工业检测技术无损检测之射线.ppt

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1、无损检测技术,射线检测,1 原理,2 设备,3 新技术,射线检测基本原理,基本原理,射线透过被测物体时，缺陷部位和正常部位对射线的吸收能力不同，因而透射过物体的射线强度不同。利用感光胶片检测投射光线的强弱，以提供被测物体缺陷的信息。,X-射线生成,X-射线生成,阴极通入电流发热，产生电子流,电子流被加在两极之间的高电压加速，撞向阳极靶，产生X射线。,真空的作用减小电子束飞行中的动能损失,阳极靶（耐高温钨）的冷却,射线本质,X-射线是由于电子减速作用而产生的电磁辐射,X-射线减速谱,最小波长,最大能量波长,总辐射能量,能量强度正比于管电流、管电压和阳极材料原子序数,管电压影响,X-射线穿透能力取

2、决于电子从阴极飞往阳极的速度，与管电压直接相关。管电压越高，辐射强度越高，波长越短。,提高管电压，可提高射线管的转换效率,管电流影响,管电流决定飞往阳极电子流的大小。管电流增加，则X射线辐射强度在原有波长下相应增加。,射线的衰减特性,射线通过物体时，会造成能量的减弱，原因是物质对射线的吸收和散射。,射线透过无缺陷物体强度：,衰减系数,射线的衰减系数,射线衰减主要原因：受物质对射线的吸收效应、散射效应以及电子对生成的影响。,衰减系数吸收系数散射系数电子对生成系数,射线的吸收光电效应,原理：,射线通过物体时，其光子与物体原子相互作用，光子被吸收，原子中的电子被释放出来，称为光电子。,射线的吸收电子

3、对生成,光子能量大于1.02MeV的射线（高能射线）通过物质时，除了产生光电效应外，还产生电子对，导致射线能量减弱。,射线的散射康普顿散射,非弹性散射，非干涉散射,光子和物质中的自由电子发生碰撞后，一部分能量传给电子，波长变长。电子被射出，而光子被散射。,与物质的原子序数有关，轻原子的电子束缚较弱，散射强，而重原子（原子序数大）物质的散射较弱。,射线的散射汤姆逊散射,弹性散射，干涉散射,光子和物质原子中束缚较紧的电子发生碰撞时，将与整个原子交换能量。因为原子质量比光子大很多，所以散射光的频率变化很小。,种衰减效应与光子能量关系,射线透过无缺陷物体强度：,射线透过缺陷强度：,两者的强度比：,射线

4、检测原理,物质的半值厚度,半值厚度d1/2（或半衰减层）定义为射线强度衰减一半的物质厚度。用以直观描述射线的穿透力。,由,有,不同物质的半值厚度,X-射线检测技术,X-射线检测系统的构成：,X-射线管,被检测物体,感光部件,感光部件荧光屏,适用于辐射能量小的情况。能量的增加会导致不清晰度的增加，X-射线对金属屏照射后产生电子流,优点：快速、不用暗室、便宜,原理：射线-光线-电子流-加速到阳极-缩小的图像,感光部件胶片,结构：双面覆有AgBr（溴化银乳剂层）材料原理：在射线照射下，乳剂层主要成分溴化银因光化作用分解成银和溴，射线越强，分解银越多。经显影后形成可见的（黑色）金属银。定影-将未感光的

5、溴化银粒子溶解掉。缺点：使用复杂、价格高优点：精确检测、资料保留,感光部件底片的黑度,反映底片的透光程度，定义为：,I0原有可见光强度I透过底片的可见光强度,D=11/10光线透过D=21/100光线透过,提高黑度有利于增大有无缺陷部位的反差，从而提高照相灵敏度。,底片黑度与曝光量的关系,黑度曲线,感光部件增感屏,作用：提高底片黑度分类：荧光增感屏和金属增感屏。原理：荧光增感屏荧光物质钨酸钙吸收X-射线并变成荧光，增加胶片的感光。金属增感屏X-射线对金属屏照射后产生电子流，增加胶片的感光。,成像质量,射线检测对被测工件内部缺陷的识别取决于底片的成像质量。成像质量越高，缺陷越容易识别。,成像质量

6、-对比度和清晰度,首先保证清晰度,成像质量对比度,定义：,两个不同黑度S1和S2之间的对比度定义为：,对比度越大，对缺陷识别越清楚,提高对比度的措施：弱射线金属（铅）增感屏高清晰度检测,成像质量内部不清晰度,不清晰原因：内部不清晰 度和几何不 清晰度,内部不清晰度Ui-光线散射原因，包括增感屏引起的散射。,弱射线：零点几毫米强射线：几毫米,成像质量几何不清晰度,成像质量几何不清晰度,定义,几何不清晰度-影响因素,小射线源，d,大焦距，a,问题：a越大，射线强度越低，曝光时间越长，从而降低检测效率、散射线增加。,减小被测工件与胶片之间距离，b,此外：,减小胶片颗粒度,加重金属增感屏,射线照相灵敏

7、度,指底片上所能发现的工件中沿射线穿透方向上最小缺陷的尺寸。不能反映工件厚度对透照质量的影响。,绝对灵敏度,相对灵敏度,所能发现的工件中沿射线穿透方向上最小缺陷的尺寸与透照工件厚度的百分比。,灵敏度测量方法-象质计,金属丝象质计,结构：塑料薄膜内包金属丝,使用方法,放在工件靠近射线源一侧，能在底片上显示出的金属丝反映投射的灵敏度,使用象质计注意问题,放在工件靠近射线源侧-说明远离胶片侧的相应大小缺陷也能在底片上反映出来。,若放在胶片一侧，则必须经过对比实验，参考灵敏度。而且要放在胶片边缘部。,每张底片原则上都必须放象质计，否则无法确定底片是否合格，无法评价缺陷。,X-射线照相质量分为3级：,交

8、流检测设备-应用领域,射线检测,造船,管道,一般钢结构,射线照相灵敏度影响因素,照相灵敏度,透照反差,胶片反差,工件厚度差,射线硬度,焦点大小,焦距大小,散射线多少,胶片种类,显影程度,底片黑度,增感屏种类,射线检测实际应用技术,静态无几何图像放大检测技术,静态带几何图像放大检测技术,动态无几何图像放大检测技术,光源-工件距离大（700mm）、工件-胶片距离小。,静态无放大检测技术,将胶片贴在工件上以减小几何不清晰度,静态无放大检测技术实例,工件,支架：简单三角架、多方向可调支坐,静态放大检测技术,优点：放大照相法可以发现更细小缺陷。,缺陷的放大倍数：b/a,不同焊缝和工件检测方式,国家标准：

9、GB3323-87铜熔化焊对接接头射线照相和质量分级,焊缝透照方式分为：,纵缝透照法、环缝外透法、环缝内透法双壁单影法、双壁双影法,不同焊缝和工件检测原则,平板对接焊缝一般采用垂直透照，为发现沿波口缺陷，可沿波口方向透照。,角形焊缝沿分角线方向透照,管件对接焊缝,工件射线检测实例分析,焊接压力容器，两节筒体和两个封头对接焊成,检测部位：环形焊缝（1-15、31-45）进行100%检测纵环交叉焊缝部位（16-17、23-24）+一个 20%抽查纵焊缝X-321，检测0-1、6-7段，占28%纵焊缝X-322，检测0-1、7-8段，占25%,检测长度：220mm,应用举例-汽车工业,应用举例-航空

10、航天工业,应用举例-钢架结构,应用举例-工业阀门,应用举例-铸件检测,应用举例-军用设备,应用举例-工业阀门,应用举例-底片实例1,应用举例-底片实例2,应用举例-底片实例3,射线检测设备 CI-1000,160kV微聚焦高频系统监视屏/CCD摄像系统5轴程控支撑调整系统用户工作站,Anode Voltage:75 kVAnode Current:250 micro AmpsX-ray Control:Digital ControlField of View:6”DiameterMaximum Board Size:18”x 27”Board handling device:X Y table

11、Magnification:25X 200XImage Viewing:14”CRT MonitorOPTIONSThermal PrinterWindows NT based Image Analysis Software 17 SVGA Monitor,射线检测设备,X射线分析系统 MA-5,160/225/320kV5轴可调支撑变速调节杆图像处理软盘存储可选,X射线分析系统 MA-6,160/225/320kV5轴可调支撑变速调节杆图像处理软盘存储可选,160/225/320kV5轴可调支撑变速调节杆图像处理软盘存储可选,X射线分析系统 MA-7,X光线计算机成像技术-原理,射线源和探测

12、器固定在同一机架上，进行同步扫描。每扫描一次，取一组数据，物体转动一个角度。信号处理，完成CT图像重建,X-ray computed tomography(CT),X-ray computed tomography(CT),X光线计算机成像技术-特点,数字X射线检测技术,可产生物体内部特性的精确图像,可检测物体几何尺寸和材料特性,数字成像技术,与各种数字成像技术兼容,三维图像，不存在前后缺陷重叠问题,检测精度高，适于自动检测,检测范围宽：100mm 5m（火箭发动机）,CT技术-应用范围,复杂铸件（气缸盖等）,火箭发动机中的电子束焊缝、火箭燃料,飞机机翼铝焊缝,涡轮叶片（可发现0.25mm气孔

13、或夹杂物）,导弹发动机（可发现直径3mm气孔，灵敏度0.12%）,印刷电路板、电子组件,核反应堆管道、核燃料组件,CT技术与数字照像技术比较,数字射线照相技术：阀门结构不清楚，难以辨别零件装配关系,CT-技术：图像清晰度非常高，零件结构和装配关系清楚。,CT技术的应用范围,缺陷检测传统的NDT应用,组件检查检查组件中不同零件及其安装关系,材料特性制造过程中和以后检查材料样本的结构,结构特性检查实验条件（负荷、环境）下的结构响应,缺陷分析分析缺陷原因，指导设备拆卸或破坏实验,测量尺寸物体二维或三维截面尺寸,反向设计用CT数据生成CAD模型，设计和制造备件,X光线CT技术应用实例,X光线CT技术应

14、用实例,图中示出：利用CT技术可以清楚地检测识别出实验电机中心孔处的裂纹，这种裂纹用射线照相技术不能检测出。,X光线计算机成像(CT)设备,系统型号：ICT1500射线能量：9 MV物体直径：1500 mm图像尺寸:2048X2048像素尺寸：0.73 mm分辨率:1.0 mm尺寸精度:0.15 mm,X光线计算机成像(CT)设备,系统型号：ICT2500射线能量：15 MV物体直径：2500 mm图像尺寸:2048X2048像素尺寸：0.22 mm分辨率:3.0 mm尺寸精度:0.25 mm,X光线计算机成像(CT)设备,特殊CT技术-锥光仪原理,特殊CT技术-锥光仪设备,特殊CT技术-锥光仪图形,特殊CT技术-锥光仪图形,