无损检测新技术-数字X射线检测技术简介

1999年第20卷第1期华　北　工　学　院　学　报V ol.20　N o.1　1999 (总第65期)JOURNAL OF NORTH C H I NA INSTITUTE OF TEC HNOLOGY(Sum N o.65)文章编号:1006-5431(1999)01-0049-05数字式X射线成像无损检测技术陈树越,路宏年　(华北工学院电子信息工程系,山西太原030051)摘　要:　目的　讨论数字射线成像技术在国内外的发展.方法　根据目前国内外数字射线成像技术的发展,着重讨论X射线转换屏和CCD相机在成像系统中的地位,以及数字图像处理在该领域的应用.结果　X射线转换屏在成像质量上起着非常重要的作用;采用增加CCD内的累积电荷量和多帧叠加可以提高信噪比;数字图像处理技术在改善X射线图像上是不可缺少的.结论　数字射线成像技术在无损检测和评估方面将有很好的发展前景.关键词:　数字式射线照相;无损检测;图像增强;图像恢复中图分类号:　T G115.281 文献标识码:A0　引　言自从1895年伦琴首次发现X射线以来,X射线就被广泛应用于医学、工业技术和科学研究等领域,利用X射线的无损检测(NDT)技术是其重要应用之一.最初的X射线无损检测方法是胶片照相法,目前这种最原始的成像方法仍然占有主导地位,其原因包括以下几个方面:①高质量胶片可存贮的信息量大,可达到很高的空间分辨率;②根据检测要求可以选择胶片参数,如宽容度和颗粒度等;③人们具有长期使用胶片所积累的经验;④可以用数字化设备,如激光扫描仪和计算机接口的相机等,将胶片的黑度转化为数字化图像.如ARCU SⅡ型AGFA扫描仪可扫描的胶片尺寸为255mm×205mm,动态范围最大为12bits.但是,胶片照相并不能满足实时成像、实时检测与评估的要求,这是其最主要的缺点.而且,由于胶片照相需要高质量的胶片,因此成本高.在胶片的保存和管理上,又受保存年限的限制并且不象电子档案那样易于管理.本世纪50年代X射线像增强管和电视监视器的产生,出现了电视屏直接观察法,它是实时成像的先导.至目前为止,利用X射线的无损检测方法有许多,如荧光透视法、工业X射线电视法、闪光射线照相法、数字式射线照相法、射线实时成像、线扫描成像、自动射线照相法(Auto radiog raphy)、立体成像、背散射检测法(Backsca tter Detection)、计算机层析技术等等(亦用于其它射线检测).随着计算机的发展,在图像的获取、分析和存贮上,包括图像质量的改善、图像重建、自动分析和识别以及数字图像存贮技术,都有很大进展.数字式X射线成像技术是在计算机技术的基础上发展起来的,并且具有很大的发展潜力,通过使用高灵敏度的CCD相机和X射线转换屏,可实现高质量的无损检测,其动态范围可达到3000以上,空间分辨率可达25lp/mm,厚度灵敏度可达0.1%或更高[1].而基于真空管的X射线实时成像系统,其动态范围低于250,因此,反差灵敏度很低,难用于对小缺陷的检测.使用像增强管的视频相机系统,其空间分辨率只有大约(3～4)lp/mm,并且存在图像畸形和阴影.数字式X射线成像技术不使用胶片,而是利用可与计算机接口的CCD相机将X射线转换屏上的可见光转换成数字图像,然后对图像自动分析和识别,大大提高了检测效率,并将所建立的图像档案存贮于光盘上,这对X射线的无损检测和评估具有十分重要的意义,并将成为今后的发展趋势[2].现就作者曾从事的实际工作作一评述.收稿日期:1998-06-08　作者简介:陈树越(1963-),男,副教授,博士生.1　数字式X 射线成像技术数字式X 射线成像系统可有两种结构形式[1],如图1、图2所示.该系统的主要组成部分是X 射线到可见光的转换屏和CCD 相机,其性能直接影响成像质量.图1的结构是通过反射镜用CCD 相机获取图像,反射镜防止了X 射线对CCD 相机的直接照射所造成的噪声增大和缩短CCD 相机寿命的影响,这种结构形式可对视场大小进行调节,因此可以满足对较大试件的检测.图2的结构用光纤直径为(6～16)μm 的光纤耦合,将可见光转换屏与CCD 相机进行直接耦合,而不需要镜头,其等效数值孔径优于使用透镜转像,但有不可变视场的缺点.1X 射线源;2准直;3物体;4不透明层;1X 射线源;2准直;3物体;4X 射线闸门;5可见光转换屏;6X 射线与光防护罩;5X 射线防护罩;6可见光转换屏;7X 射线防护7防护罩;8反射镜;9C CD 相机8光纤耦合器;9CCD 相机;10X 射线与光防护; 11不透明层图1　使用反射镜的数字式X 射线成像系统[1]图2　使用光纤耦合的数字式X 射线成像系统[1]性能优良的X 射线转换成像屏在数字式X 射线成像系统中起着非常重要的作用,可以说它是系统成像质量的瓶颈.目前已有许多种,包括不同材料和结构形式的屏,可应用于从低能到MeV 以上的高能X 射线检测.使用真空管的图像增强器系统是较早的一种实时成像系统,只有(3～4)lp /mm 的空间分辨率,后来在使用CCD 相机的实时成像系统中,使用较多的是多晶荧光屏来作为从X 射线到可见光的转换屏,这种屏由荧光物微晶粒与有机粘合剂混合并涂于塑料衬板而成,由于成像过程中粒子间光的散射,使其空间分辨率降低.而玻璃屏(如铽玻璃屏、硫氧化钆屏等)不存在这一问题.新型闪烁晶体可以提高X 射线的转化效率,高密度的玻璃闪烁体能够改善X 射线的衰减损失率,提高空间分辨率和信噪比,它比通常所用的颗粒状荧光屏更为优越,它所产生的光比磷光体的光更强.在玻璃屏中,硫氧化钆屏对X 射线的转换率比铽玻璃屏要高,使用它时,空间分辨度可达(12～13)lp /m m,但在高能X 射线下,由于二次散射其空间分辨率不超过3lp /m m.几年前,美国加利福尼亚Law rence Liv ermo re 国家实验室研究人员研制出密度为 3.75g /cm 3的铽激活硅酸钆玻璃屏[13]在150kV 射线能量下,空间分辨率可达(20～25)lp /mm ,在9M eV 射线能量下达到2lp /m m .加利福尼亚Lockheed 公司无损检测实验室研制的新型玻璃纤维闪烁屏[12]可大大提高对X 射线的吸收,并且可降低余辉和二次散射的影响.尤其是在1M eV 以上的高能X 射线下对降低二次散射提高空间分辨率能够起到一定的效果.这种屏比硫氧化钆屏的空间分辨率更高,可达到20lp /mm ,反差灵敏度为0.2%～0.5%,在1M eV 以上的X 射线下空间分辨率为3lp /m m,密度范围在(2.85～ 3.83)g /cm 3之间,以图1和图2两种方式工作.该公司通过美国空军W right 实验室利用光纤闪烁屏(Fiber -optic Scintillato r )研制的半自动高分辨率实时成像检测系统[14],在对飞机构件中的腐蚀50华　北　工　学　院　学　报1999年第1期和裂纹等缺陷以及涡轮发动机和复合材料的缺陷检测中取得了很好的效果,对一件较大的飞机构件可在(10～30)s 内完成检测.但是,该检测系统仅限于低能X 射线的条件,对大型构件的高能X 射线高分辨率的实时成像系统目前尚未见报导,而在高能下成像屏的空间分辨率在很大程度上影响整个检测系统的成像质量.目前,CCD 技术已取得很大发展,具有大规模像元的科学级数字CCD 相机,图像规格包括1024×1024×12bits ,2048×2048×12bits ,3072×2048×12bits 和4096×4096×12bits 像元数,有些成像面的面积可达2000mm 2或更高,可直接与闪烁屏配合使用,也可以通过光纤耦合或标准镜头连接使用.使用这种相机,可获得极高的分辨率,几乎与胶片接近.CCD 的动态范围是在一个CCD 像元中满势阱电子容量与阱底噪声电子之比,因此希望CCD 像元中满势阱电子多,而阱底噪声电子少.若CCD 满势阱容量为85000个电子,阱底噪声电子为17,由此计算出的动态范围是5000 1,与此相应地由于材料密度或厚度引起的最大反差灵敏度为0.02%,完全可以满足工业检测的需要.表1给出了三种型号的CCD 相机的性能,我们目前使用的CCD 相机是PX L 6300型,这种相机可由软件设置不同的读出速率、冷却温度和增益,并且像元多、暗电流极小.表1　三种型号的CCD 相机的性能型号T homso n Tekt ro nix PX L 6300格式(像元数)1024×10242048×20483072×2048像元尺寸/μm 219×1924×249×9满势阱电子数e29000023500085000读出噪声/e152817读出速率/(kPix els s -1)200500500～2000(可软件选定)暗电流/(e /Pix el s -1)16.6 1.00.012A /D 转换bits141212冷却温度/℃-45-40-5～-45(可软件选定)在简单的CCD 系统中,CCD 经快速扫描后传输出来,如果传输给电视系统,一般曝光时间为每帧33m s ,也可以经A /D 变换电路转化成数字量存储、显示和处理.对于一般的CCD 相机,通常在给定的曝光时间内所产生的电子数达不到满势阱电子,并且成像中的噪声很高,如行、场的同步抖动噪声、热噪声、量化噪声等.而读出放大器的噪声是随CCD 的扫描速率而增加的.如果要检测被检物厚度或密度的微小变化,那么就应增加光量子的数量,在CCD 内增加有用电子的数量提高信噪比.因此,在提高成像质量上,可以采用增加CCD 内的累积电荷量,增加曝光来改善噪声特性.另外一种提高成像质量的方法是采用多幅叠加,可以连续采集十几幅到几百幅的图像进行叠加(可由软件或硬件实现),它能够将信噪比提高N 倍(N 为叠加幅数),以改善图像质量.但是,在叠加时,只有当每帧中的像元达到或接近满势阱时才有效,否则应当采用延长曝光时间来积累电荷.另外,用模拟叠加比用数字叠加所获图像的精度更高,因为数字叠加有量化误差的影响.这些方法在满足实时性要求的情况下,对提高成像质量是很有效的.2　X 射线检测中的数字图像处理技术在60年代早期,人们就开始研究射线检测中的图像处理技术,从60年代中期至70年代,首先应用图像处理算法来解决医学成像检测问题.这些算法在其它射线检测领域中也是非常实用的.在70年代后期至80年代初期,随着胶片图像数字化设备的发展及微处理器的不断成熟,射线检测的数字图像处理技术取得了很大的进展.到80年代中期,在获取图像的途径上,全面开发了胶片数字化系统和数字射线成像技术,并使其得到了实际应用,数字化射线检测已占到了总检测量的26%[3].在此期间,主要的问题是如何获得高分辨率的灰度图像.人们从电视系统中可获得的数字化图像阵列达到了1024×102451(总第65期)数字式X 射线成像无损检测技术(陈树越等)52华　北　工　学　院　学　报1999年第1期×8或×10bits.随着超大规模集成电路的发展,大大提高了计算机的运算速度、存贮容量和显示分辨率,而半导体CCD器件的发展又为数字式射线检测技术注入了新的活力,使相机像元可达4096×4096×12bits或更高,并具有极高的信噪比,在此期间图像处理算法也层出不穷.使得此项技术出现了飞跃发展.图像增强技术是使处理过的图像看上去比未处理的图像更加能够显示图像的固有特征,它可以改善人或机器对一幅图像的视觉效果.目前还没有一种准则来定义所谓“优质图像”效果,这是因为还没有一种统一的图像增强的理论来衡量所谓“优质图像”,这必须根据某种准则对实际对象采取不同方法.在对射线检测的图像进行处理时,由于所检测的缺陷类型、位置、尺寸、成像条件不同等诸因素的影响,造成图像的视觉效果是千差万别的,因此,图像增强技术是针对对象的处理技术.一般来说,图像增强技术可用来处理图像对比度低、灰度分布不均或椒盐噪声、量子起伏噪声等等.在图像增强技术中,常用点处理技术,如灰度反转、灰度拉伸、按函数要求的直方图修正等等.另外,还通过参考某像素邻域的灰度来校正该像素的灰度.如果有噪声的像素位置是已知的,那么就可以对其邻域像素来加权平均来取代该噪声的灰度.而实际上,这种信息一般是未知的,因此,这种平均化方法可以用掩模窗去处理整幅图像,这种运算是用窗与图像进行卷积,因此,可在空间域或频率域中处理,这种中值滤波的方法对噪声的处理往往是有效的[4].对于射线检测中的图像增强,一般来说,下列几种方法是很有效的:(1)图像的灰度拉伸和直方图均衡可以扩展图像的动态范围,提高对比度;(2)多帧采集后经叠加和平均可以消除随机噪声,提高信噪比;(3)高通滤波来突出图像中缺陷的细节;(4)对比度和亮度的调节,以及伪彩色处理可以改善视觉效果.通过上述4种处理可以改善图像质量,即能够提高图像的对比度、清晰度和降低噪声[5].数字图像恢复技术起始于60年代末,到达70年末期已经形成较为成熟的一门图像处理技术.美国科学家H C Andrew s和B R Hunt对本领域发展作出了杰出的贡献[6].图像恢复的方法有许许多多,其中有两种最基本的方法,即逆滤波法和维纳滤波法.两种方法相比,逆滤波法更为直接、简单,但它的最大缺点是容易出现病态解,若出现这种情况,则恢复出来的效果极差.为克服这种现象,B R Hunt建议[7]事先研究一下光学传递函数是否存在零点,若有零点则对其进行校正,则可获得较好的效果.维纳滤波恢复则不会出现病态解,但需要计算噪声和信号的功率谱,因此计算量较大.B R Hunt指出[7],有75%的图像恢复问题可以用这两种最简单办法来解决,而剩下的25%的恢复问题需用其它方法.图像恢复即为从降质图像中估计恢复图像原貌的过程.图像恢复包括消除以下两个方面的图像降质因素:(1)系统降质因素,如光学散焦、大气湍流和运动模糊.在射线检测中的系统降质因素,有由于射线源尺寸有限大小造成的图像几何不清晰度以及由于试件缺陷方位与射线方向有一定偏角造成的几何畸变等;(2)由于噪声所引起的图像统计规律上的降质因素,如量子起伏噪声、射线散射噪声和量化噪声等.在射线检测中,散射线对图像的降质是最为突出的因素之一.在图像恢复过程中为消除这两种形式的降质因素所设计的滤波器通常是相冲突的,因为消除随机噪声一般是低通过程,因此很难保证图像的细节(通常含有较强的高频成份)信息不受损失.因而,高性能的滤波器是这两方面的合理折衷.图像恢复的质量在很大程度上取决于以下两方面的因素:(1)成像系统建模应尽可能准确,包括对系统的线性与非线性分析和系统空间频率响应移变性的分析,用理论和实验方法确定各个环节以及系统的点扩展函数,另外还要考虑到系统统计规律所引起的降质因素,如研究随机噪声的统计特征,设计滤波器类型和参数;(2)根据观察者或视觉系统确定图像质量准则.针对射线成像系统的图像恢复方法,很重要的一个环节是确定系统点扩展函数(PSF),它反映了成像系统的传递函数,即系统的特性.而决定点扩展函数因素主要来源于两个方面:一方面射线源的有限尺寸造成的几何不清晰度和射线方向与缺陷存在的夹角造成的几何畸变及图像灰度分布的不均匀性;另一方面则是由于散射线对成像质量的影响.使得成像系统的对比度和清晰度降低.对于这两方面所造成的图像降质的恢复问题从70年代就开始了研究[8,9].对于高能X 射线检测,散射影响是最突出的因素.目前,在高能X 射线下的图像恢复研究已取得较好的效果[10,11],但针对不同对象和条件的图像恢复问题有待进一步研究和探索.参考文献:[1]　Bueno C ,Barker M D .H igh -reso lutio n dig ita l radiog ra phy a nd thr ee -dimentio na l computed tomo g raph y [C ].X -RayDetector Phy sics Applications Ⅱ,SPIE,V ol 2009:179～191.[2]　Berg er H .T rends in Radio lo gic N D T [J].M a teria l Eva luation,N ov ,1994,1248～1251.[3]　Dwy er ⅢS J .Radiog ra phic imag e pro cessing [J ].Dig ita l Imag e Processing ,SPIE ,V ol 528:134～136.[4]　Hua ng T S .A fast tw o -dimension media n filtering alg o rithm [J ].IEEE T rans .o n Acoustics ,Speech ,a nd Sig nalPr ocessing ,ASSP-27,1979,(1):13～18.[5]　Burch S F.Dig ita l enhancem ent o f v ideo imag es fo r N D T [J].N D T International,1987,20(1).[6]　Anddr ews H C ,Hunt B R .Dig ital Image Restora tio n [M ].Englew ood Ciffs ,N T :Prentice -H a ll ,1979.[7]　Hunt B R.Imag e r estor atio n.Digital Imag e Pr ocessing T echniques [C ].Edited by Ekst rom.M P,Academic PressInc,1984.[8]　Hunt B R.Intro duction to Resto ra tion and Enha 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)Abstract :　Aim To discuss the dev elopm ent of digital radiog raphy in interna tiona lity .Methods According to the dev elo pm ent of digital radiog raphy,to analy se chiefly the func-tion of X-ray-to-ligh t co nv erters and CCD cam eras in the imaging system ,and the applica-tion of digital imag e processing in the field .Results X -ray -to -lig ht conv erter plays an im-por tant ro le o n image quality .To increase the accum ulated charg es in CCD and multiframesuperposition can improv e signal-noise ratio.Digita l image processing is necessa ry fo r im-prov em ent imag e quaeity o f X-ray radiog raph.Conclusion Digital Radiog raphy will dev el-o pe w idely in non -destructiv e testing and evaluatio n .Key words :　digital radiog ra phy;no n-destructiv e testing;imag e enhancem ent;imagerestoration 53(总第65期)数字式X 射线成像无损检测技术(陈树越等)。

《装备维修技术》2021年第8期—263—X 射线数字成像检测技术在航空产品上的应用陈明飞（中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，黑龙江 哈尔滨 150066）X 射线成像检测技术，本质上属于无损检测的主要方式，能够动态性从多个角度对飞机零部件缺陷实施全方位的观察。

而X 射线检测技术在航空制造企业方面的具体应用，主要是使用胶片法，实施检查焊接件，铸件等材料的专业化结构，该方法存在着检测效率偏低，检测成本比较高、会污染到环境等相关问题，所以在很大程度上无法适应航空制造企业迅速发展的基本需求。

随着科学技术的日益发展，X 射线数字成像检测技术作为新兴方法广泛被应用于航空领域。

很多飞机配件制造商开始重视高效性的检测工作，并与负责射线检测设备制造的企业展开深度友好的合作。

X 射线数字成像检测技术，能够高效准确的完成图像的优质化采集，以及图像的处理，达到信息传递的良好效果。

但数字检测这种技术，所获得的检测图像同常规胶片射线照相检测技术呈现出来的图像相比较而言，其特点明显有空间分辨率不够高，动态范围大的基本情况存在，致使在工业领域应用该技术受到不同程度的限制。

1 X 射线数字成像检测与传统胶片法检测能力对比1.1试验方案 X 射线检测技术是无损检测型技术，该技术不同于以往传统意义上的胶片法，可以全面提供铸件检测部位有没有缺陷存在，还能检测出缺陷的尺寸。

为进一步对比分析出X 射线成像检测技术和传统胶片法之间检测能力的差异性，可以选择不同检测系统，对X 射线数字成像检测技术与传统胶片法进行全方位检测，根据不同厚度下的钢，钛、铝合金试块，试验两种方法的灵敏度和不清晰度，从而更好的实施有效分析和深入性研究。

1.2试验情况分析 1.2.1灵敏度试验分析 依据钢、钛、铝合金灵敏度试验结果来看，以下几点是比较关键性的内容。

第一，利用胶片法实施检测灵敏度要比国军标A 级高出1级。

第二，数字成像检测系统灵敏度，整体上比国军标A 级高1～2级。

X射线数字成像技术在电力电缆现场检测中的应用随着城市建设的发展，电力电缆已成为城市输配电网络的主要载体。

造成电力电缆故障及非计划停运的主要原因包括外部原因、安装调试运行维护不到位、设计不当、设备老化等，其中外部原因已成为威胁电力电缆安全稳定运行的最主要原因。

而在施工现场，电力电缆一旦受到外力破坏，缺乏一种现场快速检测评价方法来准确评估电缆缺陷对电缆安全运行的影响。

X射线数字成像技术作为一种可以实时成像的无损检测技术，目前在GIS、套管、复合绝缘子缺陷检测方面得到了一些应用，亦可对电缆缺陷进行直观地可视化分析，快速准确地评估电缆缺陷程度，从而排除因外力破坏造成的电缆缺陷所带来的安全隐患，或者减少不必要的更换电缆造成的额外经济损失。

1电缆外力破坏X射线检测技术1.1 X射线数字成像技术介绍X射线数字成像技术是近年来发展起来的一种新型射线无损检测技术，相比于传统的胶片式检测方法，具有检测速度快、便携性强、检测灵敏度高、检测结果易于管理、现场辐射量小等优点。

X射线透过检测对象后经射线探测器将X射线检测信号转换为数字信号为计算机所接收，形成数字图像，按照一定格式存储在计算机内。

通过观察检测图像，根据工作经验和有关标准进行缺陷评定，可达到缺陷状态评价的目的。

电缆外力破坏X射线检测技术也是利用该原理，通过检测得到电缆某个截面结构信息，从而判断外力破坏程度，并结合其他电缆制造、运行、检验等相关知识，从而判断其危害性。

1.2 X射线成像检测工艺采用数字射线成像系统对电力电缆进行检测时，和一般射线探伤有所区别，其检测工艺以能够清晰区分电缆各层结构为准。

需要注意的是，由于不同型号或类型的数字射线成像板对射线敏感程度有所差异，故工艺参数需结合焦距变化进行一定的调整。

如采用美国Golden Engineering公司的XRS-3型便携式脉冲射线机和特别的非晶硅成像板对110kV电缆进行检测时，一般采用10个脉冲左右（焦距800mm时）。

5⼤⽆损检测技术之射线检测，射线检测原理、设备介绍是5⼤⽆损检测技术中的⼀种，通常聊到射线检测，⼤家⾃然会联想到医院的射线检测设备。

其实，它们便是应⽤了技术的产品。

为增进⼤家对射线检测的认识，本⽂将对射线检测、射线检测原理以及射线检测设备予以介绍。

如果你对检测、射线检测技术具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

⼀、射线检测射线检验通常简称为：RT，是⽆损检测⽅法的⼀种。

当强度均匀的射线束透照射物体时，如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异，它将改变物体对射线的衰减，使得不同部位透射射线强度不同。

这样，采⽤⼀定的检测器(例如，射线照相中采⽤胶⽚)检测透射射线强度，就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等，从⽽完成对被检测对象的检验。

射线检验常⽤的⽅法有X射线检验、γ射线检验、⾼能射线检验和中⼦射线检验。

对于常⽤的⼯业射线检验来说，⼀般使⽤的是X射线检验和γ射线检验。

⼆、射线检验原理X和γ射线的波长短,能够穿过⼀定厚度的物质，并且在穿透的过程中与物质中的原⼦发⽣相互作⽤。

这种相互作⽤引起辐射强度的衰减，衰减的程度⼜同受检材料的厚度、密度和化学成分有关。

因此，当材料内部存在某种缺陷⽽使其局部的有效厚度、密度和化学成分改变时，就会在缺陷处和周围区域之间引起射线强度衰减的差异。

如果⽤适当介质将这种差异记录或显⽰出来，就可据以评价受检材料的内部质量。

X射线检验和γ射线检验,基本原理和检验⽅法⽆原则区别,不同的只是源的获得⽅式。

X射线源是由各种、电⼦感应加速器和直线加速器构成的从低能(⼏千电⼦伏)到⾼能(⼏⼗兆电⼦伏)的系列，可以检查厚⾄ 600mm的钢材。

γ射线是放射性同位素在衰变过程中辐射出来的。

三、射线检测设备(⼀)X射线机⼯业射线照相探伤中使⽤的低能X射线机，简单地说是由四部分组成：射线发⽣器(X射线管)、⾼压发⽣器、冷却系统、控制系统。

当各部分独⽴时，⾼压发⽣器与射线发⽣器之间应采⽤⾼压电缆连接。

按照的结构，X射线机通常分为三类，便携式X射线机、移动式X射线机、固定式X射线机。

X射线无损检测的应用及发展趋势摘要：X射线无损技术在各个领域的产品缺陷检测中得到了广泛应用，对于我国各类产品及材料的质量检测具有非常重要的效用。

在以后的产品材料检测中，应尽量与计算机技术相融合，由此使X射线无损检测技术实现自动化，进而提高X射线无损检测技术应用水平，为我国的材料检测提供更优质的技术支撑，并同时对材料质量进行高效管控。

关键词：X射线；无损检测；应用1X射线无损检测原理当辐射入射在物体表面上的时候，物质原子和入射光子便会产生相互作用，这时射线强度会因吸收、散射等原因而不断被弱化。

强度降低程度完全与材料衰减系统和穿透厚度有较大的关系。

如被穿透物其存在局部缺陷，而其与构成缺陷类的材料相比衰减系统是存在差别的，局部区域与相邻区域间所形成的透过射线强度会各有不同，存在较大的差异性，通过这些差异性可以判定所检测的物体是不是存在缺陷。

射线穿透过被检测对象以后，由此生成一幅射线强度分布潜像。

在被检测对象背面安放一个检测仪，可获得此潜像的投影，通过相应的技术处理以后，便能够将潜像转变成人肉眼能够看到的一幅二维平面图。

2X射线无损检测方法分类2.1 X射线照相法X射线在穿透被照对象时，存在缺陷的位置其吸收射线的能力和基体都是有所不同的，例如：空隙中有空气那么其射线吸收能力会比基体吸收能力低很多，因此，无缺陷位置处的X射线强度比有缺陷位置处的射线强度低。

对于存在缺陷的位置需要使用更多X射线粒子，由此造成在X射线胶片上产生黑度面积非常大的一幅缺陷图。

缺陷检测最终结果与被检材料的性质、缺陷的厚度有较大的关系。

2.2 实时成像检测借助真空管中的X射线敏感荧光屏将无法看到的X射线图转化成可见的光子图像，之后借助光电阴极把可见光子转变成与之相适的电子，再利用数千eV电压来对电子进行加速，同时将其聚焦在荧光显示屏上，最终形成经过好几十倍增强后的可见光图像。

然而通过图像增强器所输出的可以人肉眼看到的光图像是无法直接用来观察的，必须用摄像机将经由图像增强所形成的光信号转变成电信号，之后利用电缆将图像传送至计算机系统当中，同时对图像做相应的处理以后再上传到显示器屏幕上，以让检测人员可以对图像进行观察和分析[2]。

X射线的无损检测技术一前言无损检测方法是利用声、光、电、热、磁及射线等与被测物质的相互作用,在不破坏和损伤被测物质的结构和性能的前提下,检测材料、构件或设备中存在的内外部缺陷,并能确定缺陷的大小、形状和位置。

无损检测的技术有很多，包括：染料渗透检测法、超声波检测法、强型光学检测法、渗透检测法﹑声发射检测法，以及本文介绍的x射线检测法。

X射线无损探伤是工业无损检测的主要方法之一,是保证焊接质量的重要技术,其检测结果己作为焊缝缺陷分析和质量评定的重要判定依据,应用十分广泛。

胶片照相法是早期X射线无损探伤中常用的方法。

X射线胶片的成像质量较高,能够准确地提供焊缝中缺陷真实信息,但是,该方法具有操作过程复杂、运行成本高、结果不易存放且查询携带不方便等缺点。

由于电子技术的飞速发展,一种新型的X射线无损检测方法“X 射线工业电视”已应运而生,并开始应用到焊缝质量的无损检测当中。

X射线工业电视己经发展到由工业CCD摄像机取代原始X 射线无损探伤中的胶片,并用监视器(工业电视)实时显示探伤图像,这样不仅可以节省大量的X射线胶片,而且还可以在线实时检测,提高了X射线无损检测的检测效率。

但现在的X射线工业电视大多还都采用人工方式进行在线检测与分析,而人工检测本身存在几个不可避免的缺点,如主观标准不一致、劳动强度大、检测效率低等等。

x射线无损探伤计算机辅助评判系统的原理可以用两个“转换”来概述:首先X射线穿透金属材料及焊缝区域后被图像增强器所接收,图像增强器把不可见的X射线检测信息转换为可视图像,并被CCD摄像机所摄取,这个过程称为“光电转换”;就信息量的性质而言,可视图像是模拟量,它不能被计算机所识别,如果要输入计算机进行处理,则需要将模拟量转换为数字量,进行“模/数转换”,即经过计算机处理后将可视图像转换为数字图像。

其方法是用高清晰度工业CCD摄像机摄取可视图像,输入到视频采集卡当中,并将其转换为数字图像,再经过计算机处理后,在显示器屏幕上显示出材料内部缺陷的性质、大小和位置等信息,再按照有关标准对检测结果进行等级评定,从而达到焊缝焊接质量的检测和分析。

数字化X射线照相检测技术作者：高超来源：《硅谷》2011年第07期摘要：主要研究数字化X射线照相检测技术。

首先介绍X射线检测，接着引出数字化X 射线成像检测技术，对其基本原理以及DR系统的组成做较为详细的介绍；然后介绍DR探测器的工作原理；最后简要介绍CR检测技术并将DR检测技术和CR检测技术进行比较，从而得出DR检测技术在无损检测和评估方面将有很好的发展前景。

关键词： DR；射线成像探测器；射线检测；无损检测中图分类号：TG115.28文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0410013－010 引言从1895年德国物理学家伦琴首次发现X射线到现在的110多年的时间里，利用X射线进行检测已经有百余年的历史。

如今X射线已被广泛应用于医学，工业和科学研究等许多领域。

在2009年英国伦敦科学博物馆举办的过去百年内最具意义，能够改变世界的十项发明评选活动中，X射线的发明位居榜首，由此可以看出X射线的发明对人类有着巨大的贡献。

X射线是一种波长很短，频率很高的电磁辐射，X射线检测原理是利用X射线具有较强的穿透能力，穿透被测物的射线带有反映被测物内部结构的信息，通过射线强度的变化来检测与评判材料或工件内部各种宏观或微观缺陷的性质，大小和分布情况。

在工业中，X射线可用来进行探伤，但是长时间受X射线辐射会对人体造成伤害。

X射线可激发荧光，使气体电离，使感光乳胶感光，所以可用电离计，闪烁记数器或感光乳胶片等检测；晶体的点阵结构对X射线能够产生显著地衍射作用，X射线衍射法已成为研究晶体结构和各种缺陷的重要手段。

在X射线无损检测中，数字化X射线照相检测（Digital Radiography，简称DR）技术已经获得了广泛的应用。

为射线实时成像检测和实现待测工件的自动化定量检测与评估提供了有效的手段，DR的基础是射线成像技术，DR检测技术不仅仅指单个系统和单项技术，广义的指整个具有数字图像处理功能的射线成像系统。

X 射线数字成像检测技术图像灵敏度影响因素发表时间：2020-09-24T11:03:21.990Z 来源：《科学与技术》2020年14期作者：杨绍辉郝兵吕益良丁卫良许珊珊[导读] 探讨了X射线数字成像检测技术优点、射线衰减规律、图像灵敏度，杨绍辉，郝兵，吕益良，丁卫良，许珊珊洛阳中信成像智能科技有限公司，河南洛阳 471000摘要: 探讨了X射线数字成像检测技术优点、射线衰减规律、图像灵敏度，以及图像灵敏度的影响因素分析，为X射线数字成像检测技术系统选型和在实际检测应用中的参数选择提供建议。

关键词:X射线数字成像检测技术; 射线衰减规律; 图像灵敏度;X射线数字成像检测技术指使用X射线敏感设备直接检测穿透检测工件的X射线，然后通过光学技术、电子技术和数字图像处理技术将图像传输在显示设备上，不使用传统X射线胶片。

随着计算机技术的发展，功能强大的图像处理软件和X射线数字成像探测器不断涌现，X 射线数字成像检测技术已经广泛应用于工业产品的无损检测。

作为一项很有发展前途的无损检测技术，无材料消耗、高效性、储存方便、低成本和数字图像可交换性等特点，逐渐成为开发和研究的方向。

广泛应用于航天、航空、军工、压力容器、汽车、长输管线、电子电力等行业，为国民经济建设作出了重大贡献。

1 X射线数字成像检测技术的主要优点有：1.1数字图像处理技术可以对获得的数字图像进行各种有效的处理，使得图像质量达到检测评价要求。

1.2数字图像的动态范围较大，在获得X射线数字成像检测图像后，可以对数字图像做各种灰度变换处理。

1.3在X射线数字成像系统中，X射线能量利用率高，可以有效的减少检测时射线的照射剂量，只要检测图像的信噪比达到要求，可以使用比较低的照射剂量，在图像显示的过程中可以通过灰度调节将损失的对比度调整过来。

1.4获得图像的时间短，可达 10 帧/秒。

1.5随着计算机网络的发展，数字图像的通信已经非常容易实现.在检测时，将不同的X射线数字成像设备连在一起，可以方便地在无损检测机构的各个部门之间或者在不同单位之间相互传送，以便检测人员再评价时中使用，大量的数字图像可以由计算机海量存储器来保存。

1、X射线的发现：1895年，伦琴在做实验时偶然发现了一种尚未为人所知的射线。

他发现这种射线的穿透能力很强，可以穿透千页书、2～3厘米厚的木板，甚至可以穿透肌肉照出手骨轮廓。

这留下了一张经典的照片，底片上清晰的呈现出他夫人的手骨像，手指上的戒指也清清楚楚。

2、X射线的产生：当高速运动着的电子被物质截制时，电子的运动速度急剧减小，根据电磁场理论，运动电荷的状态变化时，必须伴随有电磁效应，电子原有一部分或全部动能就会转换成另一种能量，以电磁波的形式辐射，此即韧致辐射。

在射线探伤法中，X射线是在一定的条件下，由阴级射出的高速电子撞击阳极金属靶发生韧致辐射效应而产生的。

常规的X射线发生装置如下图所示1-高压变压器 2-钨丝变压器 3-X射线管4-阳极5-阴极 6-电子 7-X射线3、X射线的性质X射线与可见光在本质上完全相同，但X射线的光子能量远大于可见光，所以在性质上它们又存在明显的不同。

X射线的主要性质可以归纳为下列几个方面：(1)在真空中以光速直线传播，不受电场或磁场的影响；(2)在媒质界面可以发生反射、折射，但其反射、折射与可见光有很大差别。

对于常见的媒质，X 射线不能产生可见光那样的镜面反射，因为媒质界面对它来说太粗糙了，X射线从一种媒质进入另一种媒质时也将发生折射，但折射率几乎就等于1；(3) X射线也可以发生干涉、衍射现象，但由于X射线的波长远小于可见光的波长，所以干涉、衍射现象只有对极微小的孔、狭缝等才能观察到；(4)与可见光不同，X射线人的眼睛是不可见的，并且它能穿透可见光不能穿透的物体（即对可见光是不透明的物体）。

短波长的X射线称为硬X 射线，其光子的能量大，穿透物体的能力强；较长波长的X射线称为软X射线，其穿透物体的能力较弱；(5)当X射线作用于物体时，将与物体发生复杂的物理作用和化学作用。

它可使物质原子发生电离、使某些物质发出荧光、也可能产生光化学反应等；(6)具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，损害生物组织，危及生物器官的正常功能4、X射线的应用X射线可以用于医疗诊断、晶体分析、工业探伤等多种领域。