Page 43 - 无损检测2025年第三期

杨 明，等：

固体火箭发动机脱黏缺陷的有限角 CT 检测

体进行成像；针对墙角位置铺设的线缆、管道等检 处理投影数据截断及有限角问题 [7-9] 。BPF算法可
测需求提出了射线源运动轨迹与探测器相互垂直的 以在一定程度上解决数据截断问题，避免数据截断
直线扫描CT ；针对石油管道检测提出了一种射线 造成的伪影传播到整个图像。GPEL-TV重建算法
[3]
源与探测器沿直线同向运动、工件不动的直线CT 利用GPEL迭代对缺失数据进行估计，在抑制噪声
系统 ；结构对称分布的直线扫描CT(Symmetric- 的同时具有一定的边缘保护作用 [10] 。ADTVM重
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[5]
Geometry CT，SGCT) 系统 利用固定位置的直 建算法采用各向异性 TV的优化模型，求解高效稳
线型射线源阵列和尺寸相当的探测器进行成像； 定 [11] 。ART-TV重建图像方法在有效降低图像伪影

针对大型工件的高分辨率成像需求提出了一种 的同时，可实现较准确的成像，图像指标得到大幅提
[6]
射线源平移扫描CT成像方法 ，即STCT(Source 升 [12] 。结合具体的应用背景，国内外学者提出了多
translation CT)。 种CT扫描方式和图像重建方法， 很好地满足了实际
针对CT精检固体火箭发动机缺陷时机械设备庞 应用需求。
大复杂的难题，文章提出了一种基于STCT的局部成 文章在进行固体火箭发动机脱黏缺陷的加速器
像方法（L-STCT），其结构示意如图1所示。即固体 直线升降扫描时存在有限角和数据截断的难点，因
火箭发动机（缺陷部位在上方）固定，加速器在产生 此，主要使用迭代法进行图像重建。
高能X射线照射发动机上方壳体附近的同时进行高
2 试验条件
精度升降运动，实施约38°的有限角扫描，面阵探测器
在固定位置接收射线并转换为数字信号，最后由计算 2.1 检测设备及扫描参数
机将数字信号重建为发动机壳体和绝热层附近的局 试 验 使 用 9×10 eV（1 eV=1. 6×10 -19 J）高
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部区域CT图像。该方法不需要固体火箭发动机在机 能X射线CT检测设备对某型固体发动机模拟工件
械系统控制下做360°圆周运动，仅保留承载（一般仍 进行有限角CT检测。射线源能量为9×10 eV，焦
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需旋转、平移等）功能即可，具有简单易安装、操作方 点尺寸为 2 mm，源物距l为 3 050 mm，物探距h为
便等优点，大幅提高了固体火箭发动机CT检测的普 1 296 mm，源行程s为600 mm，探测器为面阵探测
适性，减少了CT检测时对精密机械系统的要求，开 器，边长为395 mm，探测器单元数为 2 048像素×
创了一种面阵DR普检初步定性定位、局部CT补充 2 048 像素，探测器单元尺寸为 0. 2 mm，CT图像
精检的新型检测模式，丰富了CT检测手段。 重建矩阵为2 048像素×2 048像素和4 096像素×
4 096像素。
2.2 试验对象
试验对象包括线对卡和模拟发动机燃烧室
两类。
2.2.1 线对卡
试验对象1为线对卡，预置线对数分别为0. 5，
0. 8，1. 0，1. 7，2. 0 lp/mm，其实物如图2所示。

图 1 有限角 CT 检测扫描结构示意

1.2 有限角CT检测图像重建算法
直线扫描CT重建算法主要分为解析型和迭
代型算法。解析法主要包括滤波反投影（FBP）、
反投影滤波（BPF）等；迭代法主要有GPEL-TV、 图 2 线对卡实物
ADTVM和ART-TV重建算法等。FBP重建算法 2.2.2 模拟发动机燃烧室
要求每个角度的X射线束必须完全覆盖物体，难以 试验对象2为一台预置脱黏和孔洞型缺陷的某
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2025 年 第 47 卷 第 3 期
无损检测