Page 55 - 无损检测2024年第七期

王 慧，等：

炸药模拟裂纹宽度的 CT 检测与测量分析

何放大率M=S DD /S OD ，CT体素尺寸V=d/M （d为
探测器像元尺寸）。体素尺寸越小越能精细地重建
出被检样品的内部结构，为分析不同放大率或体素
尺寸对测量精度的影响，选取了3种S DD 分别为213，
193，173 mm，3种检测放大率所对应得到的成像空
间分辨率为10. 587，11. 685，13. 036 μm/pixel。
裂纹宽度尺寸测量采用的是“灰度半峰值”法，
该方法基于像素点灰度值进行测量，如图4所示。具
图 3 S OD 与 S DD 示意 体参考标准GB/T 29067—2012《无损检测 工业计
线源到被检样品的距离），可实现几何放大成像，几 算机层折成像（CT）图像测量方法。

图 4 灰度半峰值方法与待测距离的灰度曲线
2 试验结果与讨论 明大电压小电流比小电压大电流时的检测图像信噪
比低。分别采用“灰度半峰值”法对不同检测电压、
2.1 射线源工艺参数对裂纹宽度测量精度的影响
检测电流下裂纹1~裂纹4的宽度CT测量结果 （任
射线源工艺参数包括检测电压和检测电流，为
取3个位置测量并取其结果的平均值）与裂纹1~裂
了分析检测电压、检测电流与炸药试件预制裂纹尺
纹4的实际宽度尺寸进行比较并计算测量偏差，结
寸测量精度的关系，采用不同的检测工艺参数进行
果如表3所示。
CT成像与尺寸测量，检测参数如表2所示，得到的
从表 3 可以看出，检测电压为 80 kV，电流为
CT图像如图5所示。
125 μA时，裂纹宽度尺寸的测量偏差最大；检测电
表2 检测电压、电流对测量精度的影响试验 压为40 kV，电流为250 µA时，裂纹宽度尺寸的测量
采用的CT检测工艺参数
偏差最小，测量精度最高。对比不同尺寸裂纹的CT
项目 工艺参数 参数1 参数2 参数3
测量尺寸与实际尺寸可知，随着裂纹宽度的增加，测
电压/kV 40 60 80
量偏差值减小，测量精度提高，这是由于随着裂纹宽
电流/mA 250 166 125
射线源
功率/W 10 10 10 度增加，裂纹所占的像素数增加，每个像素所占的裂
穿透率/% 40 50 60 纹宽度比例减小。
S OD /mm 33 33 33
不同检测电压和电流（射线能量）下裂宽-测量
机械系统 S DD /mm 213 213 213
偏差曲线如图6所示，可见，随着检测电压增大，检
体素大小/µm 10.587 10.587 10.587
曝光时间/s 3 3 3 测电流减小，射线强度保持不变，能量增大，从而产
探测器
图像合并数 1 1 1 生射线硬化效应和射线散射，CT图像呈现出一定程
检测时长 时间/h 2 2 2
度的伪影，使得被测物体的直线型边缘出现条状伪
从图5可看出，不同的检测电压下均能检测出 影。因此随着检测电压的增加，测量偏差有所增大。
试块内部的裂纹。随着检测电压的增大，电流的减 为确保尺寸测量的有效性，应在保证穿透率的条件
小，检测图像噪点增加，信噪比呈现降低的趋势，说 下选择合适的电压值，不可过高或过低，同时应对射
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2024 年 第 46 卷 第 7 期
无损检测