CN112557423B - 一种射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基建技术领域，特别涉及一种射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法。该方法包括：加工制作工艺试验标定块、选用检测设备和材料、射线机工作准备、设置检测透照方法、设置DR检测系统、布置检测标记和像质计、工艺参数试验和生成标准工艺参数图。本发明提供的射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，通过生成DR低曝光量标准工艺参数连续拟合图，可以快速准确的查找或计算各种厚度焊缝DR检测的标准工艺参数，有效提高DR检测质量和检测工效，降低检测曝光量，提高射线作业安全性。

Description

一种射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法

技术领域

本发明涉及基建技术领域，特别涉及一种射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法。

背景技术

近年来，射线直接数字成像检测技术（DR）在检测行业中得到了应用，检测工艺参数是决定检测质量的重要因素，工程中存在多种透照厚度的焊缝，确定适用的标准工艺参数还存在较大的技术难度，主要原因有：

（1）目前，还缺乏确定DR检测标准工艺参数方法的研究成果和标准，无有效的方法可循，现场检测施工只能采用经验数据或通过现场拍片试验才能确定，工艺参数不准确，检测质量难以保证，增加了射线作业安全风险。

（2）由于DR和传统的射线胶片检测技术（RT）在检测成像原理方面差别较大，因此RT检测工艺参数并不适用DR检测。

（3）由于DR检测设备的射线机、数字探测器等主要设备部件技术性能有差异，因此每台DR检测设备的检测工艺参数也存在差异，不能通用。即便是同一台DR设备，随着设备使用性能的不断老化和改变，检测工艺参数也需要进行校准和修正，但还无有效的校准方法。

因此急需研发出一种适合DR检测应用的标准工艺参数确定方法，以解决工程中DR检测施工存在的技术难题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明提供了一种射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，以解决现有技术中解决工程DR检测存在的无标准工艺参数确定方法和DR系统工艺参数校准方法、检测工艺参数设置不准确等缺陷。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，包括：

步骤S1、制备多个厚度不同的试验标定块，每个标定块的中部设有焊缝；

步骤S2、选用数字探测器以及高频恒压定向X射线机作为检测设备；

步骤S3、根据检测的焊缝材质和透照厚度设置定向X射线机工作的最高管电压，设置管电流，对定向X射线机进行工作训机；

步骤S4、采用单壁单影检测透照方法，将数字探测器和定向X射线机相对放置固定在检测工装上，试验用的标定块位于数字探测器和定向X射线机之间，按厚度从小到大的顺序依次放置到检测工装的工位架上，标定块的焊缝呈水平方向放置，数字探测器中部和X射线机对准标定块焊缝；

步骤S5、启动DR检测系统的数字探测器以及相应的应用程序；步骤S6、在标定块的表面布置检测标记和像质计；

步骤S7、工艺参数试验，具体包括：

步骤S71、选择厚度最小的标定块进行工艺参数试验，根据透照厚度设置较低的管电压，设置成像帧速和积分次数工艺参数，选取焊缝检测成像区，进行焊缝数据采集数字成像并存储到计算机中；

步骤S72、测量并记录焊缝数字图像的灵敏度、分辨率、归一化信噪比和灰度技术指标，记录管电压、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数、透照厚度参数；

步骤S73、在保证透照厚度、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数工艺参数不变的情况下，依次以5kv的递增幅度设置管电压，进行焊缝数据采集数字成像，记录相应的技术指标和工艺参数，直到图像灰度超过80%，完成该厚度标定块的工艺参数试验；

步骤S74、依次选取邻近厚度的标定块，重复上述步骤S71~S73直到完成所有标定块的工艺参数试验。

步骤S8、生成标准工艺参数图；具体包括：

步骤S81、选取每个工艺试验标定块的图像有效评定区灰度接近20%的工艺参数特征值，包括管电压、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数等值；

步骤S82、设置参数图的横、纵轴分别为透照厚度和管电压，自动生成图像有效评定区灰度20%的DR低曝光量标准工艺参数连续点拟合图和对应的线性函数；

步骤S83、重复上述步骤S81~S82，依次生成图像有效评定区灰度值分别为30%、40%、50%、60%、70%、80%的DR低曝光量标准工艺参数连续拟合图和对应的线性函数。

优选地，标定块的最小加工数量N=最大透照厚度T/3取整数，标定块的最小厚度一般为3-4mm，相邻标定块的厚度差为2-3mm，每个标定块的长宽尺寸为300×300mm。

优选地，数字探测器的有效像素尺寸应不大于200um，高频恒压定向X射线机的有效焦点尺寸不大于3mm且最高管电压为300kv。

优选地，数字探测器距离标定块设置为10mm-15mm。

优选地，步骤S6具体包括：在标记带上布置好焊缝编号、焊缝规格、日期识别标记，将标记带用磁夹固定在标定块表面，检测标记应距离焊缝边缘至少5mm；

线型像质计布置在射线源侧的标定块焊缝一端被检区长度的1/4左右位置，金属丝应垂直横跨焊缝，细丝置于外侧。

双线型像质计布置射线源侧的标定块焊缝一端被检区长度的1/4左右位置的母材上，双线型像质计的金属丝与数字探测器的行或列成2°～5°夹角，且细丝置于外侧。

（三）有益效果

本发明提供的射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，通过生成DR低曝光量标准工艺参数连续拟合图，可以快速准确的查找或计算各种厚度焊缝DR检测的标准工艺参数，有效提高DR检测质量和检测工效，降低检测曝光量，提高射线作业安全性。

附图说明

图1 为本发明实施例DR检测低曝光量标准工艺参数连续拟合图；

图2为本发明实施例射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。

如图1和图2所示，本发明提供一种射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，包括：

步骤S1、制备多个厚度不同的试验标定块，每个标定块的中部设有焊缝；其中，标定块的最小加工数量N=最大透照厚度T/3取整数，标定块的最小厚度一般为3-4mm，相邻标定块的厚度差为2-3mm，每个标定块的长宽尺寸为300×300mm。

步骤S2、选用数字探测器以及高频恒压定向X射线机作为检测设备，根据实际需求，可选用有效像素尺寸应不大于200um的数字探测器，有效焦点尺寸不大于3mm且最高管电压为300kv的高频恒压定向X射线机。此外，还需要准备检测用的铅字、标记带、像质计、磁夹、记号笔、胶布等工艺试验材料。

步骤S3、打开定向X射线机的电源开关调至工作档位，根据检测的焊缝材质和透照厚度设置X射线机工作的最高管电压，设置管电流为3mA，打开射线开关进行射线机的工作训机，X射线机的管电压和管电流逐渐上升至最高管电压和管电流，完成设备工作训机后关闭X射线。

步骤S4、采用单壁单影检测透照方法，将数字探测器和定向X射线机相对放置固定在检测工装上，试验用的标定块位于数字探测器和定向X射线机之间，按厚度从小到大的顺序依次放置到检测工装的工位架上，标定块的焊缝呈水平方向放置，数字探测器中部和X射线机对准标定块焊缝；数字探测器距离标定块设置为10mm-15mm。

根据工程采用的实际检测焦距设置数字探测器和X射线机之间的水平距离。

步骤S5、启动DR检测系统的数字探测器以及相应的应用程序；启动DR检测系统的数字探测器和计算机网络，在检测应用软件中选择检测系统文件，设置图像文件名、存储路径等信息。在检测应用软件中校准数字探测器的像素和灰度响应一致性。

步骤S6、在标定块的表面布置检测标记和像质计；在标记带上布置好焊缝编号、焊缝规格、日期等识别标记，将标记带用磁夹固定在标定块表面，检测标记应距离焊缝边缘至少5mm。

具体包括：在标记带上布置好焊缝编号、焊缝规格、日期识别标记，将标记带用磁夹固定在标定块表面，检测标记应距离焊缝边缘至少5mm；

线型像质计布置在射线源侧的标定块焊缝一端被检区长度的1/4左右位置，金属丝应垂直横跨焊缝，细丝置于外侧。

双线型像质计布置射线源侧的标定块焊缝一端被检区长度的1/4左右位置的母材上，双线型像质计的金属丝与数字探测器的行或列成2°～5°夹角，且细丝置于外侧。

步骤S7、工艺参数试验，具体包括：

步骤S71、选择厚度最小的标定块进行工艺参数试验，根据透照厚度设置较低的管电压，设置成像帧速和积分次数工艺参数，选取焊缝检测成像区，进行焊缝数据采集数字成像并存储到计算机中；

步骤S72、测量并记录焊缝数字图像的灵敏度、分辨率、归一化信噪比和灰度技术指标，记录管电压、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数、透照厚度参数；

步骤S73、在保证透照厚度、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数工艺参数不变的情况下，依次以5kv的递增幅度设置管电压，进行焊缝数据采集数字成像，记录相应的技术指标和工艺参数，直到图像灰度超过80%，完成该厚度标定块的工艺参数试验；

步骤S74、依次选取邻近厚度的标定块，重复上述步骤S71~S73直到完成所有标定块的工艺参数试验。

步骤S8、生成标准工艺参数图；具体包括：

步骤S81、选取每个工艺试验标定块的图像有效评定区灰度接近20%的工艺参数特征值，包括管电压、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数等值；

步骤S82、设置参数图的横、纵轴分别为透照厚度和管电压，自动生成图像有效评定区灰度20%的DR低曝光量标准工艺参数连续点拟合图和对应的线性函数，见图1。

步骤S83、重复上述步骤S81~S82，依次生成图像有效评定区灰度值分别为30%、40%、50%、60%、70%、80%的DR低曝光量标准工艺参数连续拟合图和对应的线性函数。

本发明提供一种射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，首先根据检测透照厚度范围加工制作和焊缝同材质的工艺试验标定块，设置检测透照方式，然后校准和设置DR检测系统，布置检测标记和像质计，按照标定块的厚度依次进行检测工艺试验采集工艺参数特征值，再选取工艺参数特征值录入应用程序拟合生成DR检测低曝光量标准工艺参数图，依据该图确定DR检测工艺参数。通过生成DR低曝光量标准工艺参数连续拟合图，可以快速准确的查找或计算各种厚度焊缝DR检测的标准工艺参数，有效提高DR检测质量和检测工效，降低检测曝光量，提高射线作业安全性。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，其特征在于，包括：

步骤S1、制备多个厚度不同的试验标定块，每个标定块的中部设有焊缝；

步骤S2、选用数字探测器以及高频恒压定向X射线机作为检测设备；

步骤S3、根据检测的焊缝材质和透照厚度设置定向X射线机工作的最高管电压，设置管电流，对定向X射线机进行工作训机；

步骤S4、采用单壁单影检测透照方法，将数字探测器和定向X射线机相对放置固定在检测工装上，试验用的标定块位于数字探测器和定向X射线机之间，按厚度从小到大的顺序依次放置到检测工装的工位架上，标定块的焊缝呈水平方向放置，数字探测器中部和X射线机对准标定块焊缝；

步骤S5、启动DR检测系统的数字探测器以及相应的应用程序；步骤S6、在标定块的表面布置检测标记和像质计；

步骤S7、工艺参数试验，具体包括：

步骤S71、选择厚度最小的标定块进行工艺参数试验，根据透照厚度设置较低的管电压，设置成像帧速和积分次数工艺参数，选取焊缝检测成像区，进行焊缝数据采集数字成像并存储到计算机中；

步骤S72、测量并记录焊缝数字图像的灵敏度、分辨率、归一化信噪比和灰度技术指标，记录管电压、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数、透照厚度参数；

步骤S73、在保证透照厚度、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数工艺参数不变的情况下，依次以5kv的递增幅度设置管电压，进行焊缝数据采集数字成像，记录相应的技术指标和工艺参数，直到图像灰度超过80%，完成该厚度标定块的工艺参数试验；

步骤S74、依次选取邻近厚度的标定块，重复上述步骤S71~S73直到完成所有标定块的工艺参数试验；

步骤S8、生成标准工艺参数图；具体包括：

步骤S81、选取每个工艺试验标定块的图像有效评定区灰度接近20%的工艺参数特征值，包括管电压、管电流、帧速、积分次数、焦距、透照几何参数等值；

步骤S82、设置参数图的横、纵轴分别为透照厚度和管电压，自动生成图像有效评定区灰度20%的DR低曝光量标准工艺参数连续点拟合图和对应的线性函数；

步骤S83、重复上述步骤S81~S82，依次生成图像有效评定区灰度值分别为30%、40%、50%、60%、70%、80%的DR低曝光量标准工艺参数连续拟合图和对应的线性函数。

2.如权利要求1所述的射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，其特征在于，标定块的最小加工数量N=最大透照厚度T/3取整数，标定块的最小厚度一般为3-4mm，相邻标定块的厚度差为2-3mm，每个标定块的长宽尺寸为300×300mm。

3.如权利要求1所述的射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，其特征在于，数字探测器的有效像素尺寸应不大于200um，高频恒压定向X射线机的有效焦点尺寸不大于3mm且最高管电压为300kv。

4.如权利要求1所述的射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，其特征在于，数字探测器距离标定块设置为10mm-15mm。

5.如权利要求1所述的射线直接数字成像检测低曝光量标准参数确定方法，其特征在于，步骤S6具体包括：在标记带上布置好焊缝编号、焊缝规格、日期识别标记，将标记带用磁夹固定在标定块表面，检测标记应距离焊缝边缘至少5mm；

线型像质计布置在射线源侧的标定块焊缝一端被检区长度的1/4左右位置，金属丝应垂直横跨焊缝，细丝置于外侧；

双线型像质计布置射线源侧的标定块焊缝一端被检区长度的1/4左右位置的母材上，双线型像质计的金属丝与数字探测器的行或列成2°～5°夹角，且细丝置于外侧。

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