(高清版)GBT 41123.2-2021 无损检测 工业射线计算机层析成像检测 第2部分：操作和解释

国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会前言 I Ⅱ 1 附录A(资料性)用线对卡测量空间分辨率 I本文件是GB/T41123《无损检测工业射线计算机层析成像检测》的第2部分。Ⅱ损检测术语第12部分：工业射线计算机层析成像检测》,纳人我国无损检测术语标准体系。 无损检测工业射线计算机层析成像检测第2部分：操作和解释；无损检测工业射线计算机层析成像检测第3部分：验证。1ISO15708-1:2017无损检测射线计算机层析成像检测第1部分：术语(Non-destructivetes-ting—RadiationmethodsforcISO15708-2:2017无损检测射线计算机层析成像检测第2部分：原理、设备和样品(Non-destructivetesting—Radiationmethodsforcomputedtomography—Part2:Princip24.2CT系统设置针对给定任务要求进行CT系统的设置。从任务要求中能引出所需的空间分辨率(考虑射线管焦下面描述CT系统参数及如何设置以满足检测需求。由于不同系统参数之间相互制约，可多次设行放大，放大倍数等于射线源到探测器的距离除以射线源到被测物体的阵大小即穿过样品直径或最大物体尺寸的体素个数。具体见5为获取被测物体尽可能完整的信息，通常要求物体(或被测物体的感兴为了获得精确的重建，应校正几何布置的偏差(投影旋转轴线与图像中4.2.3X射线源所要求的电压应按照ISO15708-2:2017中8.2规定的由X射线穿过被检物体的最长路径确定。为获得最佳测量结果，宜采用的衰减比约为1:10,即通过样品信号的灰度级宜是亮场的大约10%(均相对于暗场测量)。使用前置滤波片可获得最佳灰度范围。所有前置滤波片都会降低射线强度。前置滤波34 两种材料的边界表面，例如部件表面(材料-空气转换),可通过CT图像中的CT灰度阈值 精确的图像比例或体素大小应通过测量合适的用于校准的标准件(与被检物体一起检测以及在检测之前/之后直接检测)或在被检物体上使用已知几何尺寸来确定。为此，将CT系统的体素大小或放大倍数M与实际可准确确定的体素大小或放大倍数(M*)进行比较(使用参考物体/几何尺寸)。因视化软件利用此方式测定的实际体素尺寸可对CT系统的体素尺寸进行相应的缩放/校正。为了能够进行尺寸测量，应在CT图像中确定部件表面或材料接触表面。部件表面通常为固体物体到周围空气的过渡界面。此界面通过灰度阈值来确定，且主要取决于材料和X射线的设置。灰度阈值可使用整个CT图像范围内材料灰度值的均值确定，如材料和空气各自灰度平均值再取平均。该类阈值有时称为“iso50阈值”。全局阈值或使用iso50方法的校准适用于由均质材料制成物体的多种测全局阈值不适用于由多种材料组成的物体。在这些情况下，宜根据边界两侧的材料使用不同的阈5何尺寸与标称的CAD尺寸进行对比。标称尺寸与实测图像比较可在导出的STL模型(或点云)与线衰减系数是入射X射线能量的函数。为了简化讨论，所使用X射线被假定为具有单一能量6假设两种材料的X射线线衰减系数分别为pb、μ,它们与射线能量函数关系如图2所示。这两种 (1)此定义假设细节特征贯穿CT切片厚度。若细节特征厚度(h₁)小于切片厚度(h₈),则对比度值会H图2△μ与X射线能量函数关系有利于提高对比度，但不利于细节特征检出(降低了信噪比)。如何折中选择在很大程度上取决于特定对于理想的CT系统，则穿过图3a)中所示物体中心区域(背景中心的一个特征)的轮廓线的CT值曲线将显示为图3b)所示的锐利分布。图3对比度图7GB/T41123.2—2021/ISO图3对比度图(续)辐射过程的统计特性会引起单位时间光子数量的变化，其统计特性服从泊松分X射线信号的光子噪声(或量子噪声)的特征在于信号的方差等于噪声的平均值(泊松分布检测到N个光子，那么在任何相同采样周期中记录到的光子数有68%的概率在N±√N的范围。除光子统计噪声外，还可存在探测器电子噪声和散射噪声。在详细分析时，应考虑这些噪声的噪声可在与被测物体的大小和衰减相同(或相近)的测试卡上进行测量(测试卡可以是与测量MTF (3)m——图像区域像素个数；pi——图像区域每像素灰度值。计算标准差(g),计算见公式(4):信噪比(SNR)的计算见公式(5): (5)8GB/T41123.2—2021/ISO噪声(g)扩大了材料CT灰度值(μ)的分布范围，还可能导致不同材料灰度值(分别为μ:和μb)的图4材料和背景中CT值的分布对比度噪声比(CNR)用来衡量细节特征和背景之间CNR值为3时认为具有良好的检测置信度。 (6)调制传递函数(MTF)是表征系统空间分辨率的标准参数，它是系统的点扩散函数分布卷积的一维傅立叶变换的模。因此，PSF是系统对理想点的响应。MTF描述了系统重现空间频率的能力。低频(大且均匀的细节特征)相比于高频(小细节特征)而言能更真实地再现。MTF不仅是图5给出了从简单圆柱体的图像获得MTF的实验方法。优先使用圆柱体是因为一旦确定其质量MTF的幅度被归一化为1。它以空间频率为单位绘制，通常用每毫米线对数(lp/mm)表图5均质圆柱CT图像获取调制传递函数(MTF)的方法900X0X1图5均质圆柱CT图像获取调制传递函数(MTF)的方法(续)建议使用与实际被测物体材料相同的圆柱体试样(衰减程度相当)进行测量。使用相同或相当衰减条件，或者相同尺寸的圆柱体试样，其优点是可同时测量MTF和SNR,但固定尺寸和材料的圆柱体也限制了CT重建中对MTF变化的认知。如用比测试物体的衰减系数大的材料制成的圆柱体试样，则成像重建范围更小，但可用来测量MTF与检测位置的函数关系。此时，使用单独的测试卡获得有代表性的结果。线对测试卡可直接用来测定离散点处的MTF。线对测试卡的测量方法，见附录A。5.2检测适用性处理步骤/程序、检测细节特征以及精度要求应形成文件。结果的评价应通过与相应性能参数的比较来完成，如密度分辨率、“临界缺陷”检测能力或精度、几何特征测量的不确定度等。如果达到了性能参数要求，检测能力是适宜的。图像质量参数的选择取决于实际应用。例如，应通在记录和性能测试报告中包括的参数见表1。电压或能量—积分时间—重建尺寸(以像素或体素为单位)伪像是指CT图像上出现的与被测物体不符的虚假特征。所有的成像系统，都存在伪像。有些伪发生在不同衰减材料交界面上的伪像比其他区域的伪像更不易察觉，在边界灰度轮廓分布中经常价两个相同规格的CT系统的因素。CT系统的购买者和供应商应了解不同伪像之间的差异，以及其对CT检测完整性的影响。例如，多色能谱的X射线源产生射束硬化效应，如X射线机或直线加速器。与单能(即同位素)射线源相反，由轫致辐射源产生X射线的平均能量随着其穿过物体而逐渐变高，原因是能量较低的光子相比于能量较高的光子更容易被吸收。由于滤波后的X射线穿透力更强，所以样品内部的线衰减系数相对于典型的校正方法是使用与被测物体相同的材料制成的覆盖足够厚度范围的阶梯试块，获取其投影射束的有限宽度导致边缘伪像。从几何结构上讲，X射线束是由X射线源的焦点大小和探测器单据与重建过程要求之间的差异引起的。测量数据是线积分与射束轮廓卷积的对数当把条带积分改进为近似线积分并降低对边缘伪束轮廓分布。由于X射线束的强度分布形状复杂，且随着X射线路径变化而变化，使校正过程变得更变化可变成散射光子被其他探测器接收。散射随能量增加而增加，不易与真实CT系统每个独立组件中可修复的工程缺陷或元器件的基本物理限制可能会导致电子和机械的非电子和机械非线性和不稳定性也是导致检测不准确的原因，主要源自于可修复的工程缺陷或旋转中心伪像是检测几何尺寸的测量误差引起的系统误差。如果旋转轴见图10。图12。(资料性)2.5mm×2.5mm(见图A.1)。关系见表A.1。表A.1孔尺寸与每厘米等效线对数的关系542A.2测量原理测量的目的是简单地表示CT系统对参考物体特性的响应(见图A.1和表A.1)。该测量的决定性N₈(i)——第i行两个孔之间的CT灰度值的平均值；Nc——样件中部不少于10个像素平方区域测量的材料灰度值的平均值；NA——样件外部不少于10个像素平方区域测量的空气灰度值的平均值。NA(i)、Ng(i)、Nc和NA见图A.2。R可能是正值或负值，因为不同的CT系统具有不同的灰度等图A.2线对测试卡的响应因子的测量原理σ——在不少于10个像素平方区域测量的背景材料CT灰度值的标准差(噪声)。GB/T41123.2—2021/