工業(yè)CT是一種高級的無損檢測技術,可以被廣泛應用。目前已有數(shù)百種不同的工業(yè)CT系統(tǒng),它們之間的硬件和工藝參數(shù)都有很大的不同。通用工業(yè)CT標準指導了主要工藝參數(shù)的取值,但很少給出定量取值方法,使得操作不太方便。
為了解決這個問題,泰琛測試會根據(jù)檢測需求,基于采樣理論來定量確定工業(yè)CT檢測中的常用工藝參數(shù),制定了一整套工業(yè)CT檢測流程規(guī)范。在工業(yè)CT檢測中,CT圖像的質量、檢測時間和系統(tǒng)成本都與工藝參數(shù)有關,因此必須以檢測需求為基礎來確定其他相關的工藝參數(shù)。在進行檢測之前,泰琛測試實驗室在進行測試之前會充分了解以下信息:檢測設備信息、試樣信息和檢測目的。例如,對于缺陷檢測,需要確定需要檢出的最小缺陷尺寸。
1、轉臺位置:轉臺位置是指工業(yè)CT系統(tǒng)中轉臺的位置。對于那些可以沿著射線平行方向移動的系統(tǒng),源到探測器距離不變,而源到轉臺中心距離可以改變。轉臺位置的不同會影響有效射束的寬度。最佳的放大倍數(shù)是在轉臺位置處獲得的,它可以用一個公式來計算。如果轉臺位置接近探測器,那么它主要受限于轉臺的尺寸。如果轉臺位置靠近射線源,那么分辨率會更高,但主要受限于轉臺、試樣和面板的尺寸。
需要注意的是,微焦射線源的焦點尺寸通常隨著能量的增加而增大。因此,隨著射線源能量的增加,最佳放大倍數(shù)會減小。
2、重建矩陣和重建范圍,這項內容是指在工業(yè)CT檢測中將多個投影圖像組合在一起形成三維圖像的過程。重建范圍受試樣外形尺寸的影響,可以通過一個公式來確定,這個公式是試樣外形最大尺寸的1.5倍。在進行檢測時,應確保試樣擺放在轉臺中心,以便完整地包含在CT圖像中。
重建矩陣是用來描述重建范圍的,它的大小決定了CT圖像的精度和細節(jié)程度。如果重建矩陣越大,那么試樣空間的細節(jié)描述就越精細,可以獲得更高的空間分辨率。像元尺寸則是用來衡量像素的大小,通常需要根據(jù)檢測要求來計算像元尺寸,以保證檢測到的缺陷能夠顯示出來。顯示器的分辨率也會影響CT圖像的質量,如果像素尺寸小于顯示器的物理分辨率,圖像可能會出現(xiàn)噪聲和丟失細節(jié)的情況。因此,需要根據(jù)系統(tǒng)的空間分辨率和檢測要求來確定適當?shù)闹亟ň仃嚧笮?,以獲得最佳的CT圖像質量。
3、焦點尺寸:這一個很關鍵的指標,對于選擇X射線源的焦點尺寸,小焦點可以提供更高的圖像清晰度,但由于散熱問題,功率較小,射線強度也較弱,需要更長的時間來采集數(shù)據(jù)。微焦點為了使射線穿透力更強,需要使用更高的掃描電壓,但焦點也會變大。因此,在保證射線穿透力和強度的前提下,應盡可能使用小焦點。
4、掃描電壓和掃描電流:掃描電壓決定射線的能量。當穿透試樣的射線強度占入射射線強度的10%20%時,信噪比最好。太低的射線強度會增加噪聲,信噪比會降低。太高的射線強度會降低信號對比度和信噪比。一般而言,穿透23個半值層時,信噪比最佳。掃描電流確定射線強度。在探測器線性階段,射線強度越高,信噪比越好。因此,應盡可能使用大電流,但不能使探測器飽和。
5、采樣幅數(shù):對于第三代掃描模式,采樣幅數(shù)n表示圓周方向的采樣頻率,而探測器通道間隔表示試樣空間上的徑向采樣頻率。按照采樣定理,n應滿足一定的條件,以避免因采樣不足造成噪聲增加的問題。但由于探測器硬件成本的限制,許多CT系統(tǒng)通過增加掃描次數(shù)來增加徑向采樣頻率,提高圖像清晰度。這種方法是用增加檢測時間來換取檢測精度的。
6、切片厚度:切片厚度就是影響掃描圖像中物體在z軸方向分辨率的因素。切片越薄,對于薄型缺陷的檢測更加敏感,但可能會增加圖像噪聲。從缺陷定量的角度看,切片厚度應該滿足一個公式。
7、積分時間,積分時間的設置和射線強度、掃描時間有關。設置合適的積分時間可以提高掃描圖像的信噪比,但要確保探測器的采樣信號不會過度飽和。需要綜合考慮探測器響應參數(shù)和射線強度等因素來確定積分時間的設置。
一般來說CT圖像的好壞通??梢杂萌齻€指標來評價:空間分辨率、對比度靈敏度和偽影。泰琛測試實驗室也會非常關注空間分辨率的評價,特別是針對用小孔模擬缺陷的討論。
實際上,能否檢測出缺陷,特別是小缺陷,還很大程度上取決于系統(tǒng)的對比度靈敏度。通過增加采樣次數(shù)、微動次數(shù)、切片厚度、掃描電流等手段,可以降低噪聲、提高對比度靈敏度,從而更容易檢測到小缺陷