无损检测中X射线实时成像系统的研究

　　X射线胶片照相法以其直观、可靠、灵敏度和分辨力高等优点在现代工业产品检测中占有重要的位置。但是这种方法存在拍片工序多、运行成本高、结果不易保存、评片结果易受人为因素的影响等缺点。随着图象增强器的出现和计算机技术的发展, X射线实时成像系统越来越广泛应用于X线探伤领域,并在军工、石油、化工、耐火材料、钢管、锅炉、汽车、压力容器、航空、航天等行业得到推广应用[1]。

　　1　X射线实时成像原理

　　X射线实时成像系统组成如图1所示,射线源(X射线机或加速器)发射的X射线透照被检测物体后衰减,被1个包括集光学镜头、摄像机和图像采集卡(俗称数码卡)所构成的图像采集器所接收,并转换成模拟信号或数字信号,利用半导体传感技术、计算机图像处理技术和信息处理技术,将检测图像还原在显示器上,再应用计算机程序对检测结果进行缺陷等级评定,最后将图像数据保存到储存介质上。

　　相对于传统X射线照相底片法, X射线实时成像系统具有以下特点：

　　(1)易于图像存储

　　传统胶片保存、管理、查询需要花费大量的人力、物力及时间,另外胶片会随保存时间的增加而逐渐变质,使影像质量下降。X射线实时成像系统生成数字图像,可利用计算机的海量存储,以数字化的电子方式进行管理,将不再需要庞大而难于保管的底片库[2]。

　　(2)便于图像处理

　　传统X射线成像所得的图像不能进行成像后处理。若图像质量由于各种原因达不到评判要求,则只能重复检测。而数字化成像则可进行边缘增强、灰阶变换等后处理以满足技术要求[3]。

　　(3)可实现网络化操作

　　X射线实时成像系统摆脱了对传统硬拷贝技术的依赖,利用方便快捷的网络传输,可实现远程集中评片,有效杜绝人为因素的影响。

　　(4)降低对人体的损伤

　　传统X射线照相底片法中,拍片时必须离开现场,或增加隔离辐射的设施,以避免射线辐射对人体的伤害。X射线实时成像系统可将现场图像传送到安全区域进行观测,既可使检测人员离开现场,减少辐射伤害,又可通过计算机进行图像计算、处理、存储和传输。

　　(5)环保

　　X射线实时成像系统由于不再使用传统胶片,消除了胶片冲洗中工业重金属的污染与有害废水的产生,有利于环境保护[4]。

　　2　X射线实时成像系统的发展历程及现状

　　20世纪初期, X射线首先被应用于锅炉检测,由射线源发射的X射线穿过物体,由胶片或荧光屏接收。20世纪70年代末, X射线电视成像技术逐渐走向工业应用,系统的核心部件是X射线图像增强器、电视摄像机和图像显示器。图像增强器的功能主要是完成从X射线到可见光的转换和亮度增强。X射线电视成像系统可直接观察或通过高质量的TV或CCD摄像机观察。但由于原始图像是在多晶体转换屏上形成的,对裂纹类平面状缺陷的检出能力存在着灵敏度差、清晰度较低的缺点,成像质量远低于胶片法。从20世纪80年代后期开始,射线检测引入了计算机化的X射线技术(CR),才真正实现了自动化检验、缺陷识别、存储、图像评判与解释。CR使无胶片X射线技术前进了一大步,但仍未实现实时成像。在20世纪90年代后期,出现了数字平板技术(DR)。通过面板探测器将提取的X射线转化成为数字图像,实现了图像的实时采集[5-7]。