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1、-现代测试技术及应用作业* 2013010106浩峰专业核技术及应用提交作业时间 2014 12 10无损检测中的CT重建技术1无损检测1.1无损检测概述无损检测是工业开展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业开展水平，其重要性已得到公认。中国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织中国机械工程学会无损检测分会。此外，冶金、电力、石油化工、船舶、宇航、核能等行业还成立了各自的无损检测学会或协会；局部省、自治区、直辖市和地级市成立了省市级、地市级无损检测学会或协会；东北、华东、西南等区域还各自成立了区域性的无损检测学会或协会。无损检测缩写是NDT或NDE，non-destr
2、uctive e*amination，也叫无损探伤，是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，采用射线、超声、红外、电磁等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进展缺陷、化学、物理参数检测的技术。利用材料部构造异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反响的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件部及外表的构造、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进展检查和测试。无损检测是工业开展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业开展水平，无损检测的重要性已得到公认，主要有射线检验RT、超声检测UT、磁粉检测MT、液体渗透检测PT、涡流检
3、测ECT、声发射AE和超声波衍射时差法TOFD。1、 射线照相法RT是指用*射线或射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，该方法是最根本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法。工作原理是射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当*射线或r射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线强度也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。RT的定性更准确，有可供长期保存的直观图像，总体本钱相对较高，而且射线对人体有害，检验速度会较慢。2、 超声波检测UT原理是通过超声波与试件相互作用，就反射、
4、透射和散射的波进展研究，对试件进展宏观缺陷检测、几何特性测量、组织构造和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进展评价的技术。适用于金属、非金属和复合材料等多种试件的无损检测；可对较大厚度围的试件部缺陷进展检测。如对金属材料，可检测厚度为12mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；而且缺陷定位较准确，对面积型缺陷的检出率较高；灵敏度高，可检测试件部尺寸很小的缺陷；并且检测本钱低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。缺点是对具有复杂形状或不规则外形的试件进展超声检测有困难；并且缺陷的位置、取向和形状以及材质和晶粒度都对检测结果有一定影响，检测结果也无直接见证记录。3
5、、 磁粉检测MT原理是铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件外表和近外表的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件外表的磁粉，形成在适宜光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。磁粉探伤适用于检测铁磁性材料外表和近外表尺寸很小、间隙极窄如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹目视难以看出的不连续性；也可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测，还可对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件进展检测，可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。磁粉检测不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性
6、材料。对于外表浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件外表夹角小于20的分层和折叠难以发现。4、 渗透检测PT工作原理是零件外表涂上含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进外表开口缺陷中；经去除零件外表多余的渗透液后，再在零件外表涂上显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保存的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下紫外线光或白光，缺陷处的渗透液痕迹被现实，黄绿色荧光或鲜艳红色，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。渗透检测可检测各种材料，金属、非金属材料；磁性、非磁性材料；焊接、锻造、轧制等加工方式；具有较高的灵敏度可发现0.1m宽缺陷，同时显示直观
7、、操作方便、检测费用低。但它只能检出外表开口的缺陷，不适于检查多孔性疏松材料制成的工件和外表粗糙的工件；只能检出缺陷的外表分布，难以确定缺陷的实际深度，因而很难对缺陷做出定量评价，检出结果受到操作者的影响较大。5、 涡流检测ECT原理是将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测的金属管外。这时线圈及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及外表有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知
8、试件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量如形状、尺寸等)的变化或缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能反映试件外表或近外表处的情况。涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进展高速检测，易于实现自动化，但不适用于形状复杂的零件，而且只能检测导电材料的外表和近外表缺陷，检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。6、 声发射AE通过接收和分析材料的声发射信号来评定材料性能或构造完整性的无损检测方法。材料中因裂缝扩展、塑性变形或相变等引起应变能快速释放而产生的应力波现象称为声发射。这是一种新增的无损检测方法，通过材料部的裂纹扩等发出的
9、声音进展检测。主要用于检测在用设备、器件的缺陷即缺陷开展情况，以判断其良好性。7、 超声波衍射时差法TOFD技术于20世纪70年代由英国哈威尔的国家无损检测中心Silk博士首先提出，其原理源于silk博士对裂纹尖端衍射信号的研究。在同一时期我国中科院也检测出了裂纹尖端衍射信号，开展出一套裂纹测高的工艺方法，但并未开展出现在通行的TOFD检测技术。TOFD技术首先是一种检测方法，但能满足这种检测方法要求的仪器却迟迟未能问世。详细情况在下一局部容进展讲解。TOFD要求探头接收微弱的衍射波时到达足够的信噪比，仪器可全程记录A扫波形、形成D扫描图谱，并且可用解三角形的方法将A扫时间值换算成深度值。而同
10、一时期工业探伤的技术水平没能到达可满足这些技术要求的水平。直到20实际90年代，计算机技术的开展使得数字化超声探伤仪开展成熟后，研制便携、本钱可承受的TOFD检测仪才成为可能。但即便如此，TOFD仪器与普通A超仪器之间还是存在很大技术差异。是一种依靠从待检试件部构造主要是指缺陷的端角和端点处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位。1.2无损检测特点及开展方向无损检测有以下特点。第一是具有非破坏性，因为它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能；第二具有全面性，由于检测是非破坏性，因此必要时可对被检测对象进展100%的全面检测，这是破坏性检测办不到的；第三具有全程性，破坏性检测
11、一般只适用于对原材料进展检测，如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等，破坏性检验都是针对制造用原材料进展的，对于产成品和在用品，除非不准备让其继续服役，否则是不能进展破坏性检测的，而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能。所以，它不仅可对制造用原材料，各中间工艺环节、直至最终产成品进展全程检测，也可对服役中的设备进展检测。常见无损检查目视检测围：1、焊缝外表缺陷检查。检查焊缝外表裂纹、未焊透及漏焊等焊接质量。2、状态检查。检查外表裂纹、起皮、拉线、划痕、凹坑、凸起、斑点、腐蚀等缺陷。3、腔检查。当*些产品(如蜗轮泵、发动机等)工作后，按技术要求规定的工程进展窥检测。4、装配检查。当有要求和需要
12、时，使用同三维工业视频窥镜对装配质量进展检查;装配或*一工序完成后，检查各零部组件装配位置是否符合图样或技术条件的要求;是否存在装配缺陷。5、多余物检查。检查产品腔剩余屑，外来物等多余物。随着科技进步，一些看上去非常传统的无损检测方法，也已经开展出了许多新技术，譬如：射线检测传统技术是：胶片射线照相* 射线和伽马射线。新技术有：加速器高能*射线照相、数字射线成像DR、计算机射线照相CR，类似于数码照相、计算机层析成像CT、射线衍射等等。2.CT重建技术电子计算机断层扫描即CT(puted Tomography)，是利用准确准直的*线束、射线、超声波等，与灵敏度极高的探测器一同围绕被测物体的*一
13、部位作一个接一个的断面扫描，具有扫描时间快，图像清晰等特点，根据所采用的射线不同可分为：*射线CT*-CT、超声CTUCT以及射线CT-CT)等。2.1CT重建技术的开展历史CT重建理论起源于1917年奥地利数学家J.Radon的研究论证结果，他在论文中给出 Radon变换和Radon反变换公式，指出二维、三维物体的图像能够通过无限多个射线投影确定，这一理论奠定了CT成像的数学理论根底1，但是限于当时的技术条件而未能实现。1956 年美国科学家将这一重建原理应用在了射线天文学，重建出太阳微波发射的图像2。1963年、1964年美国塔夫茨大学教授在应用物理杂志上发表题为用线积分表示函数的方法及其
14、在放射学上的应用的系列论文，提出用数学手段进展图像重建的方法，并应用到一台简易模拟装置上。1971年，在英国EMI公司工程师G.Houndsfield的带着下，第一台真正的医用CT机EMI Markerl在Atkinson Morley医院诞生，并开场了医学临床应用，虽然它的第一次诊断耗时15个小时，但最终成功地为一名妇女诊断出了脑部囊肿，这台 CT 的成像矩阵为 8080，分辨率为 3mm/pi*el3。Houndsfield和Cormack这两位没有医学和生物学背景的科学家因为这项重大创造而获得了诺贝尔生理学和医学奖。CT从此开场进入历史舞台，大大丰富了对于人体部器官进展无损检测的方法和手
15、段，为疾病的早期正确诊断提供了科学而准确的依据。相比于*光摄影术，计算机断层成像技术具有对软组织分辨能力高、投影剂量小、动态围大、无损检测和存储方便等优势。因为CT的投影数据100%只依赖于成像断面物体的密度，不涉及其它截面，这样以来有效地排除了无关截面对成像断面图像的干扰，彻底解决了影像重叠问题，计算机数字化处理得出各种物质的CT数Houndsfield数：是物质的衰减系数，是水的衰减系数。从而可以将感兴趣区的*些细微的组织特性差异变换成可分辨的CRT上的灰度差异，对各局部组织性能参数做出定量表征。由于其具有非破坏性、非侵入性及不受试件、种类形状限制的特点，除了用于医疗诊断，在航空航天、工业
16、、军事、石油等多个领域也凸显出很高的应用价值，人们通过环绕被测物体进展扫描，从而可以得知其部构成、材质状况、损耗情况，是目前国际上公认的先进无损检测、无损探伤手段。同时由于CT所具有的高密度分辨率，它还被用于密封精细零件、电子芯片的反演，CT技术在人类的安康保健、经济开展、国防建立中发挥了突出的作用。按照光源的聚焦模式、探测器阵列规模以及扫描方式来划分，CT 至今已开展到第八代。最早的CT采用点光源、点探测器，扫描时间很长，第一代CT很快就被扇束光源、多点探测器所代替，大扇角扫描可以一次覆盖物体的一个截面，只需改变扫描角度，因此加快了扫描速度，目前扇束 CT 主要应用于小尺寸物体的断层成像。1989年在CT传统单层旋转扫描根底上采用滑环技术和连续进床技术实现了螺旋扫描，多层螺旋 CT(Multislice spi
