GBT 41123.3-2021 無損檢測 工業(yè)射線計算機層析成像檢測 第3部分:驗證.pdf

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  • CT系統(tǒng)的適用性和系統(tǒng)參數(shù)的選擇由特征可檢 a) 空間分辨率: 1)CT圖像整體空間分辨率; 2)掃描幾何布置; 3) 探測器空間分辨率; 4) 射線源焦點尺寸。 b 對比度分辨率: 1)CT圖像整體對比度分辨率; 2) 探測器設置; 3)管電壓; 4)管電流。 重建/可視化: 1 投影數(shù)量; 2) 重建/可視化CT灰度值動態(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)的設置和圖像質量參數(shù)。

    4.2.4適用性的驗證

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

    ZJM0標準規(guī)范范本4.2.4.2自然缺陷參考樣品

    如果有已知缺陷的參考樣品,通過檢測樣品驗證缺陷可檢性。 如果參考樣品有未量化的缺陷,先檢測樣品,再重新驗證缺陷可檢性,例如使用破壞性試驗等進行 驗證。

    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 溯可能的錯誤源: 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,如投影的圖像質量、強度 變化); 系統(tǒng)狀態(tài)(錯誤信息)。 如果存在誤差,應修正誤差或消除誤差源后重新檢測

    驗證報告中描還開呈現(xiàn)驗證步中的所有 設置和驗證結果。按最終用戶要求確定CT圖像 存檔期限。保存測試參數(shù),以便重復測試部件和特征時使用相同的測試流程

    結構數(shù) 這些數(shù)據基于輪廓過渡處的X射線物理吸收差異, 與傳統(tǒng)的接觸法或光學測量過程相比,可出 量值的微小差異。下列章節(jié)將闡述影響

    4.3.2檢測和測量任務

    4.3.3尺寸測量/檢測系統(tǒng)/系統(tǒng)參數(shù)設置

    下面描述的程序,根據測量任務,允許對達到的精度做出聲明。描述的測量方法提供了測量鏈整體 精度。

    4.3.4.2參考樣品

    在測量中使用參考樣品,并采用其他標準對比測量技術,如接觸式或光學以及必要的破壞性方法測 量參考樣品。比較測量數(shù)據,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)下相似物體和可對比的被測物體 典型參數(shù)包括以下內容: a)參考尺寸; b)對比測量程序信息;

    4.3.4.3參考試件

    如果無法進行完整的對比測量,則測量與參考樣品具有相似衰減值和兒何結構的參考試件能估計 測量精度。使用球體和啞鈴狀的參考試件也是一種估計測量精度的方法, 典型參數(shù)包括以下內容: a)參考尺寸; b)對比測量程序信息和樣品內不同測試區(qū)域的信息;

    c)以測量誤差的標準差為參考數(shù)據記錄

    CT系統(tǒng)保證高質量、穩(wěn)定和可重復結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,宜按照相關要求定期進行系統(tǒng)驗證。 宜區(qū)分為以“整體性能”測試為主的短周期(如每周)驗證,和以質量等級描述、單個系統(tǒng)組件的可能 變化測試為主的長周期(如每年)驗證

    對于常規(guī)系統(tǒng)監(jiān)測,參考樣品宜與CT系統(tǒng)使用的典型樣品類似。在整體驗證過程中,宜采用與檢 側典型樣品相似的系統(tǒng)參數(shù), 為了評價系統(tǒng)質量,將當前測試結果與參考測量結果相比較。宜將不同物體結構,例如材料缺陷 氣孔、裂紋)、參考試塊上最薄處與最厚處、壁厚等的測量結果作為質量評價基準。 如果使用組合系統(tǒng)(兩個射線管和/或探測器),對于各個系統(tǒng)組合(例如微焦點和小焦點應用)應分 別使用不同的參考試塊, 應記錄測試結果和系統(tǒng)狀態(tài)并存檔, 如果發(fā)現(xiàn)差異,應進一步檢查以確定原因(見5.3)。系統(tǒng)維修或進行重大調整后,使用該系統(tǒng)前宜 進行系統(tǒng)性能驗證

    定期和當懷疑系統(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 知空間結構的高精度球體組(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果

    5.3.4射線束垂直度

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

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

    規(guī)定的誤差范圍內)的一致性確保焦點位置

    測量劑量率能核查X射線管輸出的穩(wěn)定性。

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

    在重新安裝、更換硬件或升級后 用已知投影數(shù)據進行重建。將重建結果(CT灰度值和體 )與之前的重建結果比較以評價重建效果

    在重新安裝、更換硬件或升級后,宜加載一組已知的CT圖像,將可視化結果和測量結果與之前 果比較以評價可視化效果

    6CT系統(tǒng)分辨率評價方法示例

    CT系統(tǒng)的性能與許多因素有關,這些因素的影響取決于被測物體的類型(低衰減或高衰減)和檢 測目的(查找缺陷、密度測量等)。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) 折衷的結果,這些參數(shù)包括下列內容: 一一空間分辨率; 一密度分辨率; 一采集時間。 這三個參數(shù)相互依賴,試圖提高任何一個參數(shù)導致降低其他一個或兩個。因此試圖評價CT系統(tǒng) 的“絕對性能”毫無意義。在任何情況下,評價應針對具體的被測物體。 盡管如此,基于空間分辨率和密度分辨率的量化性能評價適用于大多數(shù)現(xiàn)有的CT系統(tǒng),結果適用 于大部分檢測。 這種方法的目的不是給出被評價CT系統(tǒng)的檢測極限,而是通過量化性能比較不同的設備,或者檢 測性能隨時間的變化。該方法也能用于特定情況(被測物體類型、劑量約束和采集時間)下的參數(shù)優(yōu)化 參考試件應適用于特定的設備,如微焦點系統(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計、制造方法和年代不同的幾個裝置上部分實現(xiàn)比較系統(tǒng)的方法, 宜根據檢測情況選擇推薦的方法。制作參考試件的指導原則見6.3。 理論上,下列方法給出的測量值適用于所有情況

    6.3制作參考試件的建議

    41123.3—2021/ISO157

    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描述的一種用于測量空間分辨率,由包含一行經校準的孔 的部件組成; 一另一種用于測量密度分辨率,由一個包含添加物的部件組成,見圖1。 由于所有的測量都和參考試件的特性相關,因此定義和創(chuàng)建它們時宜格外謹慎。 為保證最優(yōu)的測量條件,參考試件應滿足特定的要求。為避免出現(xiàn)按GB/T41123.2一2021描述 的由于角度效應導致的邊緣偽像,選擇圓柱形幾何結構。 為測量密度分辨率,添加物的線衰減系數(shù)應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”偽像。添加物之間的衰減系數(shù)差異應保持在較低水平以確保 更高的檢測靈敏度。CT圖像重建時,應進行適當?shù)纳渚束硬化校正。此外,為確保適用性,參考試件 的材質應與被測物體在化學和密度上具有相似性。這是由于CT圖像測量的是與材料密度相關(非直 接正比)的X射線衰減系數(shù)。 構成基體和添加物的材料應均勻;密度變化應至少比預期的CT系統(tǒng)精度低10倍。其感興趣區(qū)域 圖像大小應至少包含幾十個像素,以便通過像素平均測量密度。 測量空間分辨率時,應校準人工缺陷。加工精度通常遠遠小于所需的空間分辨率,這給微焦點系統(tǒng) 的參考試件制造帶來了一定的問題。如果試件制造時不能保證足夠高的精度,應通過制造后的檢驗與 測量確定加工精度

    6.4密度分辨率測量方法

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

    6.4.2 高能參考試

    該試件為一個直徑為80mm、厚度為30mm的圓柱體,包含6個直徑為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。根據不同濃度的礦物填料得到每個添加物 的密度,并應使用其他適用的技術測量

    標引序號說明 一添加物。

    建筑軟件、計算6.4.3低能參考試件

    為避免原子序數(shù)對衰減的強烈影響,該參考試件由密度接近1、成分相似的不同密度的獨立介質 組成。

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

    添加物I的平均CT灰度值N;是通過計算添加物中感興趣區(qū)域內至少100個體素的灰度值得 CT圖像的背景灰度值N作為參考同軸電纜標準,并對應于背景密度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)計算:

    的。CT圖像的背景灰度值N作為參考,并對應于背景密度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)計算: d; =(N;/N)Xd (1 將計算值與每個添加物實際密度值比較, 使用添加物密度值d;與CT灰度值N;相關曲線評價系統(tǒng)性能。 注:就高壓和物理濾波器而言,由于采集參數(shù)非嚴格一致,可能需要使用偏移量修正測量值,但這并不會改變CT系 統(tǒng)的密度分辨率。 對于每個CT系統(tǒng),計算曲線的線性回歸系數(shù)k。是每個感興趣區(qū)域內CT灰度值標準偏差估計 值,在置信度為3時,材料密度分辨率按公式(2)計算:

    這種密度誤差未考患 ?些多能射線源裝置, 的絕對密度值

    ....
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