管道環(huán)焊縫數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)探析

張樹(shù)勇

摘 要：科技的發(fā)展給工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)領(lǐng)域帶來(lái)了新型的技術(shù)和方法，X射線檢測(cè)技術(shù)就是其中的一種。X射線與滲透檢驗(yàn)，射線檢驗(yàn)等檢測(cè)方法被人們大量的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，為工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)提供了快速有效的手段。與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相比較，新型數(shù)字射線技術(shù)具有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)焊接行業(yè)，這種方法能夠有效的檢測(cè)出管道焊接縫的質(zhì)量是否合格，其檢測(cè)成像也十分清晰，為人們改進(jìn)成品質(zhì)量提供了依據(jù)。文章主要介紹了數(shù)字X射線檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)良性能及特點(diǎn)，并列舉了目前用于射線檢測(cè)的主要設(shè)備，最后還分析了成像的影響因素，旨在擴(kuò)大這一新技術(shù)的推廣和應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：檢測(cè)設(shè)備；成像效果；噪聲影響

1 新型射線檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

X射線檢測(cè)給管道環(huán)焊縫質(zhì)量檢測(cè)帶來(lái)了極大的便利，其檢測(cè)方法也在向科技化方向演變。X射線檢測(cè)技術(shù)實(shí)際上就是一種光波技術(shù)，主要是利用光能穿透和照射物體作為基本操作原理，這種光波與普通的光線有所區(qū)別，由于射線所散發(fā)出的光學(xué)粒子具有極大的能量，所以，它可以穿透物質(zhì)表面，反映出物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的缺陷，其檢測(cè)結(jié)果要通過(guò)一定的媒介來(lái)呈現(xiàn)出來(lái)，包括開(kāi)始的射線檢測(cè)結(jié)果都反映在膠片上，膠片成像的缺點(diǎn)顯而易見(jiàn)：不方便圖像的保存與使用。隨著科技的發(fā)展，檢測(cè)成像手段也越來(lái)越先進(jìn)，新型的數(shù)字化射線檢測(cè)技術(shù)逐漸替代了傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，檢測(cè)的結(jié)果也不必局限于膠片成像，取而代之的是數(shù)字化圖像存儲(chǔ)手段，對(duì)于檢測(cè)的過(guò)程也更為自動(dòng)化和智能化。在管道環(huán)焊接檢測(cè)過(guò)程中，數(shù)字X射線檢測(cè)方法具有較大的優(yōu)勢(shì)：首先，采用數(shù)字化手段使得檢測(cè)圖像的成像質(zhì)量大為提高，提高了成像的準(zhǔn)確性，避免了資源的浪費(fèi)；其次，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用延長(zhǎng)了檢測(cè)設(shè)備的使用年限，檢測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的處理和存儲(chǔ)方式，更方便了圖像修改和刪減；再次，X射線檢測(cè)設(shè)備的成像介質(zhì)不再使用膠片，極大的降低了成本消耗，也避免了膠片所引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題；最后一點(diǎn)，由于檢測(cè)結(jié)果的數(shù)字化技術(shù)處理，使檢測(cè)圖像的傳輸變得更加容易，也方便了人們對(duì)于資源的共享與評(píng)價(jià)，拓寬了問(wèn)題的解決途徑，提高了問(wèn)題的解決效率。

2 常見(jiàn)的射線檢測(cè)機(jī)器的特點(diǎn)和性能介紹

2.1 基本檢測(cè)條件

適用于管徑≥500mm；其靈敏度優(yōu)于2.0%，而探測(cè)器的空間分辨率是0.127mm；探測(cè)器的成像分辨率是1024×1024；系統(tǒng)的分辨率≥3Lp/mm；同時(shí)沿焊縫的最大動(dòng)態(tài)掃查速度是2m/min；X射線管電壓是40～225kV；圖像的灰度等級(jí)是4096。

2.2 設(shè)備使用方法

將可以開(kāi)合的爬行軌道由焊縫的一側(cè)把它固定于管道上，射線探測(cè)器在電機(jī)驅(qū)動(dòng)之下沿著焊縫進(jìn)行掃查，同步工作恒電位的X射線機(jī)在管內(nèi)，射線探測(cè)器把接收到的射線變成了電信號(hào)，通過(guò)電子掃描，數(shù)據(jù)采集及分析軟件的處理后得到和焊縫射線所掃查一樣的圖像，用在焊接的質(zhì)量評(píng)判以及電子檔案的存儲(chǔ)當(dāng)中。

2.2.1 X射線機(jī)

X射線機(jī)是一種應(yīng)用于工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域的常見(jiàn)檢測(cè)設(shè)備，按照檢測(cè)對(duì)象的不同可以分為軟射線和硬射線兩種類型。該種設(shè)備在選用時(shí)要尤其注意以下兩項(xiàng)指標(biāo)的考慮：其一，成像焦點(diǎn)。由于設(shè)備聚焦的效果不同，在選擇時(shí)要盡量考慮實(shí)際測(cè)量的效果需要，對(duì)于成像范圍大，精確度要求不高的檢測(cè)可以采用焦點(diǎn)較大的設(shè)備，但對(duì)于成像效果有細(xì)節(jié)性要求的檢測(cè)就必須選用焦點(diǎn)集中的測(cè)試儀器。其二，由于圖像成圖的清晰度需要以光源的持續(xù)性和穩(wěn)定性作為前提，在選用設(shè)備時(shí)，要盡可能注意其電壓變化幅度，并選擇性能可靠的儀器。

2.2.2 面陣探測(cè)器

常見(jiàn)的X射線檢測(cè)儀器還包括面陣探測(cè)儀。其主要由于分辨率高和探測(cè)范圍廣的特性而備受企業(yè)青睞。在焊接檢測(cè)時(shí)，要注意儀器的成像分辨率是否符合檢測(cè)要求。

2.2.3 成像設(shè)備和信息處理設(shè)備

X射線探測(cè)設(shè)備的一端要與信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備和成像設(shè)備相連接，以便與將收集到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為實(shí)際觀測(cè)圖像，后期的成像質(zhì)量在很大程度上取決于射線數(shù)據(jù)收集的情況，因此，為了獲得高品質(zhì)的圖像，就要使用先進(jìn)的X射線探測(cè)系統(tǒng)。目前，已經(jīng)有不少?gòu)S商不致力于高分辨率的射線接收儀器的研發(fā)，以求達(dá)到更好的成像效果。收集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)圖形成像處理將成像信息傳輸?shù)阶罱K的信息處理設(shè)備中，通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)備的專業(yè)程序?qū)D像信息加以收集，整理和分析，進(jìn)而形成科學(xué)的檢測(cè)結(jié)果，使檢測(cè)結(jié)果更為具體化。圖像在收集后要進(jìn)行一定的修改和清晰度處理，數(shù)字圖像處理設(shè)備在此環(huán)節(jié)發(fā)揮了重要的作用。在圖像后期處理環(huán)節(jié)，需要使用一些圖像處理技術(shù)進(jìn)行加工和改良，使最后呈現(xiàn)的圖像效果更加有助于數(shù)據(jù)的分析和判斷。

3 制約檢測(cè)成像效果的條件

3.1 設(shè)備本身特點(diǎn)對(duì)于成像效果的影響

面陣成像儀在檢測(cè)時(shí)由于其具有非接觸性和成像率高的使用特點(diǎn)，使得其在使用過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)也可能是造成成像效果不良的主因。設(shè)備使用時(shí)，要想保持最終成像的效果就必須在管道檢測(cè)時(shí)與被測(cè)物拉開(kāi)距離，但由于管道是有彎曲弧度的，這樣就會(huì)使測(cè)量設(shè)備和管道之間產(chǎn)生距離不均等的情況，為此，要采取有效的補(bǔ)救措施例如距離校正模型來(lái)防止檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)誤差。

3.2 系統(tǒng)噪聲對(duì)成像質(zhì)量的影響

3.2.1 光量子噪聲

光量子的噪聲是依賴像元點(diǎn)于整個(gè)曝光時(shí)間內(nèi)所吸收光子數(shù)多少，它由X射線光子的分布所引起。平板探測(cè)器內(nèi)，光量子的噪聲服從于泊松的分布，這個(gè)是平板探測(cè)器內(nèi)主要噪聲源之一。選用高密度的材料使軟射線過(guò)濾，運(yùn)用鉛質(zhì)的窗口來(lái)限制好主射線束的面積，對(duì)工件的被檢測(cè)區(qū)域外表面的實(shí)行具有效屏蔽作用，選用恒壓的射線源，使曝光時(shí)間內(nèi)避免射線輻射的波動(dòng)，能夠有效的減少散射線影響，使光量子的噪聲降低。

3.2.2 電噪聲

圖像在采集過(guò)程中，存在隨機(jī)噪聲干擾圖像質(zhì)量，包含電阻、電容噪聲及放大器的噪聲、漏電流、勢(shì)阱噪聲等所引起散粒噪聲。運(yùn)用大容量的硬件圖像采集卡來(lái)加速信號(hào)處理輔助軟件的處理技術(shù)，可使電噪聲降低，同時(shí)也使圖像速度及質(zhì)量提高。計(jì)算機(jī)的圖像處理技術(shù)可以分成時(shí)域法、頻域法。時(shí)域法是直接處理好圖像當(dāng)中的像素，比如對(duì)比度的增強(qiáng)、銳化圖像的邊界、增強(qiáng)圖像的灰度等，明顯提高了圖像的分辨率；頻域法是在圖像變換基礎(chǔ)上，不用直接處理像素，而用高通、低通的濾波和圖像的連續(xù)疊加技術(shù)作為主要的處理方法。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字X射線檢測(cè)技術(shù)是一種新型的光波檢測(cè)技術(shù)，目前主要應(yīng)用于對(duì)于工業(yè)和醫(yī)療產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)，該項(xiàng)技術(shù)是以數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展作為依托，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的改良，而且，其檢測(cè)功能還在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)中。在管道環(huán)焊接縫檢測(cè)環(huán)節(jié)中，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了檢測(cè)的精確度，而且還大大的節(jié)約了檢測(cè)成本，實(shí)現(xiàn)了焊接檢測(cè)領(lǐng)域的科技化和智能化。

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