管道环焊缝数字射线检测技术探析

张树勇

摘 要：科技的发展给工业生产检测领域带来了新型的技术和方法，X射线检测技术就是其中的一种。X射线与渗透检验，射线检验等检测方法被人们大量的应用在工业生产领域，为工业产品质量的检测提供了快速有效的手段。与传统的检测方法相比较，新型数字射线技术具有不可比拟的优点，在工业焊接行业，这种方法能够有效的检测出管道焊接缝的质量是否合格，其检测成像也十分清晰，为人们改进成品质量提供了依据。文章主要介绍了数字X射线检测技术的优良性能及特点，并列举了目前用于射线检测的主要设备，最后还分析了成像的影响因素，旨在扩大这一新技术的推广和应用范围。

关键词：检测设备；成像效果；噪声影响

1 新型射线检测技术的优点

X射线检测给管道环焊缝质量检测带来了极大的便利，其检测方法也在向科技化方向演变。X射线检测技术实际上就是一种光波技术，主要是利用光能穿透和照射物体作为基本操作原理，这种光波与普通的光线有所区别，由于射线所散发出的光学粒子具有极大的能量，所以，它可以穿透物质表面，反映出物质内部结构上的缺陷，其检测结果要通过一定的媒介来呈现出来，包括开始的射线检测结果都反映在胶片上，胶片成像的缺点显而易见：不方便图像的保存与使用。随着科技的发展，检测成像手段也越来越先进，新型的数字化射线检测技术逐渐替代了传统的检测方法，检测的结果也不必局限于胶片成像，取而代之的是数字化图像存储手段，对于检测的过程也更为自动化和智能化。在管道环焊接检测过程中，数字X射线检测方法具有较大的优势：首先，采用数字化手段使得检测图像的成像质量大为提高，提高了成像的准确性，避免了资源的浪费；其次，先进技术的应用延长了检测设备的使用年限，检测结果实现了数字化的处理和存储方式，更方便了图像修改和删减；再次，X射线检测设备的成像介质不再使用胶片，极大的降低了成本消耗，也避免了胶片所引发的环境污染问题；最后一点，由于检测结果的数字化技术处理，使检测图像的传输变得更加容易，也方便了人们对于资源的共享与评价，拓宽了问题的解决途径，提高了问题的解决效率。

2 常见的射线检测机器的特点和性能介绍

2.1 基本检测条件

适用于管径≥500mm；其灵敏度优于2.0%，而探测器的空间分辨率是0.127mm；探测器的成像分辨率是1024×1024；系统的分辨率≥3Lp/mm；同时沿焊缝的最大动态扫查速度是2m/min；X射线管电压是40～225kV；图像的灰度等级是4096。

2.2 设备使用方法

将可以开合的爬行轨道由焊缝的一侧把它固定于管道上，射线探测器在电机驱动之下沿着焊缝进行扫查，同步工作恒电位的X射线机在管内，射线探测器把接收到的射线变成了电信号，通过电子扫描，数据采集及分析软件的处理后得到和焊缝射线所扫查一样的图像，用在焊接的质量评判以及电子档案的存储当中。

2.2.1 X射线机

X射线机是一种应用于工业和医疗领域的常见检测设备，按照检测对象的不同可以分为软射线和硬射线两种类型。该种设备在选用时要尤其注意以下两项指标的考虑：其一，成像焦点。由于设备聚焦的效果不同，在选择时要尽量考虑实际测量的效果需要，对于成像范围大，精确度要求不高的检测可以采用焦点较大的设备，但对于成像效果有细节性要求的检测就必须选用焦点集中的测试仪器。其二，由于图像成图的清晰度需要以光源的持续性和稳定性作为前提，在选用设备时，要尽可能注意其电压变化幅度，并选择性能可靠的仪器。

2.2.2 面阵探测器

常见的X射线检测仪器还包括面阵探测仪。其主要由于分辨率高和探测范围广的特性而备受企业青睐。在焊接检测时，要注意仪器的成像分辨率是否符合检测要求。

2.2.3 成像设备和信息处理设备

X射线探测设备的一端要与信号转换设备和成像设备相连接，以便与将收集到的光信号转换成为实际观测图像，后期的成像质量在很大程度上取决于射线数据收集的情况，因此，为了获得高品质的图像，就要使用先进的X射线探测系统。目前，已经有不少厂商不致力于高分辨率的射线接收仪器的研发，以求达到更好的成像效果。收集的数据经过图形成像处理将成像信息传输到最终的信息处理设备中，通过计算机设备的专业程序将图像信息加以收集，整理和分析，进而形成科学的检测结果，使检测结果更为具体化。图像在收集后要进行一定的修改和清晰度处理，数字图像处理设备在此环节发挥了重要的作用。在图像后期处理环节，需要使用一些图像处理技术进行加工和改良，使最后呈现的图像效果更加有助于数据的分析和判断。

3 制约检测成像效果的条件

3.1 设备本身特点对于成像效果的影响

面阵成像仪在检测时由于其具有非接触性和成像率高的使用特点，使得其在使用过程中的优点同时也可能是造成成像效果不良的主因。设备使用时，要想保持最终成像的效果就必须在管道检测时与被测物拉开距离，但由于管道是有弯曲弧度的，这样就会使测量设备和管道之间产生距离不均等的情况，为此，要采取有效的补救措施例如距离校正模型来防止检测结果出现误差。

3.2 系统噪声对成像质量的影响

3.2.1 光量子噪声

光量子的噪声是依赖像元点于整个曝光时间内所吸收光子数多少，它由X射线光子的分布所引起。平板探测器内，光量子的噪声服从于泊松的分布，这个是平板探测器内主要噪声源之一。选用高密度的材料使软射线过滤，运用铅质的窗口来限制好主射线束的面积，对工件的被检测区域外表面的实行具有效屏蔽作用，选用恒压的射线源，使曝光时间内避免射线辐射的波动，能够有效的减少散射线影响，使光量子的噪声降低。

3.2.2 电噪声

图像在采集过程中，存在随机噪声干扰图像质量，包含电阻、电容噪声及放大器的噪声、漏电流、势阱噪声等所引起散粒噪声。运用大容量的硬件图像采集卡来加速信号处理辅助软件的处理技术，可使电噪声降低，同时也使图像速度及质量提高。计算机的图像处理技术可以分成时域法、频域法。时域法是直接处理好图像当中的像素，比如对比度的增强、锐化图像的边界、增强图像的灰度等，明显提高了图像的分辨率；频域法是在图像变换基础上，不用直接处理像素，而用高通、低通的滤波和图像的连续叠加技术作为主要的处理方法。

4 结束语

数字X射线检测技术是一种新型的光波检测技术，目前主要应用于对于工业和医疗产品的质量检测，该项技术是以数字化技术的发展作为依托，实现了对传统技术的改良，而且，其检测功能还在进一步开发中。在管道环焊接缝检测环节中，该项技术的应用不仅提高了检测的精确度，而且还大大的节约了检测成本，实现了焊接检测领域的科技化和智能化。

参考文献

[1]任大海，尤政，孙长库，等.射线成像检测中射线源焦点的影响及修正[J].光学技术，1999（6）：48-49.

[2]艾维平.DXR250RT平板探测器X射线实时成像检测系统的研究[D].兰州：兰州理工大学，2007.

[3]程耀瑜，胡郾，韩焱，等.高质量X射线检测的数字化成像及快速采集[J].光学精密工程，2002，187（4）：359-364.endprint