(高清版)GBT 41123.2-2021 無損檢測 工業(yè)射線計算機(jī)層析成像檢測 第2部分：操作和解釋

國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會前言 I Ⅱ 1 附錄A(資料性)用線對卡測量空間分辨率 I本文件是GB/T41123《無損檢測工業(yè)射線計算機(jī)層析成像檢測》的第2部分。Ⅱ損檢測術(shù)語第12部分：工業(yè)射線計算機(jī)層析成像檢測》,納人我國無損檢測術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)體系。 無損檢測工業(yè)射線計算機(jī)層析成像檢測第2部分：操作和解釋；無損檢測工業(yè)射線計算機(jī)層析成像檢測第3部分：驗證。1ISO15708-1:2017無損檢測射線計算機(jī)層析成像檢測第1部分：術(shù)語(Non-destructivetes-ting—RadiationmethodsforcISO15708-2:2017無損檢測射線計算機(jī)層析成像檢測第2部分：原理、設(shè)備和樣品(Non-destructivetesting—Radiationmethodsforcomputedtomography—Part2:Princip24.2CT系統(tǒng)設(shè)置針對給定任務(wù)要求進(jìn)行CT系統(tǒng)的設(shè)置。從任務(wù)要求中能引出所需的空間分辨率(考慮射線管焦下面描述CT系統(tǒng)參數(shù)及如何設(shè)置以滿足檢測需求。由于不同系統(tǒng)參數(shù)之間相互制約，可多次設(shè)行放大，放大倍數(shù)等于射線源到探測器的距離除以射線源到被測物體的陣大小即穿過樣品直徑或最大物體尺寸的體素個數(shù)。具體見5為獲取被測物體盡可能完整的信息，通常要求物體(或被測物體的感興為了獲得精確的重建，應(yīng)校正幾何布置的偏差(投影旋轉(zhuǎn)軸線與圖像中4.2.3X射線源所要求的電壓應(yīng)按照ISO15708-2:2017中8.2規(guī)定的由X射線穿過被檢物體的最長路徑確定。為獲得最佳測量結(jié)果，宜采用的衰減比約為1:10,即通過樣品信號的灰度級宜是亮場的大約10%(均相對于暗場測量)。使用前置濾波片可獲得最佳灰度范圍。所有前置濾波片都會降低射線強(qiáng)度。前置濾波34 兩種材料的邊界表面，例如部件表面(材料-空氣轉(zhuǎn)換),可通過CT圖像中的CT灰度閾值 精確的圖像比例或體素大小應(yīng)通過測量合適的用于校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件(與被檢物體一起檢測以及在檢測之前/之后直接檢測)或在被檢物體上使用已知幾何尺寸來確定。為此，將CT系統(tǒng)的體素大小或放大倍數(shù)M與實際可準(zhǔn)確確定的體素大小或放大倍數(shù)(M*)進(jìn)行比較(使用參考物體/幾何尺寸)。因視化軟件利用此方式測定的實際體素尺寸可對CT系統(tǒng)的體素尺寸進(jìn)行相應(yīng)的縮放/校正。為了能夠進(jìn)行尺寸測量，應(yīng)在CT圖像中確定部件表面或材料接觸表面。部件表面通常為固體物體到周圍空氣的過渡界面。此界面通過灰度閾值來確定，且主要取決于材料和X射線的設(shè)置?；叶乳撝悼墒褂谜麄€CT圖像范圍內(nèi)材料灰度值的均值確定，如材料和空氣各自灰度平均值再取平均。該類閾值有時稱為“iso50閾值”。全局閾值或使用iso50方法的校準(zhǔn)適用于由均質(zhì)材料制成物體的多種測全局閾值不適用于由多種材料組成的物體。在這些情況下，宜根據(jù)邊界兩側(cè)的材料使用不同的閾5何尺寸與標(biāo)稱的CAD尺寸進(jìn)行對比。標(biāo)稱尺寸與實測圖像比較可在導(dǎo)出的STL模型(或點云)與線衰減系數(shù)是入射X射線能量的函數(shù)。為了簡化討論，所使用X射線被假定為具有單一能量6假設(shè)兩種材料的X射線線衰減系數(shù)分別為pb、μ,它們與射線能量函數(shù)關(guān)系如圖2所示。這兩種 (1)此定義假設(shè)細(xì)節(jié)特征貫穿CT切片厚度。若細(xì)節(jié)特征厚度(h?)小于切片厚度(h?),則對比度值會H圖2△μ與X射線能量函數(shù)關(guān)系有利于提高對比度，但不利于細(xì)節(jié)特征檢出(降低了信噪比)。如何折中選擇在很大程度上取決于特定對于理想的CT系統(tǒng)，則穿過圖3a)中所示物體中心區(qū)域(背景中心的一個特征)的輪廓線的CT值曲線將顯示為圖3b)所示的銳利分布。圖3對比度圖7GB/T41123.2—2021/ISO圖3對比度圖(續(xù))輻射過程的統(tǒng)計特性會引起單位時間光子數(shù)量的變化，其統(tǒng)計特性服從泊松分X射線信號的光子噪聲(或量子噪聲)的特征在于信號的方差等于噪聲的平均值(泊松分布檢測到N個光子，那么在任何相同采樣周期中記錄到的光子數(shù)有68%的概率在N±√N的范圍。除光子統(tǒng)計噪聲外，還可存在探測器電子噪聲和散射噪聲。在詳細(xì)分析時，應(yīng)考慮這些噪聲的噪聲可在與被測物體的大小和衰減相同(或相近)的測試卡上進(jìn)行測量(測試卡可以是與測量MTF (3)m——圖像區(qū)域像素個數(shù)；pi——圖像區(qū)域每像素灰度值。計算標(biāo)準(zhǔn)差(g),計算見公式(4):信噪比(SNR)的計算見公式(5): (5)8GB/T41123.2—2021/ISO噪聲(g)擴(kuò)大了材料CT灰度值(μ)的分布范圍，還可能導(dǎo)致不同材料灰度值(分別為μ:和μb)的圖4材料和背景中CT值的分布對比度噪聲比(CNR)用來衡量細(xì)節(jié)特征和背景之間CNR值為3時認(rèn)為具有良好的檢測置信度。 (6)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)是表征系統(tǒng)空間分辨率的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，它是系統(tǒng)的點擴(kuò)散函數(shù)分布卷積的一維傅立葉變換的模。因此，PSF是系統(tǒng)對理想點的響應(yīng)。MTF描述了系統(tǒng)重現(xiàn)空間頻率的能力。低頻(大且均勻的細(xì)節(jié)特征)相比于高頻(小細(xì)節(jié)特征)而言能更真實地再現(xiàn)。MTF不僅是圖5給出了從簡單圓柱體的圖像獲得MTF的實驗方法。優(yōu)先使用圓柱體是因為一旦確定其質(zhì)量MTF的幅度被歸一化為1。它以空間頻率為單位繪制，通常用每毫米線對數(shù)(lp/mm)表圖5均質(zhì)圓柱CT圖像獲取調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的方法900X0X1圖5均質(zhì)圓柱CT圖像獲取調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的方法(續(xù))建議使用與實際被測物體材料相同的圓柱體試樣(衰減程度相當(dāng))進(jìn)行測量。使用相同或相當(dāng)衰減條件，或者相同尺寸的圓柱體試樣，其優(yōu)點是可同時測量MTF和SNR,但固定尺寸和材料的圓柱體也限制了CT重建中對MTF變化的認(rèn)知。如用比測試物體的衰減系數(shù)大的材料制成的圓柱體試樣，則成像重建范圍更小，但可用來測量MTF與檢測位置的函數(shù)關(guān)系。此時，使用單獨的測試卡獲得有代表性的結(jié)果。線對測試卡可直接用來測定離散點處的MTF。線對測試卡的測量方法，見附錄A。5.2檢測適用性處理步驟/程序、檢測細(xì)節(jié)特征以及精度要求應(yīng)形成文件。結(jié)果的評價應(yīng)通過與相應(yīng)性能參數(shù)的比較來完成，如密度分辨率、“臨界缺陷”檢測能力或精度、幾何特征測量的不確定度等。如果達(dá)到了性能參數(shù)要求，檢測能力是適宜的。圖像質(zhì)量參數(shù)的選擇取決于實際應(yīng)用。例如，應(yīng)通在記錄和性能測試報告中包括的參數(shù)見表1。電壓或能量—積分時間—重建尺寸(以像素或體素為單位)偽像是指CT圖像上出現(xiàn)的與被測物體不符的虛假特征。所有的成像系統(tǒng)，都存在偽像。有些偽發(fā)生在不同衰減材料交界面上的偽像比其他區(qū)域的偽像更不易察覺，在邊界灰度輪廓分布中經(jīng)常價兩個相同規(guī)格的CT系統(tǒng)的因素。CT系統(tǒng)的購買者和供應(yīng)商應(yīng)了解不同偽像之間的差異，以及其對CT檢測完整性的影響。例如，多色能譜的X射線源產(chǎn)生射束硬化效應(yīng)，如X射線機(jī)或直線加速器。與單能(即同位素)射線源相反，由軔致輻射源產(chǎn)生X射線的平均能量隨著其穿過物體而逐漸變高，原因是能量較低的光子相比于能量較高的光子更容易被吸收。由于濾波后的X射線穿透力更強(qiáng)，所以樣品內(nèi)部的線衰減系數(shù)相對于典型的校正方法是使用與被測物體相同的材料制成的覆蓋足夠厚度范圍的階梯試塊，獲取其投影射束的有限寬度導(dǎo)致邊緣偽像。從幾何結(jié)構(gòu)上講，X射線束是由X射線源的焦點大小和探測器單據(jù)與重建過程要求之間的差異引起的。測量數(shù)據(jù)是線積分與射束輪廓卷積的對數(shù)當(dāng)把條帶積分改進(jìn)為近似線積分并降低對邊緣偽束輪廓分布。由于X射線束的強(qiáng)度分布形狀復(fù)雜，且隨著X射線路徑變化而變化，使校正過程變得更變化可變成散射光子被其他探測器接收。散射隨能量增加而增加，不易與真實CT系統(tǒng)每個獨立組件中可修復(fù)的工程缺陷或元器件的基本物理限制可能會導(dǎo)致電子和機(jī)械的非電子和機(jī)械非線性和不穩(wěn)定性也是導(dǎo)致檢測不準(zhǔn)確的原因，主要源自于可修復(fù)的工程缺陷或旋轉(zhuǎn)中心偽像是檢測幾何尺寸的測量誤差引起的系統(tǒng)誤差。如果旋轉(zhuǎn)軸見圖10。圖12。(資料性)2.5mm×2.5mm(見圖A.1)。關(guān)系見表A.1。表A.1孔尺寸與每厘米等效線對數(shù)的關(guān)系542A.2測量原理測量的目的是簡單地表示CT系統(tǒng)對參考物體特性的響應(yīng)(見圖A.1和表A.1)。該測量的決定性N?(i)——第i行兩個孔之間的CT灰度值的平均值；Nc——樣件中部不少于10個像素平方區(qū)域測量的材料灰度值的平均值；NA——樣件外部不少于10個像素平方區(qū)域測量的空氣灰度值的平均值。NA(i)、Ng(i)、Nc和NA見圖A.2。R可能是正值或負(fù)值，因為不同的CT系統(tǒng)具有不同的灰度等圖A.2線對測試卡的響應(yīng)因子的測量原理σ——在不少于10個像素平方區(qū)域測量的背景材料CT灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差(噪聲)。GB/T41123.2—2021/