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1、工 业 检 测 技 术无损检测技术无损检测技术 射线检测射线检测1 原理原理2 设备设备3 新技术新技术工 业 检 测 技 术射线检测基本原理基本原理基本原理射线透过被测物体时，缺陷部位和正常部位对射线的吸收能力不同，因而透射过物体的射线强度不同。利用感光胶片检测投射光线的强弱，以提供被测物体缺陷的信息。工 业 检 测 技 术X-射线生成X-射线生成阴极通入电流发阴极通入电流发热，产生电子流热，产生电子流电子流被加在两电子流被加在两极之间的高电压极之间的高电压加速，撞向阳极靶，加速，撞向阳极靶，产生产生X射线。射线。真空的作用真空的作用减小电子束飞行中的动能损失减小电子束飞行中的动能损失阳极靶
2、（耐高温钨）的冷却阳极靶（耐高温钨）的冷却工 业 检 测 技 术射线本质X-射线是由于电子减速作用而产生的电磁辐射射线是由于电子减速作用而产生的电磁辐射工 业 检 测 技 术 X-射线减速谱最小波长最小波长最大能量波长最大能量波长总辐射能量总辐射能量能量强度正比于管电流、管电压和阳极材料原子序数能量强度正比于管电流、管电压和阳极材料原子序数工 业 检 测 技 术管电压影响X-射线穿透能力取决于电子从阴极飞往阳极的速度，与管电压直接相关。管电压越高，辐射强度越高，波长越短。提高管电压，可提高射线管的转换效率工 业 检 测 技 术管电流影响管电流决定飞往阳极电子流的大小。管电流增加，则X射线辐射强
3、度在原有波长下相应增加。工 业 检 测 技 术射线的衰减特性射线通过物体时，会造成能量的减弱，原因是物质对射线的吸收和散射。射线透过无缺陷物体强度：射线透过无缺陷物体强度：衰减系数衰减系数工 业 检 测 技 术射线的衰减系数射线衰减主要原因：受物质对射线的吸收效应、散射效应以及电子对生成的影响。衰减系数吸收系数散射系数电子对生成系数衰减系数吸收系数散射系数电子对生成系数工 业 检 测 技 术射线的吸收光电效应原理：原理：射线通过物体时，其光子与物体原子相互作用，光子被吸收，原子中的电子被释放出来，称为光电子。射线的吸收电子对生成光子能量大于1.02MeV的射线（高能射线）通过物质时，除了产生光
4、电效应外，还产生电子对，导致射线能量减弱。工 业 检 测 技 术射线的散射射线的散射康普顿散射康普顿散射非弹性散射，非干涉散射非弹性散射，非干涉散射光子和物质中的自由电子发生碰撞后，一部分能量传给光子和物质中的自由电子发生碰撞后，一部分能量传给电子，波长变长。电子被射出，而光子被散射。电子，波长变长。电子被射出，而光子被散射。与物质的原子序数有关，轻原子的电子束缚较弱，散射与物质的原子序数有关，轻原子的电子束缚较弱，散射强，而重原子（原子序数大）物质的散射较弱。强，而重原子（原子序数大）物质的散射较弱。射线的散射射线的散射汤姆逊散射汤姆逊散射弹性散射，干涉散射弹性散射，干涉散射光子和物质原子中
5、束缚较紧的电子发生碰撞时，将与整个光子和物质原子中束缚较紧的电子发生碰撞时，将与整个原子交换能量。因为原子质量比光子大原子交换能量。因为原子质量比光子大很多，所以散射光的频率变化很小。很多，所以散射光的频率变化很小。工 业 检 测 技 术种衰减效应与光子能量关系工 业 检 测 技 术射线透过无缺陷物体强度：射线透过无缺陷物体强度：射线透过缺陷强度：射线透过缺陷强度：两者的强度比：两者的强度比：射线检测原理工 业 检 测 技 术物质的半值厚度半值厚度半值厚度d1/2（或半衰减层（或半衰减层）定义为射线强度衰减一定义为射线强度衰减一半的物质厚度。用以直观描述射线的穿透力。半的物质厚度。用以直观描述
6、射线的穿透力。由由有有工 业 检 测 技 术不同物质的半值厚度光子能量光子能量（keV）半值厚度（半值厚度（mm）铝铝铁铁铜铜10015020030040015.118.621.124.727.72.44.56.08.09.41.73.55.07.08.3工 业 检 测 技 术X-射线检测技术X-射线检测系统的构成：射线检测系统的构成：X-射线管射线管被检测物体被检测物体感光部件感光部件工 业 检 测 技 术感光部件荧光屏适用于辐射能量小的情况。能量的增加会导致不清晰度的增适用于辐射能量小的情况。能量的增加会导致不清晰度的增加，加， X-射线对金属屏照射后产生电子流射线对金属屏照射后产生电子流
7、优点：快速、不用暗室、便宜优点：快速、不用暗室、便宜原理：射线原理：射线-光线光线-电子流电子流-加速到阳极加速到阳极-缩小的图像缩小的图像工 业 检 测 技 术感光部件胶片结构：双面覆有结构：双面覆有AgBr（溴化银乳剂层）材料溴化银乳剂层）材料原理：在射线照射下，乳剂层主要成分溴化银因光化原理：在射线照射下，乳剂层主要成分溴化银因光化作用分解成银和溴，射线越强，分解银越多。作用分解成银和溴，射线越强，分解银越多。 经显影后形成可见的（黑色）金属银。经显影后形成可见的（黑色）金属银。定影定影-将未感光的溴化银粒子溶解掉。将未感光的溴化银粒子溶解掉。缺点：使用复杂、价格高缺点：使用复杂、价格高
8、优点：精确检测、资料保留优点：精确检测、资料保留工 业 检 测 技 术感光部件底片的黑度反映底片的透光程度，定义为：反映底片的透光程度，定义为：I0原有可见光强度原有可见光强度I透过底片的可见光强度透过底片的可见光强度D=11/10光线透过光线透过D=21/100光线透过光线透过提高黑度有利于增大有无缺陷部位的反差，从而提高提高黑度有利于增大有无缺陷部位的反差，从而提高照相灵敏度。照相灵敏度。工 业 检 测 技 术底片黑度与曝光量的关系黑黑度度曲曲线线工 业 检 测 技 术感光部件增感屏作用：提高底片黑度作用：提高底片黑度分类：荧光增感屏和金属增感屏。分类：荧光增感屏和金属增感屏。原理：荧光增
9、感屏原理：荧光增感屏荧光物质钨酸钙吸收荧光物质钨酸钙吸收X-射线并变成荧光，射线并变成荧光，增加胶片的感光。增加胶片的感光。金属增感屏金属增感屏X-射线对金属屏照射后产生电子流，增加射线对金属屏照射后产生电子流，增加胶片的感光。胶片的感光。工 业 检 测 技 术成像质量射线检测对被测工件内部缺陷的识别取决于底片的射线检测对被测工件内部缺陷的识别取决于底片的成像质量。成像质量越高，缺陷越容易识别。成像质量。成像质量越高，缺陷越容易识别。成像质量成像质量-对比度和清晰度对比度和清晰度首先保证清晰度首先保证清晰度工 业 检 测 技 术成像质量对比度定义：定义：两个不同黑度两个不同黑度S1和和S2之间
10、的对比度定义为：之间的对比度定义为：对比度越大，对缺陷识别越清楚对比度越大，对缺陷识别越清楚提高对比度的措施：提高对比度的措施：弱射线弱射线金属（铅）增感屏金属（铅）增感屏高清晰度检测高清晰度检测工 业 检 测 技 术成像质量内部不清晰度不清晰原因：内部不清晰不清晰原因：内部不清晰 度和几何不度和几何不 清晰度清晰度内部不清晰度内部不清晰度Ui -光线散光线散射原因，包括增感屏引起射原因，包括增感屏引起的散射。的散射。弱射线：零点几毫米弱射线：零点几毫米强射线：几毫米强射线：几毫米工 业 检 测 技 术成像质量几何不清晰度工 业 检 测 技 术成像质量几何不清晰度定义定义工 业 检 测 技 术
11、几何不清晰度-影响因素小射线源，小射线源，d大焦距，大焦距，a问题：问题：a越大，射线强度越低，曝光时间越长，越大，射线强度越低，曝光时间越长，从而降低检测效率、散射线增加。从而降低检测效率、散射线增加。减小被测工件与胶片之间距离，减小被测工件与胶片之间距离，b 此外：此外：减小胶片颗粒度减小胶片颗粒度加重金属增感屏加重金属增感屏工 业 检 测 技 术射线照相灵敏度指底片上所能发现的工件中沿射线穿透方向上最小缺指底片上所能发现的工件中沿射线穿透方向上最小缺陷的尺寸。不能反映工件厚度对透照质量的影响。陷的尺寸。不能反映工件厚度对透照质量的影响。绝对灵敏度绝对灵敏度相对灵敏度相对灵敏度所能发现的工
12、件中沿射线穿透方向上最小缺陷的尺寸所能发现的工件中沿射线穿透方向上最小缺陷的尺寸与透照工件厚度的百分比。与透照工件厚度的百分比。工 业 检 测 技 术灵敏度测量方法-象质计金属丝象质计金属丝象质计结构：塑料薄膜内包金属丝结构：塑料薄膜内包金属丝型号型号金属丝直径范围（金属丝直径范围（mm）1号号0.1-0.42号号0.25-1.03号号0.8-3.2使用方法使用方法放在工件靠近射线源一侧，能在底片放在工件靠近射线源一侧，能在底片上显示出的金属丝反映投射的灵敏度上显示出的金属丝反映投射的灵敏度工 业 检 测 技 术使用象质计注意问题放在工件靠近射线源侧放在工件靠近射线源侧-说明远离胶片侧的相应大
13、小缺陷说明远离胶片侧的相应大小缺陷也能在底片上反映出来。也能在底片上反映出来。若放在胶片一侧，则必须经过对比实验，参考灵敏度。而若放在胶片一侧，则必须经过对比实验，参考灵敏度。而且要放在胶片边缘部。且要放在胶片边缘部。每张底片原则上都必须放象质计，否则无法确定底片是否每张底片原则上都必须放象质计，否则无法确定底片是否合格，无法评价缺陷。合格，无法评价缺陷。X-射线照相质量分为射线照相质量分为3级：级：A级级成像质量一般，负荷较小部件成像质量一般，负荷较小部件B级级成像质量较高，锅炉和压力容器成像质量较高，锅炉和压力容器C级级成像质量最高，航天和核设备成像质量最高，航天和核设备工 业 检 测 技
14、 术交流检测设备-应用领域射线检测射线检测造船造船管道管道一般钢结构一般钢结构工 业 检 测 技 术射线照相灵敏度影响因素照相灵敏度照相灵敏度透照反差透照反差胶片反差胶片反差工工件件厚厚度度差差射射线线硬硬度度焦焦点点大大小小焦焦距距大大小小散散射射线线多多少少胶胶片片种种类类显显影影程程度度底底片片黑黑度度增增感感屏屏种种类类工 业 检 测 技 术射线检测实际应用技术静态无几何图像放大检测技术静态无几何图像放大检测技术静态带几何图像放大检测技术静态带几何图像放大检测技术动态无几何图像放大检测技术动态无几何图像放大检测技术工 业 检 测 技 术光源光源-工件距离大工件距离大（700mm）、）、
15、工件工件-胶片距离小。胶片距离小。静态无放大检测技术将胶片贴在工件将胶片贴在工件上以减小几何不上以减小几何不清晰度清晰度工 业 检 测 技 术静态无放大检测技术实例工件支架：简单三角架、多方向可调支坐支架：简单三角架、多方向可调支坐工 业 检 测 技 术静态放大检测技术优点：优点：放大照相法可以发现更放大照相法可以发现更细小缺陷。细小缺陷。缺陷的放大倍数：缺陷的放大倍数：b/a工 业 检 测 技 术不同焊缝和工件检测方式国家标准：国家标准：GB3323-87铜熔化焊对接接头射线照相和质量分级铜熔化焊对接接头射线照相和质量分级焊缝透照方式分为：焊缝透照方式分为：纵缝透照法、环缝外透法、环缝内透法
16、纵缝透照法、环缝外透法、环缝内透法双壁单影法、双壁双影法双壁单影法、双壁双影法工 业 检 测 技 术不同焊缝和工件检测原则平板对接焊缝平板对接焊缝一般采用垂直透照，为发现沿波口缺陷，一般采用垂直透照，为发现沿波口缺陷，可沿波口方向透照。可沿波口方向透照。角形焊缝角形焊缝沿分角线方向透照沿分角线方向透照管件对接焊缝管件对接焊缝 工 业 检 测 技 术工件射线检测实例分析焊接压力容器，两节筒体和两个封头对接焊成焊接压力容器，两节筒体和两个封头对接焊成检测部位：检测部位：环形焊缝（环形焊缝（1-15、31-45）进行）进行100%检测检测纵环交叉焊缝部位（纵环交叉焊缝部位（16-17、23-24）+
17、一个一个 20%抽查抽查纵焊缝纵焊缝X-321，检测检测0-1、6-7段，占段，占28%纵焊缝纵焊缝X-322，检测检测0-1、7-8段，占段，占25%检测长度：检测长度：220mm工 业 检 测 技 术应用举例-汽车工业工 业 检 测 技 术应用举例-航空航天工业工 业 检 测 技 术应用举例-钢架结构工 业 检 测 技 术应用举例-工业阀门工 业 检 测 技 术应用举例-铸件检测工 业 检 测 技 术应用举例-军用设备工 业 检 测 技 术应用举例-工业阀门工 业 检 测 技 术应用举例-底片实例1工 业 检 测 技 术应用举例-底片实例2工 业 检 测 技 术应用举例-底片实例3工 业
18、检 测 技 术射线检测设备射线检测设备 CI-1000160kV微聚焦高频系统微聚焦高频系统监视屏监视屏/CCD摄像系统摄像系统5轴程控支撑调整系统轴程控支撑调整系统用户工作站用户工作站工 业 检 测 技 术Anode Voltage:75 kVAnode Current:250 micro AmpsX-ray Control:Digital ControlField of View:6” DiameterMaximum Board Size:18” x 27”Board handling device:X Y tableMagnification:25X 200XImage Viewing:
19、14” CRT MonitorOPTIONSThermal PrinterWindows NT based Image Analysis Software 17 SVGA Monitor射线检测设备工 业 检 测 技 术X射线分析系统 MA-5160/225/320kV5轴可调支撑轴可调支撑变速调节杆变速调节杆图像处理图像处理软盘存储可选软盘存储可选工 业 检 测 技 术X射线分析系统射线分析系统 MA-6160/225/320kV5轴可调支撑轴可调支撑变速调节杆变速调节杆图像处理图像处理软盘存储可选软盘存储可选工 业 检 测 技 术160/225/320kV5轴可调支撑轴可调支撑变速调节杆变
20、速调节杆图像处理图像处理软盘存储可选软盘存储可选X射线分析系统 MA-7工 业 检 测 技 术X光线计算机成像技术-原理射线源和探测器固定在同一机架上，进行同步扫描。射线源和探测器固定在同一机架上，进行同步扫描。每扫描一次，取一组数据，物体转动一个角度。每扫描一次，取一组数据，物体转动一个角度。信号处理，完成信号处理，完成CT图像重建图像重建X-ray computed tomography (CT)工 业 检 测 技 术X-ray computed tomography (CT)X光线计算机成像技术光线计算机成像技术-特点特点数字数字X射线检测技术射线检测技术可产生物体内部特性的精确图像可产
21、生物体内部特性的精确图像可检测物体几何尺寸和材料特性可检测物体几何尺寸和材料特性数字成像技术数字成像技术与各种数字成像技术兼容与各种数字成像技术兼容三维图像，不存在前后缺陷重叠问题三维图像，不存在前后缺陷重叠问题检测精度高，适于自动检测检测精度高，适于自动检测检测范围宽：检测范围宽：100mm 5m（火箭发动机）火箭发动机）工 业 检 测 技 术CT技术-应用范围复杂铸件（气缸盖等）复杂铸件（气缸盖等）火箭发动机中的电子束焊缝、火箭燃料火箭发动机中的电子束焊缝、火箭燃料飞机机翼铝焊缝飞机机翼铝焊缝涡轮叶片（可发现涡轮叶片（可发现0.25mm气孔或夹杂物）气孔或夹杂物）导弹发动机（可发现直径导弹
22、发动机（可发现直径3mm气孔，灵敏度气孔，灵敏度0.12%）印刷电路板、电子组件印刷电路板、电子组件核反应堆管道、核燃料组件核反应堆管道、核燃料组件工 业 检 测 技 术CT技术与数字照像技术比较数字射线照相技术：数字射线照相技术：阀门结构不清楚，难以阀门结构不清楚，难以辨别零件装配关系辨别零件装配关系CT-技术：技术：图像清晰度非常高，零件图像清晰度非常高，零件结构和装配关系清楚。结构和装配关系清楚。工 业 检 测 技 术CT技术的应用范围缺陷检测缺陷检测传统的传统的NDT应用应用组件检查组件检查检查组件中不同零件及其安装关系检查组件中不同零件及其安装关系材料特性材料特性制造过程中和以后检查
23、材料样本的结构制造过程中和以后检查材料样本的结构结构特性结构特性检查实验条件（负荷、环境）下的结构响应检查实验条件（负荷、环境）下的结构响应缺陷分析缺陷分析分析缺陷原因，指导设备拆卸或破坏实验分析缺陷原因，指导设备拆卸或破坏实验测量尺寸测量尺寸物体二维或三维截面尺寸物体二维或三维截面尺寸反向设计反向设计用用CT数据生成数据生成CAD模型，设计和制造备件模型，设计和制造备件工 业 检 测 技 术X光线CT技术应用实例工 业 检 测 技 术X光线CT技术应用实例图中示出：图中示出：利用利用CT技术可以清楚技术可以清楚地检测识别出实验电地检测识别出实验电机中心孔处的裂纹，机中心孔处的裂纹，这种裂纹用
24、射线照相这种裂纹用射线照相技术不能检测出。技术不能检测出。工 业 检 测 技 术X光线计算机成像(CT)设备系统型号系统型号：ICT1500射线能量：射线能量：9 MV物体直径：物体直径：1500 mm图像尺寸图像尺寸: 2048X X2048像素尺寸：像素尺寸：0.73 mm分辨率分辨率: 1.0 mm尺寸精度尺寸精度: 0.15 mm工 业 检 测 技 术X光线计算机成像(CT)设备工 业 检 测 技 术系统型号系统型号：ICT2500射线能量：射线能量：15 MV物体直径：物体直径：2500 mm图像尺寸图像尺寸: 2048X2048像素尺寸：像素尺寸：0.22 mm分辨率分辨率: 3.0 mm尺寸精度尺寸精度: 0.25 mmX光线计算机成像(CT)设备工 业 检 测 技 术特殊CT技术-锥光仪原理工 业 检 测 技 术特殊CT技术-锥光仪设备型号型号160/200能量能量160kV直径直径200mm像素像素10243尺寸尺寸0.20分辨率分辨率0.40精度精度0.04工 业 检 测 技 术特殊CT技术-锥光仪图形工 业 检 测 技 术特殊CT技术-锥光仪图形
