GB／T 41123.3-2021  無損檢測(cè) 工業(yè)射線計(jì)算機(jī)層析成像檢測(cè) 第3部分：驗(yàn)證

檢測(cè)驗(yàn)證中，宜確認(rèn)CT檢測(cè)技術(shù)是否滿足檢測(cè)精度要求。下列驗(yàn)證是確定工業(yè)CT適用性的典 型過程。

置。因CT系統(tǒng)的檢測(cè)性能取決于測(cè)試樣品和被檢特征的類型、位置和尺寸，故宜已知以下信息 a） 被測(cè)物體： 1）尺寸； 2）重量； 3）材質(zhì)； 4）X射線在材料中的透照厚度。 b） 被檢特征： 1）類型； 2）位置； 3）尺寸； 4）分布、頻率。 c 特征可檢性： 1）極限缺陷； 2）極限特征。 由于特征可檢性直接決定CT系統(tǒng)性能參數(shù)進(jìn)而影響成本，因此在確定檢測(cè)靈敏度要求時(shí)應(yīng)特別 董慎。如因缺少信息而無法設(shè)定被檢特征的極限值，針對(duì)特定方法和CT系統(tǒng)宜使用盡可能好的檢測(cè) 艮敏度，并采用破壞性試驗(yàn)驗(yàn)證被檢特征的可檢性

三層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范范本4.2.3特征可檢性/檢測(cè)系統(tǒng)/系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

CT系統(tǒng)的適用性和系統(tǒng)參數(shù)的選擇由特征可檢性的要求決定。典型變量包括以下內(nèi)容。 空間分辨率： 1）CT圖像整體空間分辨率； 2）掃描幾何布置； 3） 探測(cè)器空間分辨率； 4） 射線源焦點(diǎn)尺寸。 b) 對(duì)比度分辨率： 1）CT圖像整體對(duì)比度分辨率； 2） 探測(cè)器設(shè)置； 3） 管電壓； 4）管電流。 C) 重建/可視化： 1 投影數(shù)量； 2 重建/可視化CT灰度值動(dòng)態(tài)范圍； 3）X、Y、Z軸CT圖像尺寸。

按GB/T41123.2一2021中4.2和5.1的描述確定CT系統(tǒng)的設(shè)置和圖像質(zhì)量參數(shù)。

4.2.4適用性的驗(yàn)證

對(duì)于CT系統(tǒng)的缺陷檢測(cè)靈敏度和缺陷可檢性的合理描述應(yīng)通過測(cè)試要求的檢測(cè)精度（公差、波動(dòng) 程度）體現(xiàn)。下列為幾種可選方案，

4.2.4.2自然缺陷參考樣品

如果有已知缺陷的參考樣品，通過檢測(cè)樣品驗(yàn)證缺陷可檢性。 如果參考樣品有未量化的缺陷，先檢測(cè)樣品，再重新驗(yàn)證缺陷可檢性，例如使用破壞性試驗(yàn)等進(jìn)行 驗(yàn)證。

4.2.4.3人工缺陷參考樣品

4.2.4.4參數(shù)未知的參考樣品

尺寸等)能估算缺陷可檢性。也能使用 考樣品

CT掃描步驟復(fù)雜，因此不能保證在掃描過程中完全消除誤差。CT掃描完成后，能通過下列幾點(diǎn) 溯可能的錯(cuò)誤源： 重建：尺寸，CT切片位置，可能的偽像； CT圖像比例； 正弦圖（CT灰度值及曲線變化)或CT投影序列（投影之間的比較，如投影的圖像質(zhì)量、強(qiáng)度 變化）； 系統(tǒng)狀態(tài)（錯(cuò)誤信息）。 如果存在誤差，應(yīng)修正誤差或消除誤差源后重新檢測(cè)

驗(yàn)證報(bào)告中描還開呈現(xiàn)驗(yàn)證步中的所有 設(shè)置和驗(yàn)證結(jié)果。按最終用戶要求確定CT圖像 存檔期限。保存測(cè)試參數(shù)，以便重復(fù)測(cè)試部件和特征時(shí)使用相同的測(cè)試流程

結(jié)構(gòu)數(shù) 這些數(shù)據(jù)基于輪廓過渡處的X射線物理吸收差異， 與傳統(tǒng)的接觸法或光學(xué)測(cè)量過程相比，可出 量值的微小差異。下列章節(jié)將闡述影響

4.3.2檢測(cè)和測(cè)量任務(wù)

4.3.3尺寸測(cè)量/檢測(cè)系統(tǒng)/系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

下面描述的程序，根據(jù)測(cè)量任務(wù)，允許對(duì)達(dá)到的精度做出聲明。描述的測(cè)量方法提供了測(cè)量鏈整體 精度。

4.3.4.2參考樣品

在測(cè)量中使用參考樣品，并采用其他標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比測(cè)量技術(shù)，如接觸式或光學(xué)以及必要的破壞性方法測(cè) 量參考樣品。比較測(cè)量數(shù)據(jù)，描述精度（樣品的不同部位精度可能有所不同）。所得到的精度能用于相 同CT系統(tǒng)參數(shù)下相似物體和可對(duì)比的被測(cè)物體 典型參數(shù)包括以下內(nèi)容： a）參考尺寸； b）對(duì)比測(cè)量程序信息；

4.3.4.3參考試件

如果無法進(jìn)行完整的對(duì)比測(cè)量，則測(cè)量與參考樣品具有相似衰減值和兒何結(jié)構(gòu)的參考試件能估計(jì) 測(cè)量精度。使用球體和啞鈴狀的參考試件也是一種估計(jì)測(cè)量精度的方法， 典型參數(shù)包括以下內(nèi)容： a）參考尺寸； b）對(duì)比測(cè)量程序信息和樣品內(nèi)不同測(cè)試區(qū)域的信息；

c）以測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)差為參考數(shù)據(jù)記錄

CT系統(tǒng)保證高質(zhì)量、穩(wěn)定和可重復(fù)結(jié)果的能力依賴于所有系統(tǒng)組件及其相互配合的一致性。在 日常操作中為了確保這一點(diǎn)，宜按照相關(guān)要求定期進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證。 宜區(qū)分為以“整體性能”測(cè)試為主的短周期（如每周)驗(yàn)證，和以質(zhì)量等級(jí)描述、單個(gè)系統(tǒng)組件的可能 變化測(cè)試為主的長(zhǎng)周期（如每年）驗(yàn)證

對(duì)于常規(guī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，參考樣品宜與CT系統(tǒng)使用的典型樣品類似。在整體驗(yàn)證過程中，宜采用與檢 側(cè)典型樣品相似的系統(tǒng)參數(shù)， 為了評(píng)價(jià)系統(tǒng)質(zhì)量，將當(dāng)前測(cè)試結(jié)果與參考測(cè)量結(jié)果相比較。宜將不同物體結(jié)構(gòu)，例如材料缺陷 氣孔、裂紋）、參考試塊上最薄處與最厚處、壁厚等的測(cè)量結(jié)果作為質(zhì)量評(píng)價(jià)基準(zhǔn)。 如果使用組合系統(tǒng)（兩個(gè)射線管和/或探測(cè)器），對(duì)于各個(gè)系統(tǒng)組合（例如微焦點(diǎn)和小焦點(diǎn)應(yīng)用)應(yīng)分 別使用不同的參考試塊， 應(yīng)記錄測(cè)試結(jié)果和系統(tǒng)狀態(tài)并存檔， 如果發(fā)現(xiàn)差異，應(yīng)進(jìn)一步檢查以確定原因（見5.3）。系統(tǒng)維修或進(jìn)行重大調(diào)整后，使用該系統(tǒng)前宜 進(jìn)行系統(tǒng)性能驗(yàn)證

定期和當(dāng)懷疑系統(tǒng)有變化（維修后或發(fā) 查可能受到影響的下列系統(tǒng)組件

5.3.3圖像放大倍數(shù)

按GB/T41123.2一2021中圖1，宜使用 知空間結(jié)構(gòu)的高精度球體組（如球桿、啞鈴）檢查CT 放大倍數(shù)。這些樣本所使用的CT灰階閾值的差異不影響所獲得的尺寸結(jié)果

5.3.4射線束垂直度

使用合適的測(cè)試樣品（如鎢絲或尖端、球體等）檢查射線束軸線與探測(cè)器的垂直度。

應(yīng)使用合適的方法核查射線源焦點(diǎn)位置，例如，通過核查不同放大倍數(shù)下CT掃描獲得的尺寸

的方法核查射線源焦點(diǎn)位置，例如，通過核查不同放大倍數(shù)下CT掃描獲得的尺寸（在

規(guī)定的誤差范圍內(nèi)）的一致性確保焦點(diǎn)位置

測(cè)量劑量率能核查X射線管輸出的穩(wěn)定性。

通過與交付條件的比較，例如對(duì)階梯參考試塊成像，能核查探測(cè)器的動(dòng)態(tài)特性。宜定期核查探測(cè) 象素故障。 使用隨時(shí)間變化的強(qiáng)度測(cè)量能核查探測(cè)器的穩(wěn)定性

在重新安裝、更換硬件或升級(jí)后 用已知投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。將重建結(jié)果（CT灰度值和體 )與之前的重建結(jié)果比較以評(píng)價(jià)重建效果

在重新安裝、更換硬件或升級(jí)后，宜加載一組已知的CT圖像，將可視化結(jié)果和測(cè)量結(jié)果與之前 果比較以評(píng)價(jià)可視化效果

6CT系統(tǒng)分辨率評(píng)價(jià)方法示例

CT系統(tǒng)的性能與許多因素有關(guān)，這些因素的影響取決于被測(cè)物體的類型（低衰減或高衰減）和檢 測(cè)目的（查找缺陷、密度測(cè)量等）。處理這一問題的另一種方法是注意CT系統(tǒng)的性能始終是各種參數(shù) 折衷的結(jié)果，這些參數(shù)包括下列內(nèi)容： 一一空間分辨率； 一密度分辨率； 一采集時(shí)間。 這三個(gè)參數(shù)相互依賴，試圖提高任何一個(gè)參數(shù)導(dǎo)致降低其他一個(gè)或兩個(gè)。因此試圖評(píng)價(jià)CT系統(tǒng) 的“絕對(duì)性能”毫無意義。在任何情況下，評(píng)價(jià)應(yīng)針對(duì)具體的被測(cè)物體。 盡管如此，基于空間分辨率和密度分辨率的量化性能評(píng)價(jià)適用于大多數(shù)現(xiàn)有的CT系統(tǒng)，結(jié)果適用 于大部分檢測(cè)。 這種方法的目的不是給出被評(píng)價(jià)CT系統(tǒng)的檢測(cè)極限，而是通過量化性能比較不同的設(shè)備，或者檢 測(cè)性能隨時(shí)間的變化。該方法也能用于特定情況（被測(cè)物體類型、劑量約束和采集時(shí)間）下的參數(shù)優(yōu)化， 參考試件應(yīng)適用于特定的設(shè)備，如微焦點(diǎn)系統(tǒng)和高能系統(tǒng)。通常，參考試件在衰減和尺寸上宜盡可 能接近被測(cè)物體。如必要，定制更多的參考試件以符合要求 下列條款描述了參考試件和在設(shè)計(jì)、制造方法和年代不同的幾個(gè)裝置上部分實(shí)現(xiàn)比較系統(tǒng)的方法 宜根據(jù)檢測(cè)情況選擇推薦的方法。制作參考試件的指導(dǎo)原則見6.3。 理論上，下列方法給出的測(cè)量值適用于所有情況

6.3制作參考試件的建議

推薦的方法使用兩類參考試件，包括下列類型： 按GB/T41123.2一2021中圖A.1描述的一種用于測(cè)量空間分辨率，由包含一行經(jīng)校準(zhǔn)的孔 的部件組成； 一另一種用于測(cè)量密度分辨率，由一個(gè)包含添加物的部件組成，見圖1。 由于所有的測(cè)量都和參考試件的特性相關(guān)，因此定義和創(chuàng)建它們時(shí)宜格外謹(jǐn)慎。 為保證最優(yōu)的測(cè)量條件，參考試件應(yīng)滿足特定的要求。為避免出現(xiàn)按GB/T41123.2一2021描述 的由于角度效應(yīng)導(dǎo)致的邊緣偽像，選擇圓柱形幾何結(jié)構(gòu)。 為測(cè)量密度分辨率，添加物的線衰減系數(shù)應(yīng)接近基體材料的線衰減系數(shù)，以避免出現(xiàn)按 GB/T41123.2一2021描述的“邊緣效應(yīng)”偽像。添加物之間的衰減系數(shù)差異應(yīng)保持在較低水平以確保 更高的檢測(cè)靈敏度。CT圖像重建時(shí)，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳渚�束硬化校正。此外，為確保適用性，參考試件 的材質(zhì)應(yīng)與被測(cè)物體在化學(xué)和密度上具有相似性。這是由于CT圖像測(cè)量的是與材料密度相關(guān)（非直 接正比）的X射線衰減系數(shù)。 構(gòu)成基體和添加物的材料應(yīng)均勻；密度變化應(yīng)至少比預(yù)期的CT系統(tǒng)精度低10倍。其感興趣區(qū)域 圖像大小應(yīng)至少包含幾十個(gè)像素，以便通過像素平均測(cè)量密度。 測(cè)量空間分辨率時(shí)，應(yīng)校準(zhǔn)人工缺陷。加工精度通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所需的空間分辨率，這給微焦點(diǎn)系統(tǒng) 的參考試件制造帶來了一定的問題。如果試件制造時(shí)不能保證足夠高的精度，應(yīng)通過制造后的檢驗(yàn)與 測(cè)量確定加工精度

6.4密度分辨率測(cè)量方法

下面給出了如何通過應(yīng)用6.4.4所述的方法基于CT圖像測(cè)量密度分辨率。另一種方法是通過對(duì) 比度噪聲比（CNR）測(cè)量密度分辨率。 根據(jù)射線源所用能量，采用兩種不同的參考試件：一種用于較低能量設(shè)備（加速電壓小于200kV） 另一種用于較高能量設(shè)備（加速電壓200kV~450kV）

6.4.2 高能參考試

該試件為一個(gè)直徑為80mm、厚度為30mm的圓柱體，包含6個(gè)直徑為15mm的添加物，見圖1。 基體和添加物由熱固性聚合物和鋁、氯化鉀礦物填料制成。根據(jù)不同濃度的礦物填料得到每個(gè)添加物 的密度，并應(yīng)使用其他適用的技術(shù)測(cè)量

標(biāo)引序號(hào)說明 一添加物。

6.4.3低能參考試件

為避免原子序數(shù)對(duì)衰減的強(qiáng)烈影響汽車標(biāo)準(zhǔn)，該參考試件由密度接近1、成分相似的不同密度的獨(dú)立介質(zhì) 組成。

為避免原子序數(shù)對(duì)衰減的強(qiáng)烈影響，該參考試件由密度接近1、成分相似的不同密度的獨(dú)立介 成。

添加物I的平均CT灰度值N；是通過計(jì)算添加物中感興趣區(qū)域內(nèi)至少100個(gè)體素的灰度值得 CT圖像的背景灰度值N作為參考，并對(duì)應(yīng)于背景密度d的精確值。 由X射線層析成像確定的添加物密度值d：，按公式（1)計(jì)算：

的。CT圖像的背景灰度值N作為參考，并對(duì)應(yīng)于背景密度d的精確值。 由X射線層析成像確定的添加物密度值d；，按公式（1)計(jì)算： d; =(N;/N)Xd （1 將計(jì)算值與每個(gè)添加物實(shí)際密度值比較， 使用添加物密度值d；與CT灰度值N；相關(guān)曲線評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能。 注：就高壓和物理濾波器而言，由于采集參數(shù)非嚴(yán)格一致，可能需要使用偏移量修正測(cè)量值，但這并不會(huì)改變CT系 統(tǒng)的密度分辨率。 對(duì)于每個(gè)CT系統(tǒng)，計(jì)算曲線的線性回歸系數(shù)k。是每個(gè)感興趣區(qū)域內(nèi)CT灰度值標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì) 值，在置信度為3時(shí)，材料密度分辨率按公式（2）計(jì)算：

d,=(N./N.)Xd

這種密度誤差未考患 ?些多能射線源裝置， 的絕對(duì)密度值

這種密度誤差未考患 ?些多能射線源裝置吊環(huán)標(biāo)準(zhǔn)， 的絕對(duì)密度值