工业计算机断层扫描技术（工业ct）及应用

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1、工业计算机断层扫描技术（工业CT）及应用张强安赛斯（中国）有限公司技术中心摘要：本文简要介绍了工业CT技术的原理，工业CT机的组成原理和主要技术指标，最后给出了CT技术在无损检测领域的广泛应用。工业CT；原理；应用；安赛斯0引言随着制造业的迅速发展，对产品质量检验的要求越来越高，需要对越来越多的关键、复杂零部件甚至产品内部缺陷进行严格探伤和内部结构尺寸精确测量。传统的无损检测方法如超声波检测、射线照相检测等测量方法已不能满足要求。于是，许多先进的无损检测技术被开发应用于这些领域,ICT（IndustrialC

2、omputedTomography-简称工业CT）技术便是其中的一种。（资料來源：安赛斯（中国）有限公司，更多信息，请登陆安赛斯官网www.analysis-tech.com查看）工业CT（ICT）就是计算机层析照相或称工业计算机断层扫描成象。虽然层析成象有关理论的有关数学理论早在1917年由J.Radon提出，但只是在计算机出现后并与放射学科结合后才成为一门新的成象技术。在工业方面特别是在无损检测（NDT）与无损评价（NDE）领域更加显示出其独特之处。因此，国际无损检测界把工业CT称为最佳的无损检测手段。进

3、入80年代以來，国际上主要的工业化国家己把X射线或Y射线的ICT用于航天、航空、军事、冶金、机械、右油、电力、地质、考古等部门的NDT和NDE,检测对彖冇导弹、火箭发动机、军用密封组件、核废料、石油岩芯、计算机芯片、精密铸件与锻件、汽车轮胎、陶瓷及复合材料、海关毒品、考占化石等。我国90年代也已逐步把ICT技术用于工业无损检测领域⑴。1CT技术基本原理概述CT的基本思想是：让一束X射线投射在物体上，通过物体对X射线的吸收（多次投影）便可获得物体内部的物质分布信息。当强度为的一个窄束X射线穿过吸收系数为“的物体

4、时，其强度满足指数衰减关系I=人严（1）式中/为X射线所穿过物质层厚度。在实际情况中，所研究的物体往往不是由单一成分组成的，当物体rti若干个不同成分组成吋，物体内部各处的“也将可能不同。在这样的物质屮，X射线穿过整个物件后的强度为（、/（£）=I（｝Exp一（2）

5、。在计算机屏幕上，可用颜色或灰度来表示讥门的犬小，从而被扫描的物体的切面图像即可显示出來⑵。（资料来源：安赛斯（中国）有限公司，更多信息，请登陆安赛斯官网www.analysis-tech.com查看）1.2投影定理图1坐标转换及射线位置示意图图1所示为坐标转换及射线位置示意图，图中虚线代表射线经过的路线；黑点代表我们感兴趣的一个点。我们需要求那里的吸收系数。投影定理或中心切片定理是图像重建算法的基础。设在角度0,位置乞上的射线吸收大小为几（匚），即几（£）三p（r）d21n［沽j其中厶表示延图1所示的虚线积

6、分。再设物体的一个二维平面内吸收率分布为/（x,y）。那么投影定理在非衍射源情况下，其内容为:耳（£）按照耳的一维傅立叶变换P（Q,0）是/（x,y）的二维傅立叶变换的一个（过原点的）切片。即2工业CT系统2・1工业CT机工作原理图工业CT机一般由射线源、机械扫描系统、探测器系统、计算机系统和屏蔽设施等部分组成，其结构工作原理如图2所示⑶。射线源提供CT扫描成象的能量线束用以穿透试件，根据射线在试件内的衰减情况实现以各点的衰减系数表征的CT图象重建。与射线源紧密相关的前直准器用以将射线源发出的锥形射线束处理成

7、扇形射束。后准直器用以屏蔽散射信号，改进接受数据质量。机械扫描系统实现CT扫描时试件的旋传或平移，以及射线源——试件——探测器空间位置的调整，它包括机械实现系统及电器控制系统。探测器系统用來测量穿过试件的射线信号，经放大和模数转换后送入计算机进行图象重建。ICT机-•般使用数百到上千个探测器，排列成线状。探测器数量越多，每次采样的点数也就越多，有利于缩短扫描时间、提高图象分辨率。计算机系统用于扫描过程控制、参数调整，完成图象重建、显示及处理等。屏蔽设施用于射线安全防护，一般小型设备自带屏蔽设施，人型设备则需在

8、现场安装屏蔽设施。后准直器前准宜器辐射源'Z分层教据采—出1出主计算机管理控制数据校正图象重建处理分析被检工件辐射源开关图2工业CT机结构工作原理图2.2CT机的主要技术指标2.2.1扫描方式单束平移一旋转方式，窄扇形束平移一旋转方式，宽扇形束旋转一旋转方式,宽扇形束静止一旋转方式，螺旋扫描方式，动态空间扫描方式，电子束扫描方式。2.2.2机架孔径机架孔径越大越好。它影响着机架的倾角，一般CT机的机