Page 84 - 无损检测 2021年第六期

赵俊生, 等:

压力管道腐蚀深度的数字射线成像检测

结果, 能快速方便地解决问题。 对应关系用数学函数的方式表达出来。对于不同的
数字化成像检测系统, 针对阶梯试块, 需制定符合标
2 数字图像灰度值与射线穿透厚度的关系
准和实际需要的透照工艺 [ 2 ] 。
2.1 检测原理 2.2 检测用设备及测试试件
基于射线穿透物质的衰减规律( 宽束多色射线) 使用俄罗斯史克龙斯 MRCH-250 型射线机, 管

可以得出 电压为130kV~250kV , 管电流为0.8mA , 有效焦
- μ T 点尺寸为
I= I 0 e ( 1+n ) ( 1 ) ϕ 1.8mm 。

式中: 为射线穿过单位厚度物质时的衰减系数; n 平板探 测 器 型 号 为 CRV X1012 , 像 素 间 距 为
μ

为散射比; T 为物质的厚度; I 为射线透射 后的强 100 μ m , A / D 转换位数为 16bit ( 位), 射线能量为

为入射射线强度。
度; I 0 40kV~330kV 。
对于射线检测来说, 确定的射线源、 管电流、 管 测试试件材料为 20 号钢, 阶梯试块厚度分别为
是固定
电压及射线源与被检物的距离等条件下, I 0 4 , 5 , 6 , 8 , 10 , 12 , 14mm 。
的, 衰减系数 μ 与射线的能量、 物质的原子序数和 2.3 透照工艺参数

密度有关, 其随管电压的升高而减小, 随穿透厚度的 ( 1 )设置透照焦距为750mm , 单帧曝光时间为

增大而减小。 3s , 管电流为 0.8mA , 分别设置管电压为 130 , 140 ,

对于数字射线成像检测, 图像灰度值与对应穿 150 , 160 , 170 , 180 , 190 , 200kV , 以多帧积分的方式
透厚度的定量关系为 [ 1 ] 各采集一副阶梯试块图像。

- μ T ( 2 )设置透照焦 距 为 750 mm , 单 帧 曝 光 时 间
G =KI 0 e ( 2 )

式中: G 为图像灰度; K 为检测系统灰度转变常数。 为 2s , 管电流为 0.8mA , 分别设置管电压为 180 ,

对确定的检测系统, K 值随工件材料、 结构、 穿 190 , 200kV , 以多 帧 积 分 的 方 式 各 采 集 一 副 阶 梯
透厚度、 射线能量等因素的变化而动态变化, 式( 1 ) 试块图像 [ 3 ] 。
的散射比n 被转化到 K 值中。笔者使用数字 X 射 2.4 图像的灰度测量
线成像检测系统, 设置不同的透照工艺参数并对阶 在计算机上对成像结果进行观察、 分析处理、
梯试块进行透照, 测量各阶梯图像的灰度, 在二维坐 测试, 灰度 测 量 方 法 为 在 阶 梯 试 块 阶 梯 中 心 区 域
标中绘制穿透厚度与对应灰度的平滑曲线, 观察并 测量灰度, 共测试 3 处, 取其平均值为该阶梯的图
分析穿透厚度与灰度之间的定量关系, 把这种定量 像灰度。
表 1 图像的灰度数据

阶梯厚度 / mm
透照参数
4 5 6 8 10 12 14

130kV , 3s 21536 15376 11289 6512 3953 - -

140kV , 3s 26586 19184 14321 8309 5287 3406 -

150kV , 3s 34269 25097 18907 11299 7337 4704 3595

160kV , 3s 40749 30249 23138 14102 9235 6011 4684

170kV , 3s 48712 36606 28226 17433 11477 7584 5756

180kV , 3s 53652 43478 34190 21542 14561 9765 7626

190kV , 2s 53650 51184 40776 26448 18139 12331 9646

200kV , 2s 53747 51999 47417 31430 22057 15228 11859
2.5 绘制灰度与对应厚度关系曲线 2.6 灰度与对应厚度关系曲线分析

由表 1 可知, 用平滑曲线连接灰度与对应阶梯 ( 1 )观察图1 ( a ) ~ ( h ) 的3 条曲线的趋势, 可以
厚度在坐标系中的各点, 蓝色曲线为灰度与厚度关 看出穿透厚度在一定的范围内, 图像的灰度与对应
系, 红色直线为线性关系拟合, 黑色曲线为指数关系 厚度的关系类似指数趋势, 与式( 2 ) 相吻合( 此时 μ
拟合, 不同透照电压所采集图像的灰度 - 厚度对应关 取穿透范围的衰减均值); 穿透厚度在局部更小范围

系曲线如图 1 所示。 内, 图像灰度与对应厚度的关系近似于线性, 在不同
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2021 年 第 43 卷 第 6 期

无损检测