GB／T 41123.2-2021标准规范下载简介
GB／T 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.pdftomographyPart 2:Operation and interpretation
引言 范围 规范性引用文件 术语和定义 操作程序. 结果要求 附录A（资料性）用线对卡测量空间分辨率 参考文献...
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2部分：操作和解释
本文件规定了工业射线计算机层析成像（CT)系统的操作及结果解释，目的是为检测人员提供相关 技术信息，以便在检测过程中选取合适的参数。 本文件适用于工业射线计算机层析成像（非医学应用)检测，并给出一组统一的CT性能参数定义苏州市汽车南站新建工程塔吊施工方案（南站）， 以及这些性能参数与CT系统技术规格的关系。 本文件适用于计算机轴向层析成像，不适用于平移扫描层析成像和断层照相合成等其他类型的层 析成像。
在检测之前，明确计算机层析成像（CT)检测目标，根据被检特征/缺陷的大小和类型确定检测 务，例如，规定适当的验收等级和几何尺寸偏差。下面介绍CT应用的具体处理步骤，并给出其实方 信息。
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 点尺寸）、对比度灵敏度、体素大小和CT图像质量。CT图像的质量由不同的参数决定，这些参数在某 些情况下相互制约。 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 置以获得最佳结果。 最佳能量是提供最佳信噪比的能量，但不一定是得到最清晰射线照片的能量（应考虑探测器效率和 能量的相关性）。然而，为了区分不同化学组分的材料，可调整加速电压以使其线衰减系数的差异最大。
宜指定射线源到探测器的距离、射线源到被测物体的距离以及射束角。为了提高分辨率，投影可进 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距离。增加射线源到探测器的 距离使得到达探测器的射线强度降低，并导致信噪比降低。同样的，对于高分辨率探测器，每个像素的 射线强度降低也导致信噪比降低。因此，通常优先考惠射线源到被测物体的距离最小。 为在探测器上获得高的射线强度，且满足检测分辨率要求，射线源到探测器的距离宜尽可能小，且 射线锥束仍覆盖整个探测器。 对于锥束CT系统，平行于旋转轴方向（通常为竖直方向）测量的锥角宜小于15°，以减小图像重建 [费尔德坎普（Feldkamp)］的失真；但是，对垂直于旋转轴方向（通常为水平方向）射束角度不应作限制。 若需要较大的几何放大倍数，被测物体应靠近射线源，同时考虑焦点尺寸对图像清晰度的影响。被测物 体的投影角度应大于180°与射束角度之和，同时增加投影分度数可有效提高图像质量。因此，被测物 体通常旋转360°。理想情况下，投影分度数不宜少于元/2×矩阵大小（每360°的投影数为奇数），其中矩 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5.5。 为获得最佳重建图像质量，投影的数量宜大于元×矩阵大小（每360°的投影数为偶数或奇数）。 为获取被测物体尽可能完整的信息，通常要求物体（或被测物体的感兴趣部分）完全映射在探测器 的每个投影中。对于超过射束范围的大型被测物体，可采用所谓的测量范围扩展，即通过横向移动被测 物体或探测器，连续记录投影数据，并重排投影数据完成检测。特定情况下，可只扫描被测物体的一部 分（局部CT），但会引起数据“截断”问题。 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心线之间的偏移）。这可通 过仔细重新调整系统来实现，或者使用软件进行修正。
对于被扫描的样品，按以下参数适当设置探测器： 一曝光时间（顿速率）；
每个投影的送加数量； 数字增益和偏置； 像素合并。 必要时，宜使用偏置、增益和坏像素校正（可能取决于X射线源设置）。 单个CT投影由探测器的几何分辨率、灵敏度、动态范围和噪声特性决定。增益和曝光时间可与射 线源的辐射强度一起调整，使数字化的最大辐射强度值不超过其饱和值的90%。 为了减少散射，可直接在探测器前放置薄的滤波片、栅格或多层薄片（中间滤波）。 理想的采集时间取决于所需的
应设定要重建的体积区域、CT图像的大小（以体素为单位）及其动态范围（宜考虑探测器动态范 围）。为了获得足够好的CT图像，宜优化重建算法或校正的设置。 体积区域由X、Y和Z轴上的体素数决定，
采用体数据可视化技术，可将CT图像呈现为三维视图。给不同灰度值赋予不同颜色和不透明度， 可突出显示或隐藏具有不同线衰减系数的材料。缩放、滚动、设置对比度、亮度、颜色和光照以便获得 CT图像的最佳显示。此外，用户可自定义截面截断物体，以检查内部结构，或采用交互方式显示CT图 像，例如三维视图的旋转和移动。可采用图像处理方法对CT图像进行处理，以改善特征识别。 可能无法同时将全分辨率的整个CT图像加载到内存中。
4.5CT图像的分析和解释
应资的典型特征包活 财科分布 典型的测量任务包括 轮朗
4.5.2特征检测/缺陷检测
根据测量需求，目前有多种方法用于几何特征测定。在CT切片中手动测量点对点距离，也可借助 分析软件提取更复杂的特征。 通过CT图像测量物体的几何特征是一种间接测量过程，尺寸测量在CT图像中进行或从CT图像
4.5.3.2确定精确的图像比例
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天倍数（M：）进行比较（使用参考物体/何尺寸）。因 此，例如，可通过测量参考物体（见图1中的哑铃）的中心距离高精度地确定体素尺寸，而不受其他变量 的干扰影响[例如，CT图像中参考物体表面（灰度值域值）的精确位置」。在这个过程中，应考虑到在某 些情况下，测试对象的CT灰度值会受到伴随参考物体的影响（例如，对比度、干扰和伪像的变化）。可 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。
4.5.3.3阅值确定
图1参考物体（哑亚铃）
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 置可使用整个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 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 量任务。 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阙 值。即使是均质材料物体，射束硬化、散射和其他伪像也可导致CT图像的局部变暗或变亮，从而使测 量结果失真。例如，部件内部表面的灰度阈值通常因上述原因与部件外部的表面不同。必要时，可根据 边界两侧的灰度等级确定局部阈值。通过局部确定的阅值获取整个部件表面，虽然耗时，但是受对比度 变化及伪像的影响更小。
4.5.3.4基本几何体的调整
除采用坐标测量技术的简单点对点操作（见4.5.3)方法外，可采用参考几何体调整。就此而言， 件将基本几何体或参考对象（例如平面、圆柱体、球体或类似物）用相应标定的数据拟合感兴趣的
。在参考对象处，直接或通过组合参考对象来确定几何特征（例如直径、距离、角度等）。通过拟 应数据的数千个典型测量点，由于统计平均和减少了用户影响，通常比经由两点的手动距离测量具 高的精度。
4.5.3.5几何数据生成
4.5.3.6标称一实测比较
CT尺寸测量的一种应用是CT扫描的三维图像（实际物体）与CAD（或其他来源）的标称几何 比较。在使用CAD坐标系对齐CT坐标系之后，可以通过选择适当的软件将CT测量实际部件 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 AD数据之间进行，或者直接通过体素与CAD数据进行比较而不从先前的STL或点云提取，
4.5.3.7几何数据的进一步处理
CT也能用于诸如原型部件或连接零件几何数据的无损测量（逆向工程）。 CAD模型不是基于三角形模型，而是基于基本几何体（例如圆柱体）和所谓的自由曲面。因此， CAD系统中的儿何数据须进一步处理，例如对CAD模型中体素确定的表面进行工程设计。使用适当 的软件，可使三角形模型转换成与CAD兼容的数据（所谓的逆向工程），由此CT扫描的物体即真实几 何形状可再次用于CAD设计
假设两种材料的X射线线衰减系数分别为μb、μf，它们与射线能量函数关系如图2所示。这两科 材料的衰减系数差为△，计算见公式（1）：
通常，CT对比度定义为细节特征与背景材料衰减系数差的百分数。 对比度计算见公式(2)：
此定义假设细节特征贯穿CT切片厚度。若细节特征厚度（ht)小于切片厚度（h。）2 CJJ 11-2011 2019版城市桥梁设计规范-.pdf，则对比度值 /h，比例降低（部分体积效应）。
图2Au与X射线能量函数关系
X射线能量是线衰减系数差（△μ）及对应对比度的主要决定因素，是重要的扫描参数。选择低能量 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 检测应用。 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）的轮廊线的CT 值曲线将显示为图3b）所示的锐利分布。
SGBZ-0801金属风管制作安装工程施工工艺标准衰减系数为的细节特征在衰减系数为μ的背景材料中心的CT切片 图3对比度图
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布。这种现象是辐 射固有的，通过适当延长积分时间（或计数），使统计噪声满足CT成像检测要求。能接受的噪声水平取 快于实际需求，并且变化范围可能较大。 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）。 通常，信号的标准偏差即方差的平方根作为噪声水平的度量。也就是说，如果每个采样周期中平均 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士VN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 影响。 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 相同的圆柱体，见5.1.5），测试卡应具有足够大的均匀区域以提供令人满意的统计数据。 在实验上，如重建图像的一个均匀区域含有m个像素，每个像素的像素值为，则确定该区域像素 直标准偏差（。）的通常过程是： 首先，应计算重建图像区域的像素平均值（），计算见公式（3）：
式中： 图像区域像素个数； 一图像区域每像素灰度值。 计算标准差（c）,计算见公式（4)