出的电磁波具有各种不同波长，因而形成了连续X射线谱。
6、X射线所必须具备的条件。
热能与动力工程测试技术HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】1、何为动压静压总压P129答：静压是指运动气流里气体本身的热力学压力。
总压是指气流熵滞止后的压力，又称滞止压力。
动压为总压与静压之差。
2、试画出皮托管的结构简图，说明皮托管的工作原理，并导出速度表达式（条件自拟，不考虑误差）。
P143~P1443、某压力表精度为级，量程为0~，测量结果显示为，求精确度、最大绝对误和差示值相对误差δ4、在选用仪器时，应在满足被测要求的前提下，尽量选择量程较小的仪器，一般应使测量值在满刻度要求的2/3为宜。
P55、测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。
6、随机误差正态分布曲线的四个特性为单峰性、对称性、有限性、抵偿性。
7、热电偶性质的四条基本定律为均质材料定律、中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律。
8、流量计可分为：容积型流量计、速度型流量计、质量型流量计。
P1619、除利用皮托管测量流速外，现代常用的测速技术有：热线（热膜）测速技术、激光多普勒测速技术（LDV）、粒子图像测速技术。
10、简述金属应变式传感器的工作原理。
答：金属应变式传感器的工作原理是基于金属的电阻应变效应，即导体或半导体在外力作用下产生机械形变时，电阻值也随之产生相应的变化。
P6311、在热能与动力工程领域中，需要测量的物理量主要有温度、压力、流量、功率、转速等。
12、按照得到最后结果的过程不同，测量方法可以分为直接测量，间接测量和组合测量。
13. 按工作原理，任何测量仪器都应包括感受件，中间件和效用件。
14. 测量误差按照产生误差因素的出现规律以及它们对测量结果的影响程度来区分可以将测量误差分为系统误差，随机误差和过失误差。
15. 系统误差的综合包括代数综合法、算术综合法和几何综合法。
16. 金属应变式电阻传感器温度补偿的方法有桥路补偿（补偿片法）和应变片自补偿。
一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。
传感器将被测物理量(如噪声,温度) 检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析，显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置2.1信号的分类主要是依据信号波形特征来划分的，在介绍信号分类前，先建立信号波形的概念信号波形：被测信号信号幅度随时间的变化历程称为信号的波形。
2.1 确定性信号与非确定性信号可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。
不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。
2.2 信号的时域波形分析信号的时域波形分析是最常用的信号分析手段，用示波器、万用表等普通仪器直接显示信号波形，读取特征参数。
2.5 信号的频域分析信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。
X(t)= sin(2πnft)时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简谐波外，很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。
4 傅立叶变换的性质a.奇偶虚实性b.线性叠加性若x1(t) ←→X1(f)，x2(t) ←→X2(f)则：c1x1(t)+c2x2(t) ←→c1X1(f)+c2X2(f)c.对称性若x(t) ←→X(f)，则X(-t) ←→x(-f)d. 时间尺度改变性若x(t) ←→X(f)，则x(kt) ←→1/k[X(f/k)]e. 时移性若x(t) ←→X(f)，则x(t±t0) ←→e±j2πft0 X(f)f. 频移性若x(t) ←→X(f)，则x(t) e±j2πf0t ←→X(f ±f0)2.6卷积分1 卷积卷积积分是一种数学方法，在信号与系统的理论研究中占有重要的地位。
特别是关于信号的时间域与变换域分析，它是沟通时域－频域的一个桥梁。
现代测试方法随着科学技术的进步和工业技术的发展，对物质的测试提出了更多更高的要求，于是涌现出了一些特点各异的方法。
以下简要介绍几种不同的方法。
1.综合热分析法{TG/DTA}综合热分析法是在程序控制下测量物质质量{TG}随温度{OTA}变化的一种测试技术%许多物质在加热过程中会在某一温度发生分解,脱水,氧化,还原和升华等物理,化学变化而出现质量变化及吸,放热现象"利用加热或冷却过程中物质质量变化,热效应的特点"可以区别和鉴定不同的物质"而发生质量变化的温度,质量变化百分数及热效应的大小随物质的结构及组成而异"所以可用物质的热分析曲线研究物质的变化过程"如试样的组成,热稳定性,热分2.X-射线衍射分析(XRD)当X-射线射入品体样品时会发生衍射，衍射的条件满足布拉格方程，即:2dsin6=}(1)式中:d-品体而网间距e-x-射线束与品而的夹角}-x-射线束的波长当种胶体或品体的结构定时，a值是系列的定值。
囚此若波长己知，而衍射峰的角度e用实验方法确定后，叫用上式得而网间距a。
小断改变e，而获得系列a值，进而据此确定胶体或品体的类刑。
根据这原理，叫通过x-射线衍射分析技术，研究胶凝材料-的种类胶凝材料-化产物的判别及水化反应速度和水化过程等。
3.扫描电子显微镜分析(SEM扫描电子显微镜分析是通过高能电子束轰击样品表而，探测发射出来的电子信号以得到微观结构信息的种装置。
在发射出来的电子中，背散射电子的能量较高，其产额取决于样品表而组成的原子序数，而}}_还受表而起伏四凸所控制，囚此利用背散射电子成像叫得到平均原子序数、表而形貌的信息。
次级电子的能量较低，只能从样品表而发射出来，样品表而的形貌、表而电位及磁场对低能次级电子的影}}向很大，利用次级电子成像叫得到表而形貌、表而电位，磁解温度、热分解产物和热分解动力学，即借助于热分析曲线叫推断该物质的反应机理及产物。
第13章：红外气体分析分子光谱: 分子从一种能态改变到另一种能态时的吸收或发射光谱（可包括从紫外到远红外直至微波谱）.E E E E ∆=∆+∆+∆电子振动转动 .气体特征吸收带: 气体：1～25μm 近、中红外 .红外吸收的前提： 存在偶极距(对称分子无法分析)、频率满足要求 . 非分光红外(色散型)原理、特点 ： 原理：课本P195 特点:优点：灵敏度高、选择性好、不改变组分、连续稳定、维护简单寿命长. 缺点：无法检测对称分子气体（如O 2,H 2,N 2.）、测量组分受探头限制.烟气预处理的作用 ：滤除固液杂质（3224SO H O H SO +=）、冷凝保护（1.酸露点温度达155℃ 2.冷凝器 ）、去除水气影响（1.红外吸收干扰 2.气体溶解干扰 ）. 分光红外原理: ? (三棱镜分光原理)傅立叶分光原理（属于分光红外常用一种）、特点 ：原理：光束进入干涉仪后被一分为二:一束透射到动镜(T),另一束反射到定镜(R)。
透射到动镜的红外光被反射到分束器后分成两部分, 一部分透射返回光源(TT), 另一部分经反射到达样品(TR);反射到定镜的光再经过定镜的反射作用到达分束器,一部分经过分束器的反射作用返回光源(RR), 另一部分透过分束器到达样品(RT)。
也就是说,在干涉仪的输出部分有两束光,这两束相干光被加和, 移动动镜可改变两光束的光程差,从而产生干涉,得到干涉图,做出此干涉图函数的傅立叶余弦变化即得光谱, 这就是人们所熟悉的傅立叶变换.特点：优点：测试时间短、同时测多组分、可测未知组分；而且，分辨能力高、具有极低的杂散辐射、适于微少试样的研究、研究很宽的光谱范围、辐射通量大、扫描时间极快.第12章：色谱法色谱法的发明和命名、色谱法原理 : P173-174 色谱系统的组成：分析对象、固定相、流动相气相色谱与液相色谱的区别 ：气相色谱法系采用气体为流动相(载气)流经装有填充剂的色谱柱进行分离测定的色谱方法。
物质或其衍生物气化后，被载气带入色谱柱进行分离，各组分先后进入检测器，用记录仪、积分仪或数据处理系统记录色谱信号。
高效液相色谱法是用高压输液泵将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，经进样阀注入供试品，由流动相带入柱内，在柱内各成分被分离后，依次进入检测器，色谱信号由记录仪或积分仪记录。
气相色谱和液相色谱优缺点：1、气相色谱采用气体作为流动相，由于物质在气相中的流速比在液相中快得多，气体又比液体的渗透性强，因而相比液相色谱，气相色谱柱阻力小，可以采用长柱，例如毛细管柱，所以分离效率高。
2、由于气相色谱毋需使用有机溶剂和价格昂贵的高压泵，因此气相色谱仪的价格和运行费用较低，且不易出故障。
3、能和气相色谱分离相匹配的检测器种类很多，因而可用于各种物质的分离与检测。
特别是当使用质谱仪作为检测器时，气相色谱很容易把分离分析与定性鉴定结合起来，成为未知物质剖析的有力工具。
4、气相色谱不能分析在柱工作温度下不汽化的组分，例如，各种离子状态的化合物和许多高分子化合物。
气相色谱也不能分析在高温下不稳定的化合物，例如蛋白质等。
5、液相色谱则不能分析在色谱条件下为气体的物质，但却能分离不挥发、在某溶剂中具有一定溶解度的化合物，例如高分子化合物、各种离子型化合物以及受热不稳定的化合物(蛋白质、核酸及其它生化物质)。
色谱系统组成及各部分作用： 载气、进样、温控、分离、检测 (P176) 温控的作用：P178色谱柱：填充柱（不锈钢；直径2～6mm；柱长0.5 ～ 10m.填充固定相，根据相似相溶的原则选择）、毛细管柱（玻璃或石英；直径0.1 ～ 0.5mm；柱长10 ～ 100m.没有填料，内壁涂一层固定液膜或吸附剂）（P177）。
检测器：热导检测器(TCD)、氢火焰离子化检测器(FID)（P197）色谱图（P175）、定性分析、定量分析：第11章：阴影法与纹影法阴影法原理、反映的参数 :密度梯度==》光线折射偏转,导致光偏转，适用范围可压缩流体。
反映折射率二阶导。
（P160）阴影法装置：阴影图像简单识别：？纹影原理、两对成像（？）、反映的参数：光强反映折射率的一阶导数。
（P161）纹影法装置：纹影图像简单识别：？透射式、反射式对比：P(162)第8章：LDV与PIV多普勒现象 :波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低。
双光束系统原理（干涉条纹的理解）、方向模糊性解决 :?激光多普勒测速(LDV)的优点和缺点 :LDV优点：非接触式测量、干扰少，精度最高、无需标定、测量分辨率高、动态响应好、可扩展2D、3D ；LDV缺点：成本高、单点测量、需要示踪粒子.粒子图像测速(PIV)原理、系统组成：查问区、相关法原理 :?示踪粒子要求、双激光、粒子衍射 :示踪粒子要求： 粒子直径 、直径小跟随性好、直径大光散射强 、密度与流体接近、球形最佳、散射性好。
双激光为了获得两个不同时间的像？。
粒子衍射，粒子典型直径：10μm 、放大率M 0<1 、像素典型尺寸：5～10μm 、衍射光斑直径： 02.44(1)S d M F λ≈+、典型值：6 μm 、实际直径：d τ≈ PIV 优缺点、激光安全 ：PIV 优点：非接触测量、可测速度场、干扰少，精度高 。
PIV 缺点：添加示踪粒子、透明流道、流体、需要尺寸标定。
激光致盲、实验注意事项：摘掉手表及金属饰物、确定紧急停止激光器、不在疲劳时使用、采取适当防护措施、所有人员方位确认、移动前确认光路 。
注意点：测量区物体、两相流、多相流 、颗粒不均匀 、蒸汽凝结 、叶轮、水面 发现大粒子后立即停止测量，去除大粒子。
第6章：CCD 基础及图像处理CCD(电荷耦合器件)原理：光电转换、电荷存储、电荷转移、电荷检测CCD彩色获得原理及其缺点 :光圈、景深，以及相互影响关系 :曝光时间: 曝光时间长会线性增加图像亮度，同时造成拖尾增益、白平衡 :全局增益： Gain、对所有信号等比例放大（变亮），但噪声也被同时放大。
普通相机中，表现为ISO(感光度)可调。
支路增益：R Gain,G Gain,B Gain 、对单路信号放大，该路噪声也被放大。
普通相机中，表现为白平衡调节。
高速摄像及其要求：帧率高（帧率高：>128fps ）、曝光时间短（冻结图像）。
第4章：压力测量技术压力单位、种类 :Pa, bar, atm, kgf/cm2；绝对压力、表压、真空度；应变式压力计与压阻式压力计应变式压力计原理(P45)、测量电路：单臂桥路、半桥差动、全桥差动；温度补偿压阻效应、(扩散型)压阻式传感器及其特点：(即优点：灵敏度高、误差较小、简单方便，不用接线等、、、、、)压电效应、压电材料种类（P48）:压电效应;压电材料受力发生机械变形，内部将发生极化现象，并在表面产生电荷。
压电传感器及其特点：特点；电荷少、内阻大、漏电（边界漏电、导线电流）压电传感器的漏电影响:无法测静态压力、不可静态标定（压电式最严重的缺陷）压电传感器优缺点 :优点：体积小，重量轻、简单可靠，工作温度高、灵敏度高，线性好、测量范围宽(100MPa)、动态响应好，常测动态压力、无电源，减少噪声缺点：无法测静态压力、需要信号放大、仪表高输入阻抗、定期动态标定、电缆影响大（固定、干燥、绝缘）压阻式传感器：优点：体积小（Φ1.8～2mm）、灵敏度高、测量范围宽（109Pa）、动态性好（数千Hz）、准确度高（0.02～0.2）、重复性好，频带宽。
缺点：温度影响大、非线性、灵敏系数不稳定，受方向影响。
应变式压力计特点：优点：结构简单，使用方便、工艺成熟，价格便宜、性能稳定，灵敏度高(相对)、测量速度快，可静态、动态测量。
缺点：受温度影响大、灵敏系数小、尺寸较大、粘贴导致应变传递差传统（弹簧管压力计、液柱式压力计）方法的弱点：动态性差、非电信号，不易记录、远传、准确度低。
第3章：温度测量技术温标：经验温标、热力学温标、国际温标热电阻原理、电阻温度系数、热电阻分度表？？：物体电阻随温度变化而变化热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。
它的主要特点是测量精度高，性能稳定。
其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。
原理；热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加（或减小）这一特性来进行温度测量的。
热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。
热电阻材料、类型、接线制：铂、铜、半导体；装配、铠装、铂膜；两线制、三线制热电效应、热电偶原理：（P37可以理解为Seeback效应）热电偶四大定律及其应用 :标准热电偶、热电偶分度表 :补偿导线及其要求、冷端补偿 :补偿导线：在一定温度范围内，其热电特性与被连接的热电偶的热电特性相接近的连接导线，称为该热电偶的补偿导线。
补偿导线的作用：(1) 将热电偶参考端从温度波动的地方(t n )延伸到温度稳定的地方(t 0)。
(2) 节省贵金属材料补偿导线注意点：只能与相应型号热电偶配套 + 与热电偶连接处温度必须相同 + 在规定温度范围使用(一般0~100℃) + 存在正、负之分.冷端温度补偿器原理：根据电桥平衡原理，让电桥在20ºC (或0℃)时达到平衡，当偏离20ºC 时，电桥输出)20,(n AB t E 根据中间温度定律)20,()20,(),(t E t E t t E CD n CD n CD =+辐射测温原理、辐射测温的最大障碍 :热电阻温度计的特点：优点：应用范围广，性价比高。
稳定性好，准确度高，便于远传，无需冷端补偿。
灵敏度高，输出信号大。
铂电阻稳定、准确、互换性好，可用作基准仪表。
缺点：需要电源；自热现象，影响测量精度；测温上限不能太高，铂电阻上限低于1000 ℃。
热电偶 ：目前应用最广泛的测温手段 ；精度高、简单方便、便宜、响应快、电信号使用中注意： 选型及分度表匹配 ；冷端补偿 ；补偿导线 ；降低传热误差 ；动态性第2章：热分析热分析技术、TG 、DTA 、DSC 方法的基本概念、基本原理 ：热分析是在程序温度控制下测量物质的物理性质与温度关系的一类技术 。
热分析法的核心就是研究物质在受热或冷却时产生的物理和化学的变迁速率和温度以及所涉及的能量和质量变化.TG ;1786年英国人Wedgwood 在研究粘土时测得了第一条热重曲线，观察到粘土加热到“暗红”时出现明显的失重，这就是热重法的开始.DTA; 差热分析法由法国科学家Le Chatelier 在1887年首次提出。
他第一次使用热电偶测温的方法研究粘土矿物在升、降温过程中热性能的变化。
