X射线无损检测系统结构与原理
2024-04-18 16:41
影关
X射线的产生
用来产生X射线的装置是X射线管。它由阴极、阳极和真空玻璃（或金属陶瓷）外壳组成，其简单结构和工作原理如图1所示。阴极通以电流加热至白炽状态时，其阳极周围形成电子云，当在阳极与阴极间施加高压时，电子加速穿过真空空间，高速运动的电子束集中轰击阳极靶子的一个面积（几平方毫米左右、称实际焦点），电子被阻挡减速和吸收，其部分动能（约1%）转换为X射线， 其余99%以上的能量变成热能。
X射线的主要性质
（1）不可见，以光速直线传播。
（2）具有可穿透可见光不能穿透的物质如骨骼、金属等的能力，并且在物质中有衰减的特性。
（3）可以使物质电离，能使胶片感光，亦能使某些物质产生荧光。
射线
当射线穿透物质时，由于物质对射线有吸收和散射作用，从而引起射线能量的衰减。
射线在物质中的衰减是按照射线强度的衰减是呈负指数规律变化的，以强度为I的一束平行射线束穿过厚度为δ的物质为例，穿过物质后的射线强度为：
I=Ie
式中I——射线透过厚度δ的物质的射线强度；
I——射线的初始强度；
e——自然对数的底；
δ——透过物质的厚度；
μ——衰减系数（㎝）。
信号转换部分主要由X光光源、检测样品、传送车、线阵相机组成，信号转换部分的主要功能是完成从x射线到可见光的信息载体转换以及可见光到可视图像的光电转换。样品首先被放置到传送车上，传送车在承载样品前进的同时，传送带的旋转滚轮带动样品前进，通过X射线检测区域时，线阵相机捕捉到穿透能量的变化，从而产生相应增益信息，通过模数转换，数字采集卡传输到电脑成像，成像如下图4. 可以清晰的看到内部的缺陷信息，作为产品质量信息的中要依据。
图像处理部分中主要包括监视器<操作台>，视频采集卡，计算机，计算机显示器等设备，图像处理部分的功能主要包括采集、显示、处理并存储所采集到的测试图像数据。由线阵X射线相机摄取到的测试图像数据<模拟数据>首先被送入监视器，并在监视器上实时显示，同时该测试图像数据被输入到视频采集卡当中，经过视频采集卡进行采样、量化和编码之后将其数字化。数字化后的测试图像同样以帧的形式送入到计算机当中，在计算机中通过下述基于模糊识别准则的模糊缺陷检测算法来检测每一帧测试图像中是否存在缺陷<本文将在后续详细介绍该模糊缺陷检测算法>，并在计算机显示器上实时显示检测结果，同时将检测结果存储到计算机的存储器当中，以备后续的查找和验证。
缺陷位置的获取与传输部分主要由AT89C2051单片机、旋转编码器、Max232芯片、ADAM一4520模块和传输线等组成，缺陷位置的获取与传输部分的主要功能是获取并传输缺陷的位置信息、系统利用AT89C2051单片机并通过日本欧姆龙公司生产的旋转编码器将位移信号转换为脉冲信号，通过脉冲信号的个数来一记录传送车的位移信号，再通过串行通信接口将位移信号传送给计算机进行处理，从而确定缺陷的位置信息。
