什么是X射線數字成像DR技術-2

　　圖像灰度之分辨率的定義

　　(1)圖像灰度與對比度

　　與膠片照相技術的黑度概念相對應，X射線數字成像技術引進灰度的概念。圖像中黑白的程度用灰度來描述，將圖像中黑白的變化范圍定義為256個灰度等級。顯示器上圖像較亮部位與相鄰較暗部位的灰度差稱為圖像對比度。

　　(2)圖像分辯與圖像不清晰度

　　圖像分辨率是指顯示器上可識別的線條能夠分離的最小間距，單位是每毫米線對(LP/mm)。一個線對由一根線條和一個間距組成，且間距的寬度等于線條的寬度，以一毫米寬度范圍內的線對數表示。

　　圖像不清晰度：在X射線數字成像過程中，一個明銳邊界的影像因受到某些因素的影響而變得模糊，模糊的范圍擴展成一個區(qū)域，該區(qū)域的寬度即為圖像不清晰度，單位是毫米。

　　顯而易見，圖像分辯率和圖像不清晰度實際上是一個問題的兩個表述，反映的都是圖像邊界的清晰程度，它們可以用同一種圖像測試卡在顯示屏上客觀地測試出來。根據定義，圖像不清晰度的量值等于圖像分辨率線對數的倒數的二分之一。

　　按照視頻技術的定義，分辨率可分為時間分辨率和空間分辨率。時間分辨率多用于儀器時基線性的分辨。由于幾何位置或材料密度差異引起的視頻分辨率則稱為空間分辨率。因為X射線數字成像技術不涉及時間分辨率的問題，所以X射線數字成像技術中所講的分辨率就是空間分辨率。

　　成像技術指標

　　從試驗情況來看，當鋼焊縫的透照厚度為10～20mm時，為使像質計靈敏度達到標準規(guī)定的要求，圖像有效評定區(qū)內的灰度應控制在130～230，對比度控制在60～120，圖像不清晰度應不大于0.25mm。按照目前的技術水平，這三個指標是能夠達到的。

　　

　　成像技術之圖像放大

　　X射線數字成像技術與膠片照相技術的區(qū)別在于：實時成像所得到的圖像是放大的，而膠片照相技術在同一條件下所得到的底片影像基本上是不放大的。在實時成像中：

　　(1)圖像放大的必然性

　　由于探傷工件不可能緊貼在圖像增強器的輸入屏的表面上，從幾何投影原理可知，所得圖像必然是放大的，放大倍數M=L/L1=(L1+L2)/L1=1+(L2/L1)。

　　(2)圖像放大的必要性

　　由于實時成像法與膠片照相法的載體不同，為了提高圖像質量，特別是為了提高圖像的清晰度，圖像有必要放大，這是因為：

　　圖像實際不清晰度U與圖像綜合不清晰度U0有關，圖像不清晰度受設備系統(tǒng)不清晰度(又稱設備固有不清晰度)Us和幾何不清晰度Ug以及移動不清晰度Ur三大因素的綜合影響，但它們之間不是簡單的算術和的關系，根據英國標準介紹，圖像綜合不清晰度與三者之間是立方與立方和的關系，即：U03=Us3＋Ug3＋Ur3，當采集靜止圖像時，Ur=0，則U03=Us3＋Ug3。設備系統(tǒng)不清晰度Us是設備本身固有的，可通過圖像測試卡在系統(tǒng)中直接測出。幾何不清晰度與成像時的幾何參數有關，根據射線投影成像原理和圖2所示，實時成像中幾何不清晰度Ug與放大倍數M的關系是：Ug=(d•L2)/L1=d(M-1)，d為X射線機的焦點尺寸，mm。若已知焦點尺寸d和放大倍數M，便可算出幾何不清晰度Ug，從而算出圖像綜合不清晰度U0。

　　圖像放大后，圖像中一些原來不易分辨的細小影像也被放大而變得容易分辨，有利于細小缺陷的識別，圖像不清晰的程度得到改善，圖像質量得到明顯的提高。圖像不清晰度改善的程度可以用“圖像的綜合分辨率被放大了M倍或圖像的綜合不清晰度被縮小了M倍”來表述：U=U0/M。

　　然而，圖像放大也有一個適度問題，放大倍數過大，反而會降低靈敏度，這是因為隨著放大倍數的增大，幾何不清晰度也隨之增大，會使影像的邊界變得模糊。另外，放大倍數過大也會使圖像實際檢測長度減小，也是不經濟的，因此就有一個最佳放大倍數和最小缺陷檢出尺寸的問題。根據美國ASMEE1000-88標準，圖像檢測的最佳放大倍數Mopt為：Mopt=1+(Us/d)3/2，圖像可檢測出的最小缺陷尺寸dmin為：dmin=Us/M2/3。

　　成像工藝之工藝試驗與工藝評定

　　X射線數字成像在正式使用前應進行工藝試驗和工藝評定，以確定工藝的有效性和穩(wěn)定性。由于X射線數字成像是一項新技術，實時成像工藝與膠片照相工藝有許多不同，只有經過多次的工藝試驗才能尋找到較佳工藝參數，尤其是對于初次接觸X射線實時成像方法的人員來說，多做工藝試驗是十分必要的。通過工藝試驗，以確定各工藝因素之間的相互關系。這里講的工藝因素主要有：X射線機管電壓、管電流、成像距離(L1、L2)、放大倍數、散射線屏蔽、低能射線過濾等。由于需要試驗的工藝因素較多，正交試驗法是一種較有效的試驗方法。工藝評定是X射線數字成像時投入使用之前的重要環(huán)節(jié)，工藝評定是以圖像質量指標來評定工藝試驗所確定的工藝參數的有效性。工藝評定應有記錄和評定報告，以備查核。當工藝條件改變之后，應重新進行工藝評定。

　　對比試驗

　　工藝評定合格之后，要進行X射線數字成像與膠片照相法的焊縫缺陷檢出能力的對比試驗。對比試驗的方法是制作一定數量并含有各種常見焊接缺陷的試件，用兩種方法各自對標樣進行探傷比較。對比試驗的作用是培訓操作人員和評定人員，圖像評定人員對照檢測圖像和照相底片，逐漸熟悉掌握圖像中焊縫缺陷的特征和評定方法，取得經驗后才能獨立地進行圖像評定工作。

　　透照方式

　　X射線數字成像的透照方式與膠片照相方法基本相同，同樣有縱縫外透法、內透法，環(huán)縫外透法、內透法，雙壁單影法和雙壁雙影法。例如，透照筒體焊縫時,可將圖像增強器(或X射線機)固定在筒體外，X射線管頭（或圖像增強器）固定在懸臂上，筒體放在電動小車上，懸臂伸進筒體內，筒體隨小車按規(guī)定的等分轉動或按等距離移動，即可對環(huán)縫或縱縫進行連續(xù)檢測。雙壁透照時，由于工件不可緊靠近圖像增強器，所以，以后側焊縫還是前側焊縫為檢測焊縫就顯得不那么重要，這一點是與膠片照相方法是不同的。

　　散射線的屏蔽

　　無用射線和散射線對圖像質量有負影響作用，應加于屏蔽。屏蔽的方法與膠片照相法基本相同。

　　圖像的觀察

　　為了適應評定人員的評片習慣，圖像可以正像或負像方式顯示，兩種顯示方式是等效的，彩色顯示對于分析微小缺陷有明顯的分辨作用。