一個(gè)雙線型像質(zhì)計(jì)在CR檢測(cè)中橫放還是豎放引發(fā)的思考

IX-221.2條規(guī)定“當(dāng)使用線型像質(zhì)計(jì)時(shí)，放置兩個(gè)線徑軸成90°的像質(zhì)計(jì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不對(duì)稱靈敏度評(píng)價(jià)，如果系統(tǒng)顯示不對(duì)稱靈敏度，線徑軸應(yīng)沿產(chǎn)生射線照相的最小靈敏度的系統(tǒng)軸線方向”。聯(lián)系前后文，ASMEV標(biāo)準(zhǔn)中說(shuō)的是單絲像質(zhì)計(jì)的對(duì)比靈敏度變化，也沒(méi)有說(shuō)明不對(duì)稱靈敏度的原因。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，研究人員們認(rèn)為上述問(wèn)題的產(chǎn)生原因可能是所采用的射線機(jī)有效焦點(diǎn)形狀不同，一個(gè)不對(duì)稱的有效焦點(diǎn)在水平和垂直兩個(gè)方向上的幾何不清晰度不同，對(duì)單絲像質(zhì)計(jì)細(xì)絲的本影灰度造成了影響。不清晰度大的本影灰度下降多，更難以發(fā)現(xiàn)；不清晰度小的細(xì)絲本影灰度大，容易發(fā)現(xiàn)；從而造成了兩個(gè)方向的對(duì)比靈敏度不相同。雙線型像質(zhì)計(jì)的目的是測(cè)量空間分辨率，也就是圖像的不清晰度，像質(zhì)計(jì)放置方向?qū)D像不清晰度的影響要遠(yuǎn)大于其對(duì)對(duì)比靈敏度的影響。到底是不是這個(gè)原因呢？請(qǐng)大家接下來(lái)一起看詳細(xì)分解。射線機(jī)焦點(diǎn)的形狀射線機(jī)的有效焦點(diǎn)形狀有正方形?長(zhǎng)方形?圓形和橢圓形等，以國(guó)產(chǎn)XXG2505定向射線機(jī)為例，其焦點(diǎn)形狀為正方形，有效焦點(diǎn)尺寸(長(zhǎng)×寬)為2.0mm×2.0mm，定向射線機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和焦點(diǎn)尺寸如下圖所示。圖1定向射線機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和焦點(diǎn)尺寸周向射線機(jī)XXHz2505是錐形陽(yáng)極靶，從陰極方向看過(guò)去的焦點(diǎn)形狀是一個(gè)有一定寬度的環(huán)，因此廠家給出的焦點(diǎn)尺寸是環(huán)外徑和環(huán)的寬度，如?5mm×0.8mm，國(guó)外設(shè)備常這樣表示，而國(guó)產(chǎn)設(shè)備常簡(jiǎn)化表示為矩形，如1.0mm×2.5mm，周向射線機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和焦點(diǎn)尺寸如下圖所示，周向射線機(jī)XXHz2505有效焦點(diǎn)尺寸為1.0mm×3.5mm。圖2周向射線機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和焦點(diǎn)尺寸不清晰度分析檢測(cè)的總不清晰度U與幾何不清晰度Ug和探測(cè)器固有不清晰度UD的關(guān)系為：在相同的條件下，探測(cè)器固有不清晰度UD

是固定不變的，只存在幾何不清晰度Ug的變化，因此為了定性分析，可忽略系統(tǒng)的固有不清晰度UD，空間分辨率R和不清晰度U之間為倒數(shù)關(guān)系，可知當(dāng)幾何不清晰度Ug改變時(shí)，圖像空間分辨率R將隨之呈倒數(shù)關(guān)系變化。定向射線機(jī)最大幾何不清晰度為：式中：Ug1max為周向最大幾何不清晰度；Ug2max為軸向最大幾何不清晰度；L1為焦點(diǎn)到工件射線源側(cè)表面的距離；L2為工件射線源側(cè)表面到探測(cè)器間的距離。周向射線機(jī)最大幾何不清晰度為：可見(jiàn)，定向射線機(jī)正方形焦點(diǎn)所測(cè)量的幾何不清晰度是對(duì)稱的；而周向射線機(jī)焦點(diǎn)的這種不對(duì)稱形狀，使軸向與周向兩個(gè)方向呈現(xiàn)不同的幾何不清晰度，其周向與軸向幾何不清晰度之比等于焦點(diǎn)在對(duì)應(yīng)方向的尺寸之比。當(dāng)雙線型像質(zhì)計(jì)的絲垂直焊縫時(shí)(像質(zhì)計(jì)順焊縫擺放)，因?yàn)橹芟蛏渚€機(jī)的周向幾何不清晰度大，所以雙線型像質(zhì)計(jì)測(cè)量的空間分辨率降低；反之，當(dāng)雙絲平行于焊縫時(shí)(像質(zhì)計(jì)垂直焊縫擺放)，得到的空間分辨率又高于前者。圖3長(zhǎng)方形焦點(diǎn)導(dǎo)致的幾何不清晰度變化示意試驗(yàn)過(guò)程試驗(yàn)工件為?1219mm×18.4mm(外徑×壁厚)，試驗(yàn)使用兩臺(tái)X射線機(jī)，分別為定向X射線機(jī)，型號(hào)為XXG2505，周向X射線機(jī)型號(hào)為XXHz2505，曝光參數(shù)均為180kV，5mA，焦距為609mm，單壁單影(中心)曝光。CR激光掃描儀為德?tīng)朇R-35，成像板為CarestreamINDUSTREXFlexHR型全新板，掃描步進(jìn)為50μm，其他參數(shù)采用系統(tǒng)默認(rèn)。曝光量應(yīng)保證母材處數(shù)字圖像灰度約50%，NB/T47013.14-2016標(biāo)準(zhǔn)要求的空間分辨率應(yīng)識(shí)別線號(hào)為D8，對(duì)比靈敏度應(yīng)識(shí)別線號(hào)為W11。將兩只單絲型及兩只雙線型像質(zhì)計(jì)貼在管道內(nèi)壁射線源側(cè)，像質(zhì)計(jì)擺放位置示意如圖4所示。圖4像質(zhì)計(jì)擺放位置示意為防止背散射，在成像板背部貼厚2mm的鉛板，透照布置示意如圖5所示。圖5透照布置示意分別用定向射線機(jī)和周向射線機(jī)拍攝，圖6為定向射線機(jī)透照影像，透照參數(shù)為180kV，30s。圖6定向射線機(jī)透照影像圖7為周向射線機(jī)透照影像，透照參數(shù)為180kV，84s。圖7周向射線機(jī)透照影像實(shí)際照相中兩種射線機(jī)可識(shí)別的線號(hào)如下：對(duì)于普通單絲型像質(zhì)計(jì)，可以通過(guò)表1中的數(shù)據(jù)看出，兩個(gè)方向的測(cè)量值均為W11，說(shuō)明定向射線機(jī)在兩個(gè)方向上的對(duì)比靈敏度是相同的。試驗(yàn)中的周向射線機(jī)兩個(gè)方向的測(cè)量值也是相同的，均為W11，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)不對(duì)稱對(duì)比靈敏度的問(wèn)題。對(duì)于雙線型像質(zhì)計(jì)，定向射線機(jī)測(cè)量的兩個(gè)空間分辨率分別是D8和D9，證明定向射線機(jī)所測(cè)量的空間分辨率方向性不強(qiáng)；而周向射線機(jī)兩個(gè)方向的測(cè)量值分別是D5和D9，幾乎相差一倍。這表明周向射線機(jī)的不對(duì)稱焦點(diǎn)形狀導(dǎo)致了不對(duì)稱的空間分辨率測(cè)量值，證實(shí)了前文的分析。結(jié)論1在常規(guī)膠片照相過(guò)程中，采用定向射線機(jī)及單絲像質(zhì)計(jì)測(cè)量對(duì)比靈敏度時(shí)，周向及軸向幾何不清晰度不同的問(wèn)題不明顯，但管道檢測(cè)爬行器采用錐靶周向射線機(jī)，其使用單絲像質(zhì)計(jì)，絲軸線垂直于焊縫，像質(zhì)計(jì)靈敏度是低于絲軸線平行于焊縫的，完全符合ASMEV標(biāo)準(zhǔn)的“低靈敏度方向布置”要求。但是在數(shù)字射線照相中，需要使用雙絲型像質(zhì)計(jì)測(cè)量圖像空間分辨率，通過(guò)試驗(yàn)可知，這種由于非對(duì)稱焦點(diǎn)形狀帶來(lái)的影響不容忽視，雙線型像質(zhì)計(jì)的擺放方向值得重視。2標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013.14-2016中5.12.3條規(guī)定：測(cè)定數(shù)字圖像分辨率時(shí)，雙線型像質(zhì)計(jì)應(yīng)放在被檢工件的源側(cè)表面，且“b”值較大部位。附錄B中數(shù)字圖像分辨率測(cè)試條件中規(guī)定“雙線型像質(zhì)計(jì)放在被檢工件源側(cè)表面，透照條件與實(shí)際檢測(cè)條件一致”，只是規(guī)定了雙線型像質(zhì)計(jì)應(yīng)該放在哪的問(wèn)題，沒(méi)有規(guī)定放置方向的問(wèn)題。3根據(jù)分析及試驗(yàn)結(jié)果，筆者認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)更加明確地規(guī)定雙線型像質(zhì)計(jì)的擺放方法，如直接規(guī)定雙絲應(yīng)