Page 42 - 无损检测 2021年第六期

高祥熙, 等:

基于钆掺杂法的空心涡轮叶片残芯冷中子照相检测

图像上逐渐难以分辨; 当透照厚度相同时, 残芯与空 空腔的灰度, 两者的对比度 C 由式( 2 ) 所示。
腔的对比度随着残芯厚度的减小而逐渐减小, 在图 D 1 -D ΔD
C = = ( 2 )
像上也难以分辨。上述结果表明, 当残芯材料相同 D D
为型芯的灰度; D 为空腔的灰度; Δ D 为型
时, 残芯的检测灵敏度取决于透照厚度和残芯厚度。 式中: D 1

利用Ima g eJ软件的图像平均灰度功能提取型芯和 芯与空腔的灰度差。

图 4 阶梯状模拟试样的冷中子透照图像

图 5 为对比度、 透照厚度和 残芯厚度的关系。 于实际胶片成像中残芯的检测灵敏度; ④ 上述定量
图5 中黑色球表示残芯不可见( C<0.05 ); 红色球表 指标是基于质量分数为 3% 的 Gd 2O 3 获得的, 若该
示残芯可见( 0.05≤C<0.1 ); 绿色球表示残芯清晰 衰减材料的质量分数降低, 则残芯的检测灵敏度将
可见( C≥0.1 )。图5 进一步表明了残芯的检测灵敏 低于上述定量指标, 需要重新进行评价。
度与透照厚度和残芯厚度密切相关, 其中透照厚度 3.3 叶片结构对检测灵敏度的影响
的变化影响较大, 当透照厚度为 5.8mm 时, 残芯的 图 6 为叶片对比试样的冷中子透照图, 其中黑

检测灵敏度为 0.2mm , 如图中箭头 A 所示, 随着透 色虚线表示叶身表面的残芯, 黑色实线表示叶片内
照厚度 逐 渐 减 小, 残 芯 的 检 测 灵 敏 度 提 高 ( 小 于 腔中的残芯。从图 6 可以看出, 在两种规格叶片叶

身上预置的不同厚度残芯( 0.2~0.4mm ) 均能清晰
0.2mm , 这与研究结果 [ 10 ] 较为一致; 如 图 中 箭 头 B

所示, 当透照厚度为 6.5mm 时, 残芯的检测灵敏度 分辨, 表明残芯的检测灵敏度达到了0.2mm 。两种

叶片的最大透照厚度( 约 3.4mm ) 及其变化范围几
降至 0.55mm ; 如图中箭头 C 所示, 当透照厚度增

乎相同( 见图7 ), 因此也可以通过3.2 节中的定量指

加至 7mm 时, 残芯的检测灵敏度降至 0.95 mm )。
标推断出两种规格叶片残芯的检测灵敏度要优于
综上所述, 通过阶梯试样获得的定量指标可用于指

0.2 mm 。另外, 由于透照厚度的变化, 图像上较薄
导叶片残芯的冷中子照相检测。但是, 上述定量指
部位的残芯对比度略高于较厚部位的。
标与叶片残芯的真实检测灵敏度还是存在 如下差
叶片叶身的横截面为变厚度曲面, 且不同叶片

异: ① 对于图 4 中在最厚台阶上的 0.95 mm 厚残

之间的结构差异较大, 文中大叶片结构的复杂性及
芯, 目视观察时能够分辨, 定量结果却表明 其不可
曲率均大于小叶片的, 这会对残芯的检测灵敏度产
见, 该对 比 度 的 分 级 可 能 导 致 检 测 灵 敏 度 偏 低;
生一定的影响。图 8 为叶片对比试样中残芯厚度和

② 该定量指标未考虑叶片结构的影响; ③ 经过数

对比度的关系曲线。从定量方面分析, 当残芯厚度
字化处理的图像质量低于胶片的, 该评价结果要低

图 5 对比度、 透照厚度和残芯厚度的关系 图 6 叶片对比试样的透照图

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2021 年 第 43 卷 第 6 期

无损检测