浅谈工业X射线探伤机实时成像图像灰度值

工业CT使用的X射线检测作为无损检测的主要方法之一，与其他方法相比具有直观、准确等优点。射线检测中垂直于射线透照方向的缺陷尺寸可精确测量，但平行于射线透照方向的缺陷尺寸无法直接测量得到，而未焊透、根部内凹等缺陷深度的测量又是实际应用中的常见问题。

目前针对X射线数字图像灰度值(以下简称灰度值)的研究，主要着重于分析灰度值与管电压和被测物体厚度等因素的定性关系，灰度值与各因素简单描述为简单的正比或反比关系，而对于图像灰度值与被测物体厚度之间的关系，并没有给出明确的计算公式或对应关系。

射线管电压的提高会造成射线有效能量的增加，而有效能量的增加会使射线波长变短，引起衰减系数下降。根据光电效应、原子物理学等理论，散射和吸收截面与衰减系数存在着换算关系，但在实际检测中线性衰减系数随着工件厚度变化而发生变化，而强滤波后的射线在X射线光谱中的分布应为从最大强度附近到最短波长的范围，入射能量随着管电压增大而增大，对应的平均衰减系数减小。被测材料的厚度增大，同样会使对应的平均衰减系数减小。

射线数字图像是以灰度值的形式显示的，即需要先把X射线强度转化为数字信号(图像的灰度值)。首先，将入射X射线光子转换为电荷，照射在像元上的X射线探伤机的X射线光子数量与像元转换的电荷数近似存在线性关系。我们可以得到结论如下：数字图像灰度值的大小受到材料衰减系数、管电压、管电流、曝光时间和焦距的影响，同时与检测系统的硬件特性有很大关系。通过相关试验，我们可以得到一组数据，在管电压固定的情况下，连续计算一组数据的灰度值与试验值的曲线大致吻合。产生这种现象的主要原因有:1数字图像灰度值与数字射线检测系统直接相关，不同的数字探测器其响应不同，即便是同一数字探测器随着时间推移也会发生相应退化，而造成数字图像灰度值变化。2X射线机是连续的射线源，在通过修正模型对射线的硬化现象进行校正的过程中，会出现计算偏差。3随着钢板厚度的增加，材料的衰减系数也会发生变化，衰减系数很大程度影响了灰 度值的计算。由此我们可以看出图像灰度值与x射线机的能量、材料的厚度和衰减系数的定量关系，不同钢板材质的厚度和图像灰度值之间存在定量关系。但由于设备本身的温湿度或者计算偏差的存在线性关系有非常细微偏差，由于工业CT设备的研发也越来越精密化，相信其中的误差会趋近于更低。