工業(yè)CT發(fā)展及應(yīng)用課件

工業(yè)CT的發(fā)展及應(yīng)用工業(yè)CT的發(fā)展及應(yīng)用1一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的比較二、工業(yè)CT基本原理三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用工業(yè)CT的發(fā)展及應(yīng)用一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的比較工業(yè)CT的發(fā)展及應(yīng)用2１、航空、航天等工業(yè)中精密工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的測(cè)量及其缺陷的檢測(cè)；２、

兵器工業(yè)中對(duì)彈藥填充密度的檢測(cè)和武器關(guān)鍵部件的質(zhì)量檢查；３、汽車工業(yè)中對(duì)關(guān)鍵零件的無(wú)損檢測(cè)；４、鋼鐵工業(yè)中產(chǎn)品的在線監(jiān)控和質(zhì)量檢測(cè)；工業(yè)CT技術(shù)廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：１、航空、航天等工業(yè)中精密工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的測(cè)量及其缺陷的檢測(cè)；3

5、鋼鐵工業(yè)中產(chǎn)品的在線監(jiān)控和質(zhì)量檢測(cè)；６、油鉆探中對(duì)巖芯的評(píng)估，鉆桿和管道的探傷；７、地質(zhì)、考古中對(duì)樣品的評(píng)估；８、海關(guān)對(duì)違禁、走私物品的檢查。

工業(yè)CT技術(shù)廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域5、鋼鐵工業(yè)中產(chǎn)品的在線監(jiān)控和質(zhì)量檢測(cè)；工業(yè)CT技4一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的比較

１、技術(shù)指標(biāo)側(cè)重的差異

工業(yè)CT更強(qiáng)調(diào)空間分辨率、密度分辨率２、射線能量范圍的差異

工業(yè)CT中射線的能量從十至數(shù)百千伏３、結(jié)構(gòu)上的差異工業(yè)CT中被測(cè)工件亦作掃描運(yùn)動(dòng)４、檢測(cè)范圍的差異一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的比較１、技術(shù)指標(biāo)側(cè)重的差異5４、檢測(cè)范圍的差異

工業(yè)ＣＴ可完成：1.

缺陷檢測(cè)、定位與特性描述2.

各部件相對(duì)位置的確定3.確定物體的密度梯度，評(píng)價(jià)均勻性4.

定量分析5.

動(dòng)態(tài)在線檢測(cè)而醫(yī)學(xué)ＣＴ僅能完成其中１．２．兩項(xiàng)檢測(cè)一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的比較４、檢測(cè)范圍的差異工業(yè)ＣＴ可完成：一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的6射線穿透物體強(qiáng)度衰減遵從比爾定律：I=I0e－μl其中I――射線穿透物體后的強(qiáng)度；I0

――射線入射端初始強(qiáng)度；μ――射線穿過(guò)不同物質(zhì)的衰減系數(shù)l――穿透物體的長(zhǎng)度二、工業(yè)CT基本原理射線穿透物體強(qiáng)度衰減遵從比爾定律：I=I0e－μl7

首先探測(cè)器測(cè)量射線透過(guò)物體的強(qiáng)度變化（即探測(cè)器計(jì)數(shù)和的變化），然后輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)CT圖像重建運(yùn)算，重組出被檢測(cè)部位的橫斷面圖像，即獲得該層上下無(wú)重疊、對(duì)比度很高的清晰圖像。

工業(yè)CT工作原理二、工業(yè)CT基本原理首先探測(cè)器測(cè)量射線透過(guò)物體的強(qiáng)度變化（即探測(cè)器計(jì)數(shù)和的變8工業(yè)CT工作原理圖二、工業(yè)CT基本原理工業(yè)CT工作原理圖二、工業(yè)CT基本原理9ＣＴ圖像不存在重疊與模糊，靈敏度比透視高出一、兩個(gè)數(shù)量級(jí)之多。

CT與一般透視照相比較葉片陶瓷型芯臘模斷層圖葉片透視圖二、工業(yè)CT基本原理ＣＴ圖像不存在重疊與模糊，靈敏度比透視高出一、兩個(gè)數(shù)10CT的五種掃描方式第一代掃描

樣品源平移平移同步平移探測(cè)器圖2一代CT掃描旋轉(zhuǎn)180oCT的五種掃描方式第一代掃描樣品源平移平移同步平移探測(cè)器圖11CT的五種方式掃描第二代掃描

旋轉(zhuǎn)12o/次源

樣品探測(cè)器平移平移同步圖3二代掃描CT的五種方式掃描第二代掃描旋轉(zhuǎn)12o/次源樣品探測(cè)12CT的五種方式掃描第三代掃描圖4三代掃描源樣品探測(cè)器旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)樣品CT的五種方式掃描第三代掃描圖4三代掃描源樣品探測(cè)器旋轉(zhuǎn)旋13CT的五種掃描方式第四代掃描

固定環(huán)行探測(cè)器樣品放射源圖5四代掃描旋轉(zhuǎn)CT的五種掃描方式第四代掃描固定環(huán)行探測(cè)器樣品放射源圖514CT的五種掃描方式第五代掃描圖6鋼管在線檢測(cè)系統(tǒng)輻射源探測(cè)器管道CT的五種掃描方式第五代掃描圖6鋼管在線檢測(cè)系統(tǒng)輻射源探測(cè)15圖像顯示圖像輸出圖像存儲(chǔ)源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采傳電路總控制單元主計(jì)算機(jī)管理控制數(shù)據(jù)校正圖像重建處理分析探測(cè)器系統(tǒng)源系統(tǒng)開關(guān)被測(cè)工件機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)工業(yè)CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件圖像顯示圖像輸出圖像存儲(chǔ)源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采傳電路總控制單元探測(cè)器系16工業(yè)CT系統(tǒng)的主要組成：１．源系統(tǒng)(X射線、伽瑪射線、加速器)２．探測(cè)器系統(tǒng)３．?dāng)?shù)據(jù)采傳系統(tǒng)４．機(jī)械掃描、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)5．圖像重建、分析系統(tǒng)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件工業(yè)CT系統(tǒng)的主要組成：三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件17X光機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)平移系統(tǒng)探測(cè)器北京優(yōu)聯(lián)思特公司X光機(jī)CT整機(jī)圖示X光機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)平移系統(tǒng)探測(cè)器北京優(yōu)聯(lián)思特公司X光機(jī)CT整機(jī)圖示18伽瑪射線源：常用60Co、137Cs。能量特定但強(qiáng)度小，掃描時(shí)間長(zhǎng)。Ｘ光機(jī)射線源：包含Ｘ光管、高壓電源、高壓控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。檢測(cè)時(shí)間短、圖象質(zhì)量高。直線加速器：包含加速管、高壓控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。適用于高密度、大工件的檢測(cè)。１．源系統(tǒng)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件伽瑪射線源：常用60Co、137Cs。能量特定但強(qiáng)度小，掃描19型號(hào)：MG452生產(chǎn)商：YXLON公司

X光機(jī)高壓X光機(jī)高壓控制器三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件型號(hào)：MG452X光機(jī)高壓X光機(jī)高壓控制器三、工業(yè)CT20２．探測(cè)器系統(tǒng)閃爍體光電倍增管探測(cè)器：輸出信號(hào)大，適用于射線源。閃爍體光電二級(jí)管探測(cè)器：探測(cè)器組合密度高、幾何效率高，目前最為常用。

氣體電離探測(cè)器：探測(cè)器之間一致性好，適用于三代掃描，但效率較低。三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件２．探測(cè)器系統(tǒng)閃爍體光電倍增管探測(cè)器：輸出信號(hào)大，適用于射21制造探測(cè)器所用管子三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件制造探測(cè)器所用管子三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件22３．?dāng)?shù)據(jù)采傳系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采傳系統(tǒng)是探測(cè)器和計(jì)算機(jī)之間的電路接口。這部分電路十分復(fù)雜，構(gòu)成了工業(yè)CT電子設(shè)備的主體。其中關(guān)鍵技術(shù)之一是Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。

三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件３．?dāng)?shù)據(jù)采傳系統(tǒng)數(shù)據(jù)采傳系統(tǒng)是探測(cè)器和計(jì)算機(jī)之間的23４．機(jī)械掃描、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械掃描系統(tǒng)包括：機(jī)械驅(qū)動(dòng)軸、試件轉(zhuǎn)臺(tái)、各種支架、底座、移動(dòng)控制系統(tǒng)（電機(jī)、編碼器、伺服放大器、移位控制板等）。三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件４．機(jī)械掃描、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械掃描系統(tǒng)包括：機(jī)械驅(qū)動(dòng)軸、24德國(guó)NEFF公司高精度直線轉(zhuǎn)動(dòng)單元三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件德國(guó)NEFF公司高精度直線轉(zhuǎn)動(dòng)單元三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件25數(shù)字伺服放大器、同步伺服電機(jī)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件數(shù)字伺服放大器、同步伺服電機(jī)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件26轉(zhuǎn)臺(tái)及平移系統(tǒng)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件轉(zhuǎn)臺(tái)及平移系統(tǒng)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件275．圖像重建、分析系統(tǒng)該部分硬件由系統(tǒng)主板、專用控制板、陣列處理器、顯示器、拷貝機(jī)等組成。軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件應(yīng)當(dāng)完成三個(gè)功能：設(shè)置和校正CT重建參數(shù)、控制掃描過(guò)程及實(shí)現(xiàn)CT數(shù)據(jù)同步采集、完成圖像重建。三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件5．圖像重建、分析系統(tǒng)該部分硬件由系統(tǒng)主板、專用28工業(yè)CT圖像重建運(yùn)算方法卷積濾波反投影法：μ(r,Φ)=∫oπ[P(x’,Q)*(x’)]dQ離散形式為：μ(r,Φ)=ΣP(Ka,Qi)δ(xcosQi+ysinQi-Ka)任意像素的衰減系數(shù):

P(xij,Qi)=δkijPk+l+δk+1ijPk其中K－－射線束編號(hào)δkij

δk+1ij－－內(nèi)插系數(shù)Ｐ－－投影線

工業(yè)CT圖像重建運(yùn)算方法卷積濾波反投影法：29重建圖像原理示意圖

由圖可見通過(guò)像素中心的所有投影線不一定正好落在像中心上，為了求取任意一個(gè)像素的衰減系數(shù)，必須對(duì)投影線坐標(biāo)進(jìn)行插值。重建圖像原理示意圖由圖可見通過(guò)像素中心的所有投30四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)

空間分辨率指ＣＴ圖像中能夠辨別最小物體的能力。以分辨黑白相間條形帶的對(duì)數(shù)，即每毫米線對(duì)數(shù)（ｌｐ／ｍｍ）表示。影響該參數(shù)的因素有掃描像素?cái)?shù)目大小、探測(cè)器準(zhǔn)直孔的寬度、采樣點(diǎn)間距、重建算法、機(jī)械系統(tǒng)精度、X射線管焦點(diǎn)大小或γ源活性區(qū)的大小、圖像數(shù)據(jù)校正與圖像重建算法等。四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)

空間分辨率指ＣＴ圖像中能夠辨別最31ICT-X01線對(duì)檢測(cè)圖像

上方是2.5LP/mm的圖ICT-X01線對(duì)檢測(cè)圖像

上方是2.5LP/mm的圖32四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)密度分辨率密度分辨率又稱為系統(tǒng)靈敏度，它表示能夠區(qū)分開的密度差別程度。利用圖像的灰度去分辨被檢測(cè)物的材質(zhì)，通常以密度變化的百分比（％）表示相互變化的關(guān)系。提高密度分辨率的方法主要是合理選擇源的能量，增加源的劑量，降低噪聲。

四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)密度分辨率密度分辨率又稱為系統(tǒng)靈敏33四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)密度分辨率與空間分辨率之間的關(guān)系在輻射劑量一定的情況下，空間分辨率與密度分辨率是矛盾的。密度分辨率越高，空間分辨率就越低，兩者之積為一常數(shù)。在同一密度分辨率的情況下，提高一倍空間分辨率就要減少1/2掃描像素寬度，而輻射劑量則要增加8倍。所以，最高空間分辨率與最高密度分辨率均是分別測(cè)到的，不可能在同一測(cè)試條件下兩者均得到最佳值。四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)密度分辨率與空間分辨率之間的關(guān)系在34四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)斷層厚度與空間分辨率密切相關(guān)，即斷層厚度愈薄時(shí)，得到的空間分辨率愈高。影響斷層厚度的主要因素有準(zhǔn)直器寬度、探測(cè)器孔的寬度、采樣點(diǎn)間距和重建算法等。四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)斷層厚度與空間分辨率密切相關(guān)，即斷層35四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)檢測(cè)范圍說(shuō)明能檢測(cè)的對(duì)象。如透射鋼的最大厚度、檢測(cè)工件的最大回轉(zhuǎn)直經(jīng)，檢測(cè)工件的最大高度或長(zhǎng)度，能檢測(cè)工件的最大重量等。它是區(qū)分工業(yè)ＣＴ大小的標(biāo)志。四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)檢測(cè)范圍說(shuō)明能檢測(cè)的對(duì)象。如透射36四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)掃描檢測(cè)時(shí)間指掃取一個(gè)斷層花在掃描、數(shù)據(jù)采集上的時(shí)間，它決定了掃描的速度。圖像重建時(shí)間指重建圖像所需時(shí)間。

四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)掃描檢測(cè)時(shí)間指掃取一個(gè)斷層花在掃描37輻射源的使用

X射線源：

能量大小、工作電壓、工作電流、出束角度、焦點(diǎn)大小等。γ源：種類如60Co、192Ir、137Cs，源強(qiáng)、活性區(qū)尺寸、直徑、長(zhǎng)度。高能直線加速器：

能量大小、出束角度、焦點(diǎn)尺寸等。這些參數(shù)都直接影響CT的檢測(cè)能力與檢測(cè)效率。四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)輻射源的使用四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)381.工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中的特點(diǎn)2.工業(yè)ＣＴ應(yīng)用實(shí)例Ａ）缺陷檢測(cè)Ｂ）尺寸測(cè)量Ｃ）結(jié)構(gòu)分析Ｄ）密度分布、底隙測(cè)量3.工業(yè)ＣＴ目前的主要研究課題Ａ）工業(yè)CT硬件系統(tǒng)的研究Ｂ）軟件技術(shù)

五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用1.工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中的特點(diǎn)五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的391.工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中的特點(diǎn)Ａ）定量、定位檢測(cè):給出被測(cè)工件的斷層掃描圖像，可以直觀的看到目標(biāo)細(xì)節(jié)的空間位置、形狀、大小，圖像容易識(shí)別和理解。Ｂ）高的密度分辨力:圖像密度分辨率可達(dá)到0.1%甚至更高。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用1.工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中的特點(diǎn)五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的40Ｃ）探測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍高:探測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)106以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于膠片和圖像增像器。Ｄ）數(shù)字化顯示:直接給出像素值、尺寸等物理信息；數(shù)字化圖像便于存儲(chǔ)、傳輸、分析和處理等。

五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｃ）探測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍高:探測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)106以上412.工業(yè)ＣＴ應(yīng)用實(shí)例Ａ）缺陷檢測(cè):

五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用

缺陷檢測(cè)方面最成功的應(yīng)用例證是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)。左圖是某設(shè)備上推進(jìn)器葉片的四個(gè)不同位置的斷層圖像，圖中可以清楚地看到在軸與葉片之間有縫隙及裂紋，該件已報(bào)廢。2.工業(yè)ＣＴ應(yīng)用實(shí)例五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用缺陷檢42氣孔和夾雜的測(cè)量五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用氣孔和夾雜的測(cè)量五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用43Ｂ）尺寸測(cè)量：利用工業(yè)ＣＴ得到的三維空間信息，同樣可用于驗(yàn)證產(chǎn)品尺寸或裝配情況是否符合設(shè)計(jì)要求。例如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片壁面尺寸的誤差不得超過(guò)0.1ｍｍ。檢測(cè)時(shí)先用實(shí)時(shí)成像功能完成主要缺陷檢測(cè)，而后在特定區(qū)域進(jìn)行ＣＴ掃描成像，準(zhǔn)確驗(yàn)證葉片尺寸。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｂ）尺寸測(cè)量：利用工業(yè)ＣＴ得到的三維空間信息，同樣可用于驗(yàn)證44

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)空心葉片的壁厚檢測(cè)

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)空心葉片的壁厚檢測(cè)

45Ｃ）結(jié)構(gòu)分析五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用對(duì)于體積小、價(jià)值高的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，要在不解剖構(gòu)件的情況下了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工業(yè)ＣＴ是一理想的手段。這一技術(shù)普遍被應(yīng)用于逆向工程中。Ｃ）結(jié)構(gòu)分析五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用對(duì)于體積小、價(jià)值高46五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｃ）結(jié)構(gòu)分析圖例為某燃燒器部件實(shí)物及透視圖和多層ＣＴ圖

五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｃ）結(jié)構(gòu)分析圖例為某燃燒器部件47Ｄ）密度分布、底隙測(cè)量

彈箭武器對(duì)裝藥質(zhì)量要求很高，除了要求對(duì)裝藥裂紋、縮孔、夾雜物等進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)外，還要求測(cè)量裝藥密度、彈底間隙，以保證彈藥使用的安全可靠。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｄ）密度分布、底隙測(cè)量彈箭武器對(duì)裝藥質(zhì)量要求很高，除了要48五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用密度分布圖示為某導(dǎo)彈藥芯的斷層圖像，以檢測(cè)藥的均勻性。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用密度分布49ICT—DY01密度測(cè)量結(jié)果

材料標(biāo)準(zhǔn)密度測(cè)量值誤差1有機(jī)玻璃1.17971.18363.3‰2膠木1.36411.36132.1‰3聚氯乙稀1.51951.51502.97‰ICT—DY01密度測(cè)量結(jié)果

材料標(biāo)準(zhǔn)密度測(cè)量值誤差1有機(jī)玻50五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用利用工業(yè)CT密度分辨率高的特點(diǎn)，可間接測(cè)量底隙。選擇合適的掃描層厚,對(duì)彈體的底部進(jìn)行斷層掃描，在斷層圖像中間藥的區(qū)域測(cè)量其密度的CT值，根據(jù)這一值變化的情況，來(lái)判斷是否有底隙并定量測(cè)量底隙的大小。底隙測(cè)量五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用利用工業(yè)CT密度分辨率高的特51彈藥檢測(cè)的密度精度低于5‰。圖為CT值與彈藥密度的關(guān)系曲線。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用圖22ＣＴ值于彈藥密度的關(guān)系曲線彈藥檢測(cè)的密度精度低于5‰。圖為CT值與彈藥密度的關(guān)系曲線52底隙測(cè)量曲線五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用底隙測(cè)量曲線五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用53五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用3.工業(yè)ＣＴ目前的主要研究課題Ａ）工業(yè)CT硬件系統(tǒng)的研究ａ高性能探測(cè)器的研制ｂ高能Ｘ射線CT、同步輻射源的CTｃ移動(dòng)式CTＢ）軟件技術(shù)ａ算法ｂ與物理有關(guān)的數(shù)學(xué)問(wèn)題五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用3.工業(yè)ＣＴ目前的主要研究課54五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ａ）工業(yè)CT硬件系統(tǒng)的研究高性能探測(cè)器的研制：適應(yīng)10KeV-15MeV射線能量范圍，高的密度分辨率及空間分辨率。高能Ｘ射線CT、同步輻射源的CT：主要用于大型或較重元素的材料檢測(cè)，需要高能Ｘ射線來(lái)完成。移動(dòng)式CT

：在檢測(cè)對(duì)象既不能移動(dòng)也不可破損情況下，移動(dòng)式CT有相當(dāng)?shù)臐摿?。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ａ）工業(yè)CT硬件系統(tǒng)的研究高性55五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｂ）軟件技術(shù)ａ．算法代數(shù)重建方法直接富里葉變換法linogras和Hankel變換法近年來(lái)，三維直接重建問(wèn)題已成為算法研究的主要課題。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｂ）軟件技術(shù)近年來(lái)，三維直接重56五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用ｂ．與物理有關(guān)的數(shù)學(xué)問(wèn)題

有限角度不完全數(shù)據(jù)成像技術(shù)三維成像技術(shù)

五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用ｂ．與物理有關(guān)的數(shù)學(xué)問(wèn)題有限57

由于Ｘ射線在某些方向不能透過(guò)樣品或不能得到該方向的投影數(shù)據(jù)，就必須進(jìn)行有限角度不完全數(shù)據(jù)的重建運(yùn)算。目前常用方法：

Clark-Plamer-Lawrence插值法Reeds-Shepp仿射變換法凸面投影法有限角度不完全數(shù)據(jù)成像技術(shù)五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用由于Ｘ射線在某些方向不能透過(guò)樣品或不能得到該方向的投影數(shù)58前兩種技術(shù)主要都是尋求一種坐標(biāo)變換，使不完備的投影數(shù)據(jù)在變換后的坐標(biāo)中達(dá)到完備，它們無(wú)需事先了解被檢樣品的性能。而凸面投影法是目前最常用的方法，其要點(diǎn)是通過(guò)已知數(shù)據(jù)，如樣品的尺寸和衰減系數(shù)范圍等，提出樣品性能的約束條件，用這些約束條件來(lái)修正人為假設(shè)的投影數(shù)據(jù)，通過(guò)反復(fù)迭代直到獲得滿意的ＣＴ圖像。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用前兩種技術(shù)主要都是尋求一種坐標(biāo)變換，使不完備的投影數(shù)據(jù)在變換59五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用三維成像技術(shù)

自ＣＴ廣泛應(yīng)用以來(lái)，三維成像一直是人們研究的課題，總體上可分為兩類：一類為直接研究從投影數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建稱為真三維重建技術(shù)。另一類是將多幅二維ＣＴ圖像疊堆出樣品的三維圖像，這實(shí)際上是一種顯示技術(shù)。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用三維成像技術(shù)自ＣＴ廣泛應(yīng)用以60五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用目前三維成像中以表面顯示法常用最常用。表面顯示法有三角網(wǎng)法、有限差分法、動(dòng)態(tài)彈性表面插入法等，基本都是利用有限的斷層數(shù)據(jù)得到更加接近實(shí)際的光滑物體表面。近年來(lái)出現(xiàn)的滑行環(huán)連續(xù)螺旋線掃描方式，可得到無(wú)間隙的螺旋狀掃描數(shù)據(jù)，這對(duì)三維顯示技術(shù)無(wú)疑提供了十分有利的條件。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用目前三維成像中以表面顯示法常用61從技術(shù)上說(shuō)，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算速度進(jìn)一步提高和存儲(chǔ)量的擴(kuò)大，ＣＴ圖像的處理技術(shù)會(huì)更加先進(jìn)；除探測(cè)器技術(shù)的不斷改進(jìn)對(duì)ＣＴ性能的提高起關(guān)鍵性的作用外，選用更有效的射線源、掃描方式是解決空間分辨率、密度分辨率與掃描時(shí)間三因素相互制約問(wèn)題的根本方法。

從技術(shù)上說(shuō)，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算速度進(jìn)一步提高和存儲(chǔ)量的擴(kuò)大，Ｃ62工業(yè)ＣＴ的歷史雖然僅有二十來(lái)年，但各種類型的商品化產(chǎn)品及實(shí)驗(yàn)室設(shè)備已達(dá)相當(dāng)數(shù)量。做為一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，工業(yè)ＣＴ近年在我國(guó)的需求量已呈逐年遞增的發(fā)展趨勢(shì)，尤其在國(guó)防、軍工行業(yè)，需求急劇增加。這為工業(yè)ＣＴ的研究、開發(fā)提供了一個(gè)大好的發(fā)展機(jī)遇。

工業(yè)ＣＴ的歷史雖然僅有二十來(lái)年，但各種類型的商品化產(chǎn)品及實(shí)驗(yàn)63北京優(yōu)聯(lián)思特公司已研制的幾種ＣＴ機(jī)型ICT－B01伽瑪射線ICT－DY01伽瑪射線彈藥檢測(cè)機(jī)ICT－X01X射線小型工業(yè)CT機(jī)ICT－X02X射線通用型北京優(yōu)聯(lián)思特公司已研制的幾種ＣＴ機(jī)型ICT－B01伽64ICT－B01工業(yè)CT設(shè)備ICT－B01工業(yè)CT設(shè)備65ICT－X01X射線工業(yè)CT設(shè)備ICT－X01X射線工業(yè)CT設(shè)備66彈藥檢測(cè)工業(yè)CT（ICT—DY01）彈藥檢測(cè)工業(yè)CT（ICT—DY01）67X射線工業(yè)CT（ICT－X02）X射線工業(yè)CT（ICT－X02）68現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、控制現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、控制69ICT－X02掃描圖像ICT－X02掃描圖像70航天推進(jìn)器動(dòng)作筒航天推進(jìn)器動(dòng)作筒71葉片的DR透視圖

葉片的DR透視圖72

葉片的陶瓷型芯和蠟?zāi)５膱D像

葉片的陶瓷型芯和蠟?zāi)５膱D像73石油巖芯的斷層圖像石油巖芯的斷層圖像74電機(jī)的斷層圖電機(jī)的斷層圖75汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的斷面汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的斷面76導(dǎo)彈藥芯斷面導(dǎo)彈藥芯斷面77電纜斷層圖像電纜斷層圖像78工業(yè)CT的發(fā)展及應(yīng)用工業(yè)CT的發(fā)展及應(yīng)用79一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的比較二、工業(yè)CT基本原理三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用工業(yè)CT的發(fā)展及應(yīng)用一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的比較工業(yè)CT的發(fā)展及應(yīng)用80１、航空、航天等工業(yè)中精密工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的測(cè)量及其缺陷的檢測(cè)；２、

兵器工業(yè)中對(duì)彈藥填充密度的檢測(cè)和武器關(guān)鍵部件的質(zhì)量檢查；３、汽車工業(yè)中對(duì)關(guān)鍵零件的無(wú)損檢測(cè)；４、鋼鐵工業(yè)中產(chǎn)品的在線監(jiān)控和質(zhì)量檢測(cè)；工業(yè)CT技術(shù)廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：１、航空、航天等工業(yè)中精密工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的測(cè)量及其缺陷的檢測(cè)；81

5、鋼鐵工業(yè)中產(chǎn)品的在線監(jiān)控和質(zhì)量檢測(cè)；６、油鉆探中對(duì)巖芯的評(píng)估，鉆桿和管道的探傷；７、地質(zhì)、考古中對(duì)樣品的評(píng)估；８、海關(guān)對(duì)違禁、走私物品的檢查。

工業(yè)CT技術(shù)廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域5、鋼鐵工業(yè)中產(chǎn)品的在線監(jiān)控和質(zhì)量檢測(cè)；工業(yè)CT技82一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的比較

１、技術(shù)指標(biāo)側(cè)重的差異

工業(yè)CT更強(qiáng)調(diào)空間分辨率、密度分辨率２、射線能量范圍的差異

工業(yè)CT中射線的能量從十至數(shù)百千伏３、結(jié)構(gòu)上的差異工業(yè)CT中被測(cè)工件亦作掃描運(yùn)動(dòng)４、檢測(cè)范圍的差異一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的比較１、技術(shù)指標(biāo)側(cè)重的差異83４、檢測(cè)范圍的差異

工業(yè)ＣＴ可完成：1.

缺陷檢測(cè)、定位與特性描述2.

各部件相對(duì)位置的確定3.確定物體的密度梯度，評(píng)價(jià)均勻性4.

定量分析5.

動(dòng)態(tài)在線檢測(cè)而醫(yī)學(xué)ＣＴ僅能完成其中１．２．兩項(xiàng)檢測(cè)一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的比較４、檢測(cè)范圍的差異工業(yè)ＣＴ可完成：一、工業(yè)CT與醫(yī)用CT的84射線穿透物體強(qiáng)度衰減遵從比爾定律：I=I0e－μl其中I――射線穿透物體后的強(qiáng)度；I0

――射線入射端初始強(qiáng)度；μ――射線穿過(guò)不同物質(zhì)的衰減系數(shù)l――穿透物體的長(zhǎng)度二、工業(yè)CT基本原理射線穿透物體強(qiáng)度衰減遵從比爾定律：I=I0e－μl85

首先探測(cè)器測(cè)量射線透過(guò)物體的強(qiáng)度變化（即探測(cè)器計(jì)數(shù)和的變化），然后輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)CT圖像重建運(yùn)算，重組出被檢測(cè)部位的橫斷面圖像，即獲得該層上下無(wú)重疊、對(duì)比度很高的清晰圖像。

工業(yè)CT工作原理二、工業(yè)CT基本原理首先探測(cè)器測(cè)量射線透過(guò)物體的強(qiáng)度變化（即探測(cè)器計(jì)數(shù)和的變86工業(yè)CT工作原理圖二、工業(yè)CT基本原理工業(yè)CT工作原理圖二、工業(yè)CT基本原理87ＣＴ圖像不存在重疊與模糊，靈敏度比透視高出一、兩個(gè)數(shù)量級(jí)之多。

CT與一般透視照相比較葉片陶瓷型芯臘模斷層圖葉片透視圖二、工業(yè)CT基本原理ＣＴ圖像不存在重疊與模糊，靈敏度比透視高出一、兩個(gè)數(shù)88CT的五種掃描方式第一代掃描

樣品源平移平移同步平移探測(cè)器圖2一代CT掃描旋轉(zhuǎn)180oCT的五種掃描方式第一代掃描樣品源平移平移同步平移探測(cè)器圖89CT的五種方式掃描第二代掃描

旋轉(zhuǎn)12o/次源

樣品探測(cè)器平移平移同步圖3二代掃描CT的五種方式掃描第二代掃描旋轉(zhuǎn)12o/次源樣品探測(cè)90CT的五種方式掃描第三代掃描圖4三代掃描源樣品探測(cè)器旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)樣品CT的五種方式掃描第三代掃描圖4三代掃描源樣品探測(cè)器旋轉(zhuǎn)旋91CT的五種掃描方式第四代掃描

固定環(huán)行探測(cè)器樣品放射源圖5四代掃描旋轉(zhuǎn)CT的五種掃描方式第四代掃描固定環(huán)行探測(cè)器樣品放射源圖592CT的五種掃描方式第五代掃描圖6鋼管在線檢測(cè)系統(tǒng)輻射源探測(cè)器管道CT的五種掃描方式第五代掃描圖6鋼管在線檢測(cè)系統(tǒng)輻射源探測(cè)93圖像顯示圖像輸出圖像存儲(chǔ)源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采傳電路總控制單元主計(jì)算機(jī)管理控制數(shù)據(jù)校正圖像重建處理分析探測(cè)器系統(tǒng)源系統(tǒng)開關(guān)被測(cè)工件機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)工業(yè)CT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件圖像顯示圖像輸出圖像存儲(chǔ)源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采傳電路總控制單元探測(cè)器系94工業(yè)CT系統(tǒng)的主要組成：１．源系統(tǒng)(X射線、伽瑪射線、加速器)２．探測(cè)器系統(tǒng)３．?dāng)?shù)據(jù)采傳系統(tǒng)４．機(jī)械掃描、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)5．圖像重建、分析系統(tǒng)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件工業(yè)CT系統(tǒng)的主要組成：三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件95X光機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)平移系統(tǒng)探測(cè)器北京優(yōu)聯(lián)思特公司X光機(jī)CT整機(jī)圖示X光機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)平移系統(tǒng)探測(cè)器北京優(yōu)聯(lián)思特公司X光機(jī)CT整機(jī)圖示96伽瑪射線源：常用60Co、137Cs。能量特定但強(qiáng)度小，掃描時(shí)間長(zhǎng)。Ｘ光機(jī)射線源：包含Ｘ光管、高壓電源、高壓控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。檢測(cè)時(shí)間短、圖象質(zhì)量高。直線加速器：包含加速管、高壓控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。適用于高密度、大工件的檢測(cè)。１．源系統(tǒng)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件伽瑪射線源：常用60Co、137Cs。能量特定但強(qiáng)度小，掃描97型號(hào)：MG452生產(chǎn)商：YXLON公司

X光機(jī)高壓X光機(jī)高壓控制器三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件型號(hào)：MG452X光機(jī)高壓X光機(jī)高壓控制器三、工業(yè)CT98２．探測(cè)器系統(tǒng)閃爍體光電倍增管探測(cè)器：輸出信號(hào)大，適用于射線源。閃爍體光電二級(jí)管探測(cè)器：探測(cè)器組合密度高、幾何效率高，目前最為常用。

氣體電離探測(cè)器：探測(cè)器之間一致性好，適用于三代掃描，但效率較低。三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件２．探測(cè)器系統(tǒng)閃爍體光電倍增管探測(cè)器：輸出信號(hào)大，適用于射99制造探測(cè)器所用管子三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件制造探測(cè)器所用管子三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件100３．?dāng)?shù)據(jù)采傳系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采傳系統(tǒng)是探測(cè)器和計(jì)算機(jī)之間的電路接口。這部分電路十分復(fù)雜，構(gòu)成了工業(yè)CT電子設(shè)備的主體。其中關(guān)鍵技術(shù)之一是Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。

三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件３．?dāng)?shù)據(jù)采傳系統(tǒng)數(shù)據(jù)采傳系統(tǒng)是探測(cè)器和計(jì)算機(jī)之間的101４．機(jī)械掃描、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械掃描系統(tǒng)包括：機(jī)械驅(qū)動(dòng)軸、試件轉(zhuǎn)臺(tái)、各種支架、底座、移動(dòng)控制系統(tǒng)（電機(jī)、編碼器、伺服放大器、移位控制板等）。三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件４．機(jī)械掃描、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械掃描系統(tǒng)包括：機(jī)械驅(qū)動(dòng)軸、102德國(guó)NEFF公司高精度直線轉(zhuǎn)動(dòng)單元三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件德國(guó)NEFF公司高精度直線轉(zhuǎn)動(dòng)單元三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件103數(shù)字伺服放大器、同步伺服電機(jī)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件數(shù)字伺服放大器、同步伺服電機(jī)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件104轉(zhuǎn)臺(tái)及平移系統(tǒng)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件轉(zhuǎn)臺(tái)及平移系統(tǒng)三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件1055．圖像重建、分析系統(tǒng)該部分硬件由系統(tǒng)主板、專用控制板、陣列處理器、顯示器、拷貝機(jī)等組成。軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件應(yīng)當(dāng)完成三個(gè)功能：設(shè)置和校正CT重建參數(shù)、控制掃描過(guò)程及實(shí)現(xiàn)CT數(shù)據(jù)同步采集、完成圖像重建。三、工業(yè)CT系統(tǒng)的主要部件5．圖像重建、分析系統(tǒng)該部分硬件由系統(tǒng)主板、專用106工業(yè)CT圖像重建運(yùn)算方法卷積濾波反投影法：μ(r,Φ)=∫oπ[P(x’,Q)*(x’)]dQ離散形式為：μ(r,Φ)=ΣP(Ka,Qi)δ(xcosQi+ysinQi-Ka)任意像素的衰減系數(shù):

P(xij,Qi)=δkijPk+l+δk+1ijPk其中K－－射線束編號(hào)δkij

δk+1ij－－內(nèi)插系數(shù)Ｐ－－投影線

工業(yè)CT圖像重建運(yùn)算方法卷積濾波反投影法：107重建圖像原理示意圖

由圖可見通過(guò)像素中心的所有投影線不一定正好落在像中心上，為了求取任意一個(gè)像素的衰減系數(shù)，必須對(duì)投影線坐標(biāo)進(jìn)行插值。重建圖像原理示意圖由圖可見通過(guò)像素中心的所有投108四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)

空間分辨率指ＣＴ圖像中能夠辨別最小物體的能力。以分辨黑白相間條形帶的對(duì)數(shù)，即每毫米線對(duì)數(shù)（ｌｐ／ｍｍ）表示。影響該參數(shù)的因素有掃描像素?cái)?shù)目大小、探測(cè)器準(zhǔn)直孔的寬度、采樣點(diǎn)間距、重建算法、機(jī)械系統(tǒng)精度、X射線管焦點(diǎn)大小或γ源活性區(qū)的大小、圖像數(shù)據(jù)校正與圖像重建算法等。四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)

空間分辨率指ＣＴ圖像中能夠辨別最109ICT-X01線對(duì)檢測(cè)圖像

上方是2.5LP/mm的圖ICT-X01線對(duì)檢測(cè)圖像

上方是2.5LP/mm的圖110四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)密度分辨率密度分辨率又稱為系統(tǒng)靈敏度，它表示能夠區(qū)分開的密度差別程度。利用圖像的灰度去分辨被檢測(cè)物的材質(zhì)，通常以密度變化的百分比（％）表示相互變化的關(guān)系。提高密度分辨率的方法主要是合理選擇源的能量，增加源的劑量，降低噪聲。

四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)密度分辨率密度分辨率又稱為系統(tǒng)靈敏111四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)密度分辨率與空間分辨率之間的關(guān)系在輻射劑量一定的情況下，空間分辨率與密度分辨率是矛盾的。密度分辨率越高，空間分辨率就越低，兩者之積為一常數(shù)。在同一密度分辨率的情況下，提高一倍空間分辨率就要減少1/2掃描像素寬度，而輻射劑量則要增加8倍。所以，最高空間分辨率與最高密度分辨率均是分別測(cè)到的，不可能在同一測(cè)試條件下兩者均得到最佳值。四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)密度分辨率與空間分辨率之間的關(guān)系在112四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)斷層厚度與空間分辨率密切相關(guān)，即斷層厚度愈薄時(shí)，得到的空間分辨率愈高。影響斷層厚度的主要因素有準(zhǔn)直器寬度、探測(cè)器孔的寬度、采樣點(diǎn)間距和重建算法等。四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)斷層厚度與空間分辨率密切相關(guān)，即斷層113四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)檢測(cè)范圍說(shuō)明能檢測(cè)的對(duì)象。如透射鋼的最大厚度、檢測(cè)工件的最大回轉(zhuǎn)直經(jīng)，檢測(cè)工件的最大高度或長(zhǎng)度，能檢測(cè)工件的最大重量等。它是區(qū)分工業(yè)ＣＴ大小的標(biāo)志。四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)檢測(cè)范圍說(shuō)明能檢測(cè)的對(duì)象。如透射114四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)掃描檢測(cè)時(shí)間指掃取一個(gè)斷層花在掃描、數(shù)據(jù)采集上的時(shí)間，它決定了掃描的速度。圖像重建時(shí)間指重建圖像所需時(shí)間。

四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)掃描檢測(cè)時(shí)間指掃取一個(gè)斷層花在掃描115輻射源的使用

X射線源：

能量大小、工作電壓、工作電流、出束角度、焦點(diǎn)大小等。γ源：種類如60Co、192Ir、137Cs，源強(qiáng)、活性區(qū)尺寸、直徑、長(zhǎng)度。高能直線加速器：

能量大小、出束角度、焦點(diǎn)尺寸等。這些參數(shù)都直接影響CT的檢測(cè)能力與檢測(cè)效率。四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)輻射源的使用四、工業(yè)CT的評(píng)價(jià)參數(shù)1161.工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中的特點(diǎn)2.工業(yè)ＣＴ應(yīng)用實(shí)例Ａ）缺陷檢測(cè)Ｂ）尺寸測(cè)量Ｃ）結(jié)構(gòu)分析Ｄ）密度分布、底隙測(cè)量3.工業(yè)ＣＴ目前的主要研究課題Ａ）工業(yè)CT硬件系統(tǒng)的研究Ｂ）軟件技術(shù)

五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用1.工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中的特點(diǎn)五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的1171.工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中的特點(diǎn)Ａ）定量、定位檢測(cè):給出被測(cè)工件的斷層掃描圖像，可以直觀的看到目標(biāo)細(xì)節(jié)的空間位置、形狀、大小，圖像容易識(shí)別和理解。Ｂ）高的密度分辨力:圖像密度分辨率可達(dá)到0.1%甚至更高。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用1.工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中的特點(diǎn)五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的118Ｃ）探測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍高:探測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)106以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于膠片和圖像增像器。Ｄ）數(shù)字化顯示:直接給出像素值、尺寸等物理信息；數(shù)字化圖像便于存儲(chǔ)、傳輸、分析和處理等。

五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｃ）探測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍高:探測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)106以上1192.工業(yè)ＣＴ應(yīng)用實(shí)例Ａ）缺陷檢測(cè):

五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用

缺陷檢測(cè)方面最成功的應(yīng)用例證是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)。左圖是某設(shè)備上推進(jìn)器葉片的四個(gè)不同位置的斷層圖像，圖中可以清楚地看到在軸與葉片之間有縫隙及裂紋，該件已報(bào)廢。2.工業(yè)ＣＴ應(yīng)用實(shí)例五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用缺陷檢120氣孔和夾雜的測(cè)量五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用氣孔和夾雜的測(cè)量五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用121Ｂ）尺寸測(cè)量：利用工業(yè)ＣＴ得到的三維空間信息，同樣可用于驗(yàn)證產(chǎn)品尺寸或裝配情況是否符合設(shè)計(jì)要求。例如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片壁面尺寸的誤差不得超過(guò)0.1ｍｍ。檢測(cè)時(shí)先用實(shí)時(shí)成像功能完成主要缺陷檢測(cè)，而后在特定區(qū)域進(jìn)行ＣＴ掃描成像，準(zhǔn)確驗(yàn)證葉片尺寸。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｂ）尺寸測(cè)量：利用工業(yè)ＣＴ得到的三維空間信息，同樣可用于驗(yàn)證122

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)空心葉片的壁厚檢測(cè)

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)空心葉片的壁厚檢測(cè)

123Ｃ）結(jié)構(gòu)分析五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用對(duì)于體積小、價(jià)值高的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，要在不解剖構(gòu)件的情況下了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工業(yè)ＣＴ是一理想的手段。這一技術(shù)普遍被應(yīng)用于逆向工程中。Ｃ）結(jié)構(gòu)分析五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用對(duì)于體積小、價(jià)值高124五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｃ）結(jié)構(gòu)分析圖例為某燃燒器部件實(shí)物及透視圖和多層ＣＴ圖

五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｃ）結(jié)構(gòu)分析圖例為某燃燒器部件125Ｄ）密度分布、底隙測(cè)量

彈箭武器對(duì)裝藥質(zhì)量要求很高，除了要求對(duì)裝藥裂紋、縮孔、夾雜物等進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)外，還要求測(cè)量裝藥密度、彈底間隙，以保證彈藥使用的安全可靠。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｄ）密度分布、底隙測(cè)量彈箭武器對(duì)裝藥質(zhì)量要求很高，除了要126五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用密度分布圖示為某導(dǎo)彈藥芯的斷層圖像，以檢測(cè)藥的均勻性。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用密度分布127ICT—DY01密度測(cè)量結(jié)果

材料標(biāo)準(zhǔn)密度測(cè)量值誤差1有機(jī)玻璃1.17971.18363.3‰2膠木1.36411.36132.1‰3聚氯乙稀1.51951.51502.97‰ICT—DY01密度測(cè)量結(jié)果

材料標(biāo)準(zhǔn)密度測(cè)量值誤差1有機(jī)玻128五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用利用工業(yè)CT密度分辨率高的特點(diǎn)，可間接測(cè)量底隙。選擇合適的掃描層厚,對(duì)彈體的底部進(jìn)行斷層掃描，在斷層圖像中間藥的區(qū)域測(cè)量其密度的CT值，根據(jù)這一值變化的情況，來(lái)判斷是否有底隙并定量測(cè)量底隙的大小。底隙測(cè)量五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用利用工業(yè)CT密度分辨率高的特129彈藥檢測(cè)的密度精度低于5‰。圖為CT值與彈藥密度的關(guān)系曲線。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用圖22ＣＴ值于彈藥密度的關(guān)系曲線彈藥檢測(cè)的密度精度低于5‰。圖為CT值與彈藥密度的關(guān)系曲線130底隙測(cè)量曲線五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用底隙測(cè)量曲線五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用131五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用3.工業(yè)ＣＴ目前的主要研究課題Ａ）工業(yè)CT硬件系統(tǒng)的研究ａ高性能探測(cè)器的研制ｂ高能Ｘ射線CT、同步輻射源的CTｃ移動(dòng)式CTＢ）軟件技術(shù)ａ算法ｂ與物理有關(guān)的數(shù)學(xué)問(wèn)題五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用3.工業(yè)ＣＴ目前的主要研究課132五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ａ）工業(yè)CT硬件系統(tǒng)的研究高性能探測(cè)器的研制：適應(yīng)10KeV-15MeV射線能量范圍，高的密度分辨率及空間分辨率。高能Ｘ射線CT、同步輻射源的CT：主要用于大型或較重元素的材料檢測(cè)，需要高能Ｘ射線來(lái)完成。移動(dòng)式CT

：在檢測(cè)對(duì)象既不能移動(dòng)也不可破損情況下，移動(dòng)式CT有相當(dāng)?shù)臐摿?。五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ａ）工業(yè)CT硬件系統(tǒng)的研究高性133五、工業(yè)CT在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Ｂ）軟件技術(shù)ａ．算法代數(shù)重建方法直接富里葉變換法linogras和Hankel變換法近年來(lái)，三維直接重建問(wèn)題已成為算法研究