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关于射线检测中各种“度”的探讨

2014/10/14 14:49:50  来源:计测网通讯员 
字号: 13号字 16号字

  李华桃

  (江汉油田特种设备检验检测站,湖北潜江 433124)

  摘 要:明确了射线检测中各种“度”的定义,并对各种“度”之间的关系进行了论述,指出了各种“度”的影响因素,并得出了部分“度”在实际检测中的应用。对射线检测人员正确理解和应用各种“度”有一定的帮助。

  射线检测中,经常会遇到各种“度”,例如:灵敏度、对比度、宽容度等,各种“度”的定义如何,相互之间有何关系,其影响因素有哪些,在实际检测中如何把握这些“度”,常常是困扰射线检测人员的问题。本文就上述问题作一些肤浅的探讨。

  1 各种“度”的定义

  1.1 射线照相灵敏度:从定量方面来说,是指在射线底片上可以观察到的最小缺陷尺寸或最小细节尺寸;从定性方面来说,是指发现和识别细小影像的难易程度。

  1.2 绝对灵敏度:在射线照相底片上所能发现沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸。

  1.3 相对灵敏度:在射线照相底片上所能发现的沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸与射线透照厚度的百分比。

  1.4 像质计灵敏度:用像质计监测影像质量而得到的灵敏度。

  1.5 射线照相对比度:小缺陷或细节与周围背景的黑度差。

  1.6 不清晰度:影像轮廓边缘黑度过渡区的宽度。

  1.7 颗粒度:影像黑度的不均匀程度。

  1.8 黑度:照射光强与穿过底片的透射光强之比的常用对数值。

  1.9 底片对比度:底片上某一小区域和相邻区域的黑度差。

  1.10 厚度宽容度:工件能被检出的厚度范围。

  1.11 主因对比度:由于工件对射线吸收差别、射线波长及散射线分布等原因造成的对比度。

  1.12 胶片对比度:胶片特性曲线上某一点切线的斜率,也叫胶片反差系数。

  1.13 射线照相不清晰度:射线底片上影像黑度变化区域的宽度。

  1.14 几何不清晰度:由射线源的几何尺寸造成工件表面轮廓或工件中缺陷在底片影像边缘产生的半影宽度。

  1.15 固有不清晰度:由照射到胶片上的射线在乳剂层中激发出的电子的散射所产生的不清晰度。

  1.16 射线照相颗粒度:根据测微光密度计测出的数据、按一定方法求出的底片黑度涨落的客观量值。

  1.17 感光度:射线底片上产生一定黑度所用曝光量的倒数。

  1.18 灰雾度:未经曝光的胶片经显影、定影后的黑度。

  1.19 梯度:胶片特性曲线上某一点切线斜率,也称胶片对比度。

  1.20 平均梯度:胶片特性曲线上两点连线的斜率,也称平均反差系数。

  1.21 宽容度:胶片有效密度范围相对应的曝光范围。

  1.22 卤化银粒度:胶片感光乳剂中卤化银晶体的平均尺寸。

  1.23 表观对比度:底片对比度受透过离缺陷稍远的对显示缺陷不起作用的光线、以及环境光线影响后的对比度。

  2 各种“度”之间的关系及影响因素

  2.1 各种“度”之间的关系

  1 射线照相灵敏度与像质计灵敏度的关系

  射线照相灵敏度分为绝对灵敏度和相对灵敏度,由绝对灵敏度和相对灵敏度的定义可知,用自然缺陷尺寸来评价射线照相灵敏度是不现实的。为便于定量评价射线照相灵敏度,常用与被检工件或焊缝的厚度有一定百分比关系的人工结构,如金属丝、孔、槽等组成的透度计作为底片影像质量的监测工具,由此得到的灵敏度称为像质计灵敏度。底片上显示的像质计最小金属丝直丝、孔径或槽深,并不等于工件中所能发现的最小缺陷尺寸,即像质计灵敏度并不等于自然缺陷灵敏度。但像质计灵敏度提高,表示底片像质水平也相应提高,因而也能间接地反映出射线照相对最小自然缺陷检出能力的提高。对裂纹和未熔合之类方向性很强的面积型缺陷,即使底片上显示的像质计灵敏度很高,黑度、不清晰度符合标准要求,有时也有难于检出甚至完全不能检出的情况。面积型缺陷检出灵敏度与像质计灵敏度存在着较大差异。造成这种差异的影响因素很多,例如焦点尺寸等几何因素的影响,射线透照方向与缺陷平面有一定的夹角造成透照厚度减小的影响等。

  2射线照相灵敏度、不清晰度、颗粒度、黑度之间的关系

  射线照相灵敏度是射线照相对比度、不清晰度和颗粒度三大要素的综合结果,而此三大要素又分别受到不同工艺因素的影响,黑度是射线照相影像质量的基础。四者的关系如图1所示。

  3 射线照相对比度与主因对比度和胶片对比度的关系

  工件中存在厚度差,射线穿透工件后,不同厚度部位透过射线的强度就不同,曝光后经暗室处理得到的底片上不同部位就会产生不同的黑度,射线照相底片上的影像就是由不同黑度的阴影构成的,阴影和背景的黑度差使得影像能够观察和识别。所以,射线照相对比度通过底片对比度反映出来。显然,底片对比度越大,影像就越容易被观察和识别。因此,为检出较小的缺陷,获得较高灵敏度,就必须设法提高底片对比度。但在底片对比度提高的同时,工件的厚度宽容度将会减小,导致底片上有效评定区缩小。

  4 射线照相对比度与主因对比度和胶片对比度的关系

  射线照相对比度是主因对比度和胶片对比度共同作用的结果。主因对比度是构成底片对比度的根本原因,而胶片对比度可看作是主因对比度的放大系数(通常这个放大系数为3~6)。

  5 射线照相清晰度、射线照相不清晰度、几何

  不清晰度、固有不清晰度的关系工件由于几何形状等因素的影响,使得在底片上产生的影像存在一个黑度过渡区,此黑度变化区域的宽度越大,影像的轮廓就越模糊,即射线照相不清晰度越大。射线照相清晰度由射线照相不清晰度来反映。射线照相包括几何不清晰度和固有不清晰度。几何不清晰度是由射源有一定尺寸而引起的,固有不清晰度是由于电子在胶片乳剂中散射而引起的。目前比较广泛采用的关系式是:

  6 感光度、灰雾度、梯度、宽容度之间的关系

  感光度、灰雾度、梯度、宽容度均为射线胶片的特性参数,由四者的定义可知:梯度大的胶片其宽容度必然小。

  2.2 各种“度”的影响因素

  1 射线照相灵敏度的影响因素

  射线照相灵敏度是射线照相对比度、不清晰度和颗粒度三大要素的综合结果,而三大要素又分别受到不同工艺因素的影响。详见表1射线照相灵敏度的影响因素。

  2 射线胶片特性参数的影响因素

  射线胶片特性参数感光度、灰雾度、梯度、宽容度的影响因素见表2。

  3 国外对有关“度”的研究

  3.1 最小可见对比度△Dmin与底片对比度△D的关系

  在底片上能够辨认的某一尺寸影像的最小黑度差称为最小可见对比度,又称识别界限对比度。最小可见对比度与底片对比度是两个不同的概念,最小可见对比度是底片上客观存在的量值,而最小可见对比度则与影像大小、底片黑度、颗粒度、观片条件和人眼敏锐度等诸多因素有关,实质上最小可见对比度反映的是在不同条件下,人眼对底片黑度的辨别能力,即识别灵敏度。

  △Dmin的数值越小,意味着人眼对底片影像的辨别能力越强,对缺陷影像的识别灵敏度越高。△D与△Dmin的关系为:当△D≥△Dmin时,影像能够识别,反之则不能识别。

  3.2 最小可见对比度△Dmin与底片黑度D的关系

  最小可见对比度△Dmin随底片黑度D的增加而增大,且金属丝宽度越小,最小可见对比度△Dmin的增大程度越显著。见图2射线最小可见对比度△Dmin与底片黑度D的关系。

  3.3 底片黑度D、对比度△D及最小可见对比度△Dmin三者关系

  非增感型胶片的梯度值G随黑度D的增加而增大,又由射线照相对比度公式得知,G值增大时,△D也会增大,因此黑度增大会使△D增大。另一方面,黑度D与最小可见对比度△Dmin的关系为:在低黑度范围内,△Dmin大致是一定的,但在高黑度范围,△Dmin随黑度的增加而增大。三者的关系见图3。图中线径d所对应的△D只有在线径d所对应的△Dmin以上的范围,该线径d才能识别。

  4 各种“度”在检测工作中的应用

  4.1 为检出坡口未熔合,往往选择沿坡口的透照方向,以增大厚度差,提高主因对比度。

  4.2 为保证裂纹的检出率,必须控制射线束与工件法线的角度不得过大,保证有较高的主因对比度。

  4.3 在保证射线穿透的前提下,选择能量较低的射线进行照相,以增大对比度。

  4.4 透照时必须采取有效措施控制和屏蔽散射线,减小散射比,提高对比度。

  4.5 选择梯度较大的胶片,以提高对比度。

  4.6 胶片梯度随黑度的增加而增大,为增大对比度,射线照相底片往往取较大的黑度值。

  4.7 在提高底片对比度的同时,应该满足工件被检范围即满足厚度宽容度,不然的话,底片上有效评定区缩小,曝光时间延长,检测速度下降、检测成本增大。

  4.8 应尽量避免对显示缺陷不起作用的光线进入眼中,以提高表观对比度。

  参考文献:

  [1] 屠耀元编.射线检测工艺.航空工业出版社,1989

  [2] 强天鹏主编.射线检测.云南科技出版社,2001

  [3] GB/T 12604无损检测术语

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