强力输送带X光无损检测仪的研制

　　1　引　言

　　强力输送带(以下简称输送带)是一种皮带内部嵌入了钢芯的输送带，是煤炭、冶金、码头等领域普遍使用的一种运输工具。由于荷载量增加、障碍物划伤及老化等原因，输送带内部钢芯会发生锈蚀、断裂或接头伸长等故障。一旦发生故障将会造成重大安全事故，严重影响安全生产。强力输送带无损检测仪可以检测输送带内部钢芯状态，对故障及时报警，避免事故的发生。目前工业应用的输送带无损检测仪分为两类：依据电磁感应原理的检测仪和依据射线成像原理的检测仪。文献[1]介绍了一种采用电磁感应原理研制的输送带检测仪，该检测仪已在多个国家得到了应用，但这种检测仪存在一定的缺点，比如检测结果通过数据与曲线进行表示，不直观;对于输送带内部带有防撕裂保护网的皮带不能检测等。文献[2]介绍了一种采用X光无损检测原理设计的输送带检测仪，这种检测仪的检测速度较低，无法实现实时在线监测。限制检测仪检测速度的主要因素有两个，一是探测器像元采集速度不高;二是像元处理算法的运算量大，实时处理比较困难。随着半导体制造工艺的发展以及现场可编程门阵列(FPGA)这类可以并行数据处理的器件的出现，研制一种可以实时在线监测输送带的检测仪已有了可能。

　　本文对X光无损检测原理进行了研究，通过对输送带检测仪结构的设计，消除了X光无损检测中散射对图像清晰度的影响。采用线阵探测器，并对线阵探测器进行多路数据并行采样，提高了探测器的数据采集速度，解决了数据采集的实时性问题。对线阵探测器像元的非均一化的成因进行了探讨，对常用的非均一性的处理算法进行了研究，根据本文设计的检测仪的具体情况提出了基于响应模型的三点分段校正算法，并采用ARM+FPGA的处理平台实现了所提出的算法。

　　本文设计的检测仪可以实时检测强力输送带，检测的图像清晰度比较高，均一化效果好，有较好的应用前景。

　　2　X光无损检测原理

　　X光在穿透物体过程中与物体相互作用，射线的强度会衰减，衰减公式如式(1)。式中I0为入射的射线强度，I为穿透物质后的射线强度，T为物质的厚度，u为射线衰减系数，即射线通过单位厚度物质时与物质相互作用的几率，与射线能量、物质原子序数、密度相关。因此，通过检测透射的X光的强度即可获得射线穿透的物质的厚度与原子序数等信息.

　　输送带检测仪的具体检测原理如图(1)所示。

　　入射光的强度为I0，经过橡胶与钢芯后出射光的强度分别为I1，I2。具体公式如式(2)，(3)所示。