固有不清晰度=0

射线检测第3章射线照相质量的影响因素射线检测Ⅲ级资格培训讲座/2007.05强天鹏江苏省特种设备安全监督检验研究院南京市延龄巷63号210002025-84513355EMAIL:[e-mail]第3章内容总揽★3.1射线照相灵敏度的影响因素☆3.1.1概述；☆3.1.2射线照相对比度；☆3.1.3射线照相清晰度；☆3.1.4射线照相颗粒度；★3.2灵敏度和缺陷检出的有关研究☆3.2.1最小可见对比度ΔDmin；☆3.2.2射线底片黑度与灵敏度☆3.2.3缺陷检出试验；☆3.2.4几何因素对小缺陷对比度的影响；☆3.2.5不同缺陷的灵敏度关系公式；☆3.2.6射线照相裂纹检出研究的总结；☆3.2.7信噪比3.1射线照相灵敏度的影响因素要点1：射线照相灵敏度定义；要点2：绝对灵敏度概念；(JB4730-2005采用的是绝对灵敏度表示方法)要点3：相对灵敏度概念(厚度灵敏度)；要点4：像质计灵敏度概念；像质计灵敏度计量：金属丝直径、或孔径、或槽深；不同类型像质计没有严格对应关系，只有大致对应关系；(形状影响显示)要点5：像质计灵敏度不等于自然缺陷灵敏度面积型缺陷检出灵敏度与像质计灵敏度存在着较大差异。原因——形状不同，尺寸不同结果——透照角度不同，灵敏度变化不同；焦点尺寸和焦距不同，对灵敏度影响不同；要点6：射线照相灵敏度与超声波检测灵敏度的区别射线照相灵敏度与超声波检测灵敏度属不同的概念——射线照相灵敏度对应于图像信噪比，灵敏度越高越有利于缺陷识别和检出；超声波检测灵敏度是指回波信号的放大倍数，与信噪比无关，灵敏度高并不意味缺陷检出率高；要点7：射线照相灵敏度≠缺陷检出率缺陷检出率=①底片灵敏度+②工艺参数选择的正确性（透照方向、焦距等）+③良好的观片条件+④评片人员的判断能力影响射线照相灵敏度的三大要素射线照相对比度（缺陷影像与其周围背景的黑度差）；射线照相不清晰度（影像轮廓边缘黑度过渡区的宽度）；射线照相颗粒度（影像黑度的不均匀程度）图3-1射线照相影像对比度、不清晰度和颗粒度的概念示意（以小厚度差为△T的阶边影像为例）射线照相对比度主因对比度公式：ΔI/I=μΔT/（1+n)胶片对比度公式：G=ΔD/ΔlgE射线照相对比度公式：ΔD=0.434GμΔT/（1+n）射线照相对比度=主因对比度×胶片对比度利用公式分析射线照相对比度影响因素（1）—主因对比度：μΔT/（1+n）；μ的相关因素：源的种类；射线能量；工件材质和缺陷内含物→源的种类：X射线（连续谱）和γ射线（线状谱）的差异；→射线能量：能量↑→μ↓→ΔD↓→工件材质和缺陷内含物|μ1-μ2|：取决于物质原子序数和密度；|μ1-μ2|↑→ΔD↑利用公式分析射线照相对比度影响因素（2）—主因对比度：μΔT/（1+n）；ΔT的相关因素（缺陷高度；缺陷形状；透照方向）→缺陷高度：（不仅高度，线状缺陷的截面宽度、点状的体积也有影响）→缺陷形状：（圆形、三角形、平面形）→透照方向：（缺陷延伸方向与射线束角度）缺陷延伸方向与射线束角度影响ΔＴ值习题集射线部分题3.9图图3-28透照角度对裂纹检出的影响射线检测教材图3-28利用公式分析射线照相对比度影响因素（3）—主因对比度：μΔT/（1+n）；n的相关因素（源的种类；射线能量；工件材质；工件形状；散射屏蔽措施）→源的种类：X射线、高能X射线和γ射线的差异；→射线能量：能量与透照厚度；→工件材质：钢与轻金属；→工件形状：大厚度差工件，厚而窄的工件，有余高焊缝；→散射屏蔽措施：散射比与射线能量和钢厚度的关系图4-23散射比与射线能量和钢厚度的关系焊缝余高高度和有效能量与散射比的关系图4-24焊缝余高高度和有效能量与散射比的关系利用公式分析射线照相对比度影响因素（4）胶片对比度是主因对比度放大系数：3-８放大倍数和放大失真问题—胶片对比度公式:G=ΔD/ΔlgE—胶片对比度影响因素1、胶片种类；2、底片黑度；3、显影条件利用公式分析射线照相对比度影响因素（5）胶片种类的影响：胶片种类与梯度关系数据见表２－１３梯度：TI＞T2＞T3＞T4利用公式分析射线照相对比度影响因素（6）底片黑度的影响非增感胶片G值与黑度的关系：G值是胶片特性曲线的斜率，G=D’；胶片特性曲线近似为二次曲线（图２－４７）；梯度与黑度关系曲线为一次曲线(直线)（图２－４９）所以D↑→G↑底片黑度与梯度关系数据见表２－１３利用公式分析射线照相对比度影响因素（7）显影条件对G值的影响——显影条件影响特性曲线形状，从而影响G值。（显影配方、时间、温度）显影温度引起胶片特性曲线改变（图2-50)显影温度引起胶片特性曲线改变1—显影温度为16℃；2—显影温度为20℃；3—显影温度为26℃小缺陷的照相对比度公式照相对比度公式：ΔD=0.434μGΔT/（1+n）小缺陷照相对比度公式：ΔD=0.434μGσΔT/（1+n）σ：对比度修正系数几何条件影响小缺陷对比度，用σ修正射线照相几何条件对小缺陷对比度的影响图3-2射线照相几何条件对小缺陷对比度的影响射线照相清晰度图3-3（a）不清晰度=0的黑度分布图形，固有不清晰度=0；图3-4（b）几何不清晰度≠0的黑度分布图形，图3-4（c）几何不清晰度≠0且固有不清晰度≠0的黑度分布图形阶边影像的射线照相不清晰度图3-3阶边影像的射线照相不清晰度总的不清晰度U总的不清晰度为几何不清晰度与固有不清晰度叠加。平方和求根法：U=（Ug2+Ui2）1/2其它立方和求根法：U=（Ug3+Ui3）1/3简单叠加法：U=（Ug+Ui）几何不清晰度Ug公式Ug=b×df／（F—b）——缺陷几何不清晰度Ug=L2×df／L1——射线照相几何不清晰度b：缺陷到胶片距离；L2：工件表面到胶片距离；利用公式分析射线照相几何不清晰度影响因素（1）b：缺陷到胶片的距离：b↑→Ug↑→灵敏度↓df：源的大小：df↑→Ug↑→灵敏度↓F：焦距：F↑→Ug↓→灵敏度↑L1：源到工件表面的距离：L1↑→Ug↓→灵敏度↑L2：工件表面到胶片的距离（L2=b）L2↑→Ug↑→灵敏度↓射线照相几何不清晰度Ug与F、L1、L2关系JB4730：射线源至工件表面的距离L1应满足下式的要求：A级：L1≥7.5df·L22/3（Ug≤L21/3×2/15）AB级：L1≥10df·L22/3（Ug≤L21/3×1/10）B级：L1≥15df·L22/3（Ug≤L21/3×1/15）经验公式，上世纪70年代德国国家标准首先采用；L2↑→允许的最大Ug↑；固有不清晰度的影响因素（1）射线的能量（MeV或管电压）对Ui的影响300KV：Ui=0.12mm；Ir192：Ui=0.17mm；CO60：Ui=0.35mm；2MV：Ui=0.32mm；8MV：Ui=0.60mm；射线的能量↑→Ui↑固有不清晰度的影响因素（2）屏一片贴紧程度对Ui的影响前后屏与胶片不贴紧影响＞前屏与胶片不贴紧影响＞后屏与胶片不贴紧影响；前屏与胶片间距0.1mm，Ui增大一倍；增感屏种类（铅、铜、钢或钽）对Ui的影响JB4730-2005增感屏使用规定:Co-60、高能X射线：铅屏限在A、AB级；B级应使用铜、钢或钽屏，不用铅屏。欧洲标准EN1435:1997增感屏使用规定：Co60、高能X射线：A级和B级均应使用钢屏、铜屏、或钽屏，不允许使用铅屏不清晰度曲线几何不清晰度+固有不清晰度+颗粒度图3-7不清晰度试验曲线射线照相颗粒度颗粒性——心理颗粒性——照相质量主观评价法颗粒度——显微密度计——照相质量客观评价法射线照相颗粒度（示意图）颗粒度产生原因胶片粒度：感光银盐颗粒大小、分布不均匀性量子噪声：光子随机分布的统计涨落（射线能量、曝光量、黑度）随机性，不均匀性，不可控性颗粒度产生原因图示颗粒度产生原因图示说明ω（L.P/mm）——空间频率，人眼能分辨的空间频率范围0.5-5L.P/mm。W（ω）维纳频谱函数；WS维纳频谱M（ω）对比度调制度，0≤M（ω）≤1影像被噪声掩盖的图示说明低信噪比-影像被噪声掩盖高信噪比-影像不被噪声掩盖图3-30噪声对细节影像的干扰3.2灵敏度和缺陷检出的有关研究3.2.1最小可见对比度ΔDmin要点1——定义：在底片上能够辨认的某一尺寸影像的最小黑度差要点2——ΔDmin与ΔD是两个不同的概念；要点3——ΔD与ΔDmin的关系：当ΔD≥ΔDmin时，影像能够识别，反之则不能识别；要点4——讨论ΔDmin与影像大小、底片黑度、颗粒度和人眼敏锐度等因素关系，前提是观片条件是适当的而且是固定的。图3-8底片黑度D和△Dmin的关系图3-9金属丝影像宽度W和△Dmin的关系。在不同亮度条件下，人眼对黑度差识别的敏感程度不同，此即第三章讨论过的最小可见对比度Δdmin。在适宜的条件下，人眼对细长线型影像的识别黑度差约为0.006；对细小点状影像的识别黑度差约为0.008。图3-8底片黑度D和△Dmin的关系图3-9金属丝影像宽度W和△Dmin的关系。胶片粒度、增感屏和△Dmin的关系富士胶片,黑度2.5,KZ-SF-荧光增感屏,SMP-金属荧光增感屏,Pb-增感屏图3-10胶片颗粒度和△Dmin的关系(富士胶片,黑度2.5,KZ-SF-荧光增感屏,SMP-金属荧光增感屏,Pb-增感屏)3.2.2射线底片黑度与灵敏度要点1：黑度与G值、△D的关系；要点2：黑度与ΔDmin的关系；要点3：最佳黑度的概念和前提；要点4：平板试件透照的最佳黑度；要点5：不等厚试件最佳黑度和最佳射线能量图2-49胶片G值与黑度D的关系A、B：非增感型胶片，G值随着黑度的增大而增大。C增感型胶片，G值在某一特定黑度区域最大图3-11黑度D和ΔD及ΔDmin的关系图3-12最佳黑度和正常黑度范围图3-11黑度D和ΔD及ΔDmin的关系图3-12最佳黑度和正常黑度范围图3-13黑度和可识别最小线径的关系参数μ/（1+n）的单位为cm-1；透照几何条件W′≈0注解：μ/（1+n）—比衬度，比衬度越大，对比度越高；W′≈0意味着几何条件不影响对比度；说明：每一条μ/（1+n）曲线代表一组透照参数，μ/（1+n）越大，可识别线径越细；曲线左边升高是由于黑度低导致对比度降低；曲线右边升高是由于黑度高导致最小可见对比度增大μ/(1+n)平板试件透照的最佳黑度由射线照相对比度公式和图3-9所显示的d和ΔDmin的关系，结合试验数据推导出如图3-13的结果。由图中曲线可知，对于任何材质μ或散射比n的变化，可识别最小线径d的黑度值大致在2.5左右（即图中点划线），此黑度称为平板试件透照的最佳黑度。．．．（前提是观片条件是适当的而且是固定的）有余高焊缝试件透照的最佳黑度，和有余高焊缝试件透照的最佳射线能量。一般情况下焊缝余高是不磨平的，如果选择焊缝中心的黑度为2.5，则该部位可识别线径最小，但此时母材部位的黑度比焊缝中心大，所以母材部位可识别线径将大于焊缝部位可识别线径，即两个部位的射线照相灵敏度不等，这显然不能满足缺陷检出的要求。为使焊缝部位和母材灵敏度相等，就需要以最佳黑度为基准调节母材黑度和焊缝黑度。使母材黑度比D=2.5适当大一些，同时使焊缝黑度比D=2.5适当小一些。黑度的是通过改变射线能量进而改变μ和n来实现的，黑度的具体数值大小与射线能量和余高高度等参数有关。此时的黑度称为有余高焊缝试件透照的最佳黑度，达到最佳黑度所使用的射线能量称为有余高焊缝试件透照的最佳射线能量。图3-14母材厚度10mm时焊缝余高高度和最佳黑度及可识别的最小线径说明：在上图曲线的最低点引垂线到下图，与下图曲线的相交，从交点引水平线至纵坐标，即得母材和焊缝的最佳黑度；交点引垂线至横坐标，即得最佳射线能量。图3-14母材厚度10mm时焊缝余高高度和最佳黑度及可识别的最小线径3.2.3缺陷检出试验表3-3反映了不同的胶片和增感屏组合对裂纹检出的影响。其中：比较序号1、2、3、和6、7的数据，可看出胶片种类对裂纹检出的影响：随着胶片颗粒度增大和梯噪比减小，像质计灵敏度变化虽不明显，但裂纹识别度明显下降。比较序号