X射線無損檢測系統結構與原理
2024-04-18 16:41
影關
X射線的產生
用來產生X射線的裝置是X射線管。它由陰極、陽極和真空玻璃（或金屬陶瓷）外殼組成，其簡單結構和工作原理如圖1所示。陰極通以電流加熱至白熾狀態時，其陽極周圍形成電子云，當在陽極與陰極間施加高壓時，電子加速穿過真空空間，高速運動的電子束集中轟擊陽極靶子的一個面積（幾平方毫米左右、稱實際焦點），電子被阻擋減速和吸收，其部分動能（約1%）轉換為X射線， 其余99%以上的能量變成熱能。
X射線的主要性質
?。?）不可見，以光速直線傳播。
?。?）具有可穿透可見光不能穿透的物質如骨骼、金屬等的能力，并且在物質中有衰減的特性。
?。?）可以使物質電離，能使膠片感光，亦能使某些物質產生熒光。
射線
當射線穿透物質時，由于物質對射線有吸收和散射作用，從而引起射線能量的衰減。
射線在物質中的衰減是按照射線強度的衰減是呈負指數規律變化的，以強度為I的一束平行射線束穿過厚度為δ的物質為例，穿過物質后的射線強度為：
I=Ie
式中I——射線透過厚度δ的物質的射線強度；
I——射線的初始強度；
e——自然對數的底；
δ——透過物質的厚度；
μ——衰減系數（㎝）。
信號轉換部分主要由X光光源、檢測樣品、傳送車、線陣相機組成，信號轉換部分的主要功能是完成從x射線到可見光的信息載體轉換以及可見光到可視圖像的光電轉換。樣品首先被放置到傳送車上，傳送車在承載樣品前進的同時，傳送帶的旋轉滾輪帶動樣品前進，通過X射線檢測區域時，線陣相機捕捉到穿透能量的變化，從而產生相應增益信息，通過模數轉換，數字采集卡傳輸到電腦成像，成像如下圖4. 可以清晰的看到內部的缺陷信息，作為產品質量信息的中要依據。
圖像處理部分中主要包括監視器<操作臺>，視頻采集卡，計算機，計算機顯示器等設備，圖像處理部分的功能主要包括采集、顯示、處理并存儲所采集到的測試圖像數據。由線陣X射線相機攝取到的測試圖像數據<模擬數據>首先被送入監視器，并在監視器上實時顯示，同時該測試圖像數據被輸入到視頻采集卡當中，經過視頻采集卡進行采樣、量化和編碼之后將其數字化。數字化后的測試圖像同樣以幀的形式送入到計算機當中，在計算機中通過下述基于模糊識別準則的模糊缺陷檢測算法來檢測每一幀測試圖像中是否存在缺陷<本文將在后續詳細介紹該模糊缺陷檢測算法>，并在計算機顯示器上實時顯示檢測結果，同時將檢測結果存儲到計算機的存儲器當中，以備后續的查找和驗證。
缺陷位置的獲取與傳輸部分主要由AT89C2051單片機、旋轉編碼器、Max232芯片、ADAM一4520模塊和傳輸線等組成，缺陷位置的獲取與傳輸部分的主要功能是獲取并傳輸缺陷的位置信息、系統利用AT89C2051單片機并通過日本歐姆龍公司生產的旋轉編碼器將位移信號轉換為脈沖信號，通過脈沖信號的個數來一記錄傳送車的位移信號，再通過串行通信接口將位移信號傳送給計算機進行處理，從而確定缺陷的位置信息。
