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工业CT技术的综述

工业CT技术的综述

引言

随着制造业的迅速发展,对产品质量检验的要求越来越高,需要对越来越多的饿、关键、复杂部件甚至产品内部缺陷进行严格探伤和内部结构尺寸精确测量。传统的检测方法如超声波检测、射线照相检测等测量方法已不能满足要求。于是,许多先进的无损检测技术被开发应用于检测领域。ICT(Industrial Computed Tomography—简称工业CT)技术便是其中的一种。

工业CT(ICT)就是计算机层析照相或称计算机断层扫描成象。虽然层析成象有关理论的有关数学理论早在1971年由J.Radon提出,但只是在计算机出现后并与放射学科结合后才成为一门新的成象技术。在工业方面特别是无损检测(NDT)与无损评价(NDE)领域更加显示出其独特之处。因此,国际无损检测界把工业CT称为最佳为检测手段。进入80年代以来,国际上主要工业化国家已经把射线的ICT用于航空、航天、军事、冶金、机械、石油、电力、地质、考古等部门的NDT和NDE,检测对象有导弹、火箭发动机、军用密封组件、核废料、石油岩心、计算机芯片、精密铸件与锻件、汽车轮胎、陶瓷及高、复合材料、海关毒品、考古化石等。我国90年代也已逐步把ICT技术用于工业无损检测领域。

下面将从CT工作原理、CT 图像特点、CT机的主要技术指标、描述CT图像质量参数、应用领域、发展趋势做一介绍。

一、CT工作原理

电子计算机体层摄影(Computed tomography,简称CT)是近十年来发展迅速的电子计算机和X线相结合的一项新颖的诊断新技术。其原理是基于从多个投影数据应用计算机重建图像的一种方法,现代断层成像过程中仅仅采集通过特定剖面(被检测对象的薄层,或称为切片)的投影数据,用来重建该剖面的图像,因此也就从根本上消除了传统断层成像的“焦平面”以外其他结构对感兴趣剖面的干扰,“焦平面”内结构的对比度得到了明显的增强;同时断层图像中图像强度(灰度)数值能真正与被检对象材料的辐射密度产生对应的关系,发现被检对象内部辐射密度的微小变化。工业CT机一般由射线源、机械扫描系统、探测器系统、计算机系统和屏蔽设施等部分组成。其结构工作原理如图1所示。

射线源提供CT扫描成象的能量线束用以穿透试件,根据射线在试件内的衰减情况实现以各点的衰减系数表征的CT图象重建。与射线源紧密相关的前直准器用以将射线源发出的锥形射线束处理成扇形射束。后直准器用以屏蔽散射信号,改进接受数据质量。射线源常用X 射线机和直线加速器,统称电子辐射发