Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений
Предложена усовершенствованная методика расчета относительной чувствительности контроля рентгенотелевизионных систем на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер, которая учитывает пространственную фильтрацию изображений в системе. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований ц...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103447 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений / В.А. Троицкий, Н.Г. Белый, В.Н. Бухенский, А.В. Лещишин, С Р. Михайлов, Н.В. Слободян // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2009. — № 3. — С. 41-46. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859817076161511424 |
|---|---|
| author | Троицкий, В.А. Белый, Н.Г. Бухенский, В.Н. Лещишин, А.В. Михайлов, С.Р. Слободян, Н.В. |
| author_facet | Троицкий, В.А. Белый, Н.Г. Бухенский, В.Н. Лещишин, А.В. Михайлов, С.Р. Слободян, Н.В. |
| citation_txt | Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений / В.А. Троицкий, Н.Г. Белый, В.Н. Бухенский, А.В. Лещишин, С Р. Михайлов, Н.В. Слободян // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2009. — № 3. — С. 41-46. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description | Предложена усовершенствованная методика расчета относительной чувствительности контроля рентгенотелевизионных систем на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер, которая учитывает пространственную фильтрацию изображений в системе. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований цифровой рентгенотелевизионной системы на основе рентгеновского монокристаллического экрана CsI(Tl) и ПЗС-камеры, работающей в режиме регулируемой длительности накопления изображений на матрице.
The advanced method of calculation relative sensitivity of the testingl X-ray television systems on the basis of the X-ray
screen and CCD-cameras, which considers a spatial filtration of images in system, is proposed. Results of theoretical and
experimental researches for digital X-ray television systems on the basis of the X-ray monocrystal screen CsI(Tl) and the
CCD-cameras, operated in a mode of adjustable duration of accumulation of images on a matrix, are given.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:22:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
13. Новий підхід до визначення фізико-механічних пара-
метрів сталей неруйнівними методами / О. М. Карпаш,
І. А. Молодецький, І. С. Кісіль, М. О. Карпаш // Фізичні
методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та ви-
робів. — 2004. — Вип. 9. — С. 80–86.
14. Карпаш М. О. Обрунтування комплексного підходу до
визначення фізико-механічних характеристик матеріалу
металоконструкцій // Методи та прилади контролю
якості. — 2004. — № 12. — С. 30–33.
15. Кісіль І. С., Карпаш М. О., Ващишак І. Р. Прилад для
контролю фізико-механічних характеристик сталей
ФМХ-1 // Те саме. — 2005. — № 14. — С. 77–80.
16. Эксплуатационная долговечность нефтепроводов / В. В.
Курочкин, Н. А. Малюшин, О. А. Степанов, А. А. Мо-
роз. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. — 231 с.
17. Гумеров А. Г., Гумеров Р. С., Гумеров К. М. Безопасность
длительно эксплуатируемых магистральных нефтепро-
водов. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. — 310 с.
18. Тацакович Н. Л., Карпаш О. М., Карпаш М. О. Експери-
ментальне дослідження можливості визначення ударної
в’язкості неруйнівним методом // Мат. 14-ї Міжн. наук.-
техн. конф. ЛЕОТЕСТ-2009 «Електромагнітні та акус-
тичні методи неруйнівного контролю матеріалів та ви-
робів». — Славське, 2009. — С. 100.
Ів.-Франків. нац. техн. ун-т нафти і газу Надійшла до редакції
27.05.2009
УДК 620.112.14
ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННЫЕ
СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЭКРАНОВ
И ПЗС-КАМЕР С НАКОПЛЕНИЕМ ИЗОБРАЖЕНИЙ
В. А. ТРОИЦКИЙ, Н. Г. БЕЛЫЙ, В. Н. БУХЕНСКИЙ, А. В. ЛЕЩИШИН, С. Р. МИХАЙЛОВ, Н. В. СЛОБОДЯН
Предложена усовершенствованная методика расчета относительной чувствительности контроля рентгенотеле-
визионных систем на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер, которая учитывает пространственную филь-
трацию изображений в системе. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований циф-
ровой рентгенотелевизионной системы на основе рентгеновского монокристаллического экрана CsI(Tl) и ПЗС-ка-
меры, работающей в режиме регулируемой длительности накопления изображений на матрице.
The advanced method of calculation relative sensitivity of the testingl X-ray television systems on the basis of the X-ray
screen and CCD-cameras, which considers a spatial filtration of images in system, is proposed. Results of theoretical and
experimental researches for digital X-ray television systems on the basis of the X-ray monocrystal screen CsI(Tl) and the
CCD-cameras, operated in a mode of adjustable duration of accumulation of images on a matrix, are given.
Рентгенотелевизионные системы (РТВС) эффек-
тивно применяются для неразрушающего контро-
ля (НК) качества материалов и изделий в промыш-
ленности. Такие системы имеют преимущества как
перед пленочной, так и перед беспленочной рен-
тгенографией (комплекс «ФОСФОМАТИК») в от-
ношении производительности и стоимости конт-
роля. В отличие от рентгенографии РТВС
позволяют также контролировать объекты как в
статике, так и в динамике. Наиболее распростра-
нены в настоящее время РТВС с промежуточным
преобразованием теневого рентгеновского изоб-
ражения в оптическое с помощью рентгеновских
экранов или рентгеновских электронно-оптичес-
ких преобразователей (РЭОП). РТВС с рентгенов-
скими экранами имеют ряд преимуществ перед
РТВС на основе РЭОП: возможность смены рен-
тгеновского экрана, что позволяет изменять размер
рабочего поля и другие параметры РТВС; простота
конструкции; низкая стоимость и др. Однако низ-
кая яркость свечения экранов требует применения
в телевизионных камерах таких РТВС высокочув-
ствительных преобразователей свет–сигнал.
Благодаря матрицам на приборах с зарядовой
связью (ПЗС-матриц) появилась возможность ис-
пользовать их в РТВС в качестве преобразовате-
лей свет–сигнал. ПЗС-матрицы оказываются
более предпочтительными по сравнению с пере-
дающими электронно-лучевыми трубками благо-
даря компактности, минимальным геометричес-
ким искажениям за счет фиксированной гео-
метрии растра, отсутствию инерционности и боль-
шему сроку службы. В последние годы фирмой
«Sony» разработана серия ПЗС-матриц, в которой
высокая чувствительность, соизмеримая с чувс-
твительностью таких высокочувствительных пе-
редающих трубок, как изокон и супервидикон,
достигается за счет микролинзового массива на
поверхности матрицы (так называемые матрицы
EXviev HAD CCD). РТВС на основе таких теле-
визионных ПЗС-камер совместно с рентгеновски-
ми экранами могут эффективно применяться для
НК подвижных объектов, обеспечивая относи-
© В. А. Троицкий, Н. Г. Белый, В. Н. Бухенский, А. В. Лещишин, С. Р. Михайлов, Н. В. Слободян, 2009
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2009 41
тельную чувствительность контроля 1,7…2,5% в
широком диапазоне толщины стали [1].
Дальнейшее улучшение относительной чувс-
твительности контроля РТВС возможно за счет
перевода ПЗС-матриц в режим регулируемой дли-
тельности накопления изображений. В этом ре-
жиме теневое рентгеновское изображение конт-
ролируемого объекта преобразуется в оптическое
с помощью рентгеновского экрана и накаплива-
ется на протяжении определенного времени на
ПЗС-матрице телевизионной камеры (накопление
происходит за счет прекращения считывания за-
рядов в элементах матрицы). После окончания на-
копления изображение считывается из матрицы
за один кадр и запоминается в устройстве памяти
телевизионной камеры, откуда оно выводится на
монитор, а также вводится в компьютер для об-
работки и архивирования. В связи с этим акту-
альными являются теоретические и эксперимен-
тальные исследования РТВС в режиме регулиру-
емой длительности накопления изображений в
ПЗС-камере.
Теоретические и экспериментальные иссле-
дования. В качестве объекта исследований выбрана
разработанная новая цифровая компьютеризирован-
ная РТВС на основе монокристаллического рент-
геновского экрана из материала CsI(Tl) диаметром
200 мм с телевизионной камерой на матрице EXviev
HAD CCD фирмы «Sony» типа ICX429ALL фор-
мата 1/2′′ (размер диагонали 8 мм) с количеством
активных светочувствительных элементов
752 582 [2]. Камера работает как в вещательном
стандарте разложения изображения (625 строк, 25
кадров/с, развертка чересстрочная), так и в режи-
ме регулируемой длительности накопления изоб-
ражений на ПЗС-матрице (продолжительность на-
копления до 2048 кадров, длительность кадра
40 мс). Камера оснащена вариообъективом Compu-
tar T4Z2813 с относительным отверстием 1:1,3 и фо-
кусным расстоянием 2,8…12 мм. Для переноса
изображения с рентгеновского экрана на вход те-
левизионной камеры используется угловая оптичес-
кая приставка с зеркалом.
Изображение контролируемого объекта наб-
людается на 17′′ мониторе типа HITRON
НМ1723С. Для ввода изображений в компьютер
используется высокоскоростное устройство ввода
через интерфейс USB 2.0, которое обеспечивает
возможность наблюдения и записи изображений
на компьютере в реальном времени (частота кад-
ров 50 Гц, формат кадра 720 576). Имеется также
возможность записи в компьютер отдельных кад-
ров изображения с высоким разрешением в фор-
мате 1440 1152. Управление всеми режимами те-
левизионной камерой (длительность накопления
на ПЗС-матрице, коэффициент усиления видеот-
ракта, уровень черного и др.) осуществляется c
компьютера через интерфейс RS-232.
Для просвечивания контролируемых объектов
использовали новый рентгеновский аппарат «ЭК-
СТРАВОЛЬТ-350» производства ЗАО «ТЕСТ-
РОН» (г. Санкт-Петербург, Россия) с двухфокус-
ной металлокерамической рентгеновской трубкой
МВ 350 фирмы «Tales Electron Devices» (Фран-
ция). Для контроля были применены соединенные
сваркой стальные пластины толщиной 10, 20 и
30 мм. Измерение относительной чувствитель-
ности контроля выполняли с помощью канавоч-
ных (Fe-1, Fe-2) и проволочных (Fe-2 и Fe-3) эта-
лонов чувствительности. Стальные пластины с
эталонами чувствительности размещали в непос-
редственной близости у экрана. Расстояние между
анодом рентгеновской трубки и экраном состав-
ляло 350 мм.
В работе [1] предложена методика теоретичес-
кого расчета относительной чувствительности
контроля РТВС, которая обеспечивает удовлетво-
рительное согласование рассчитанных значений и
экспериментальных данных для канавочных эта-
лонов чувствительности. Однако для проволоч-
ных эталонов теоретическая чувствительность,
рассчитанная по предложенной методике, оказы-
вается несколько выше по сравнению с чувстви-
тельностью, измеренной экспериментально. Это
объясняется тем, что при расчетах не учитывалась
пространственная фильтрация изображений в
РТВС, которая оказывает наибольшее влияние на
снижение чувствительности именно для прово-
лочных эталонов. Поэтому методика [1] была усо-
вершенствована путем учета пространственно-
частотных характеристик (ПЧХ) узлов, входящих
в РТВС (рентгеновского экрана, схемы формиро-
вания теневого рентгеновского изображения кон-
тролируемого объекта, ПЗС-камеры).
Относительная чувствительность контроля
РТВС определяет наименьший в направлении
просвечивания относительный размер исследуе-
мого объекта, выявляемый данной системой, и оп-
ределяется для случая использования проволоч-
ного эталона по формуле: Kd = (d/Hkz)⋅100 %, где
d — наименьший диаметр выявленной проволоки;
Hkz — толщина контролируемого объекта.
Как показано в работе [1], дефект может быть
с некоторой вероятностью обнаружен, если его яр-
костный контраст kВ превышает (в предельном
случае равен) пороговому контрасту kpor. Поэтому
для определения минимального размера дефекта,
который может быть обнаружен системой, необ-
ходимо построить зависимости яркостного и по-
рогового контрастов от размера дефекта и найти
их точку пересечения.
Для определения kB и kpor использовали
следующие формулы:
kB = KsM(ν), (1)
42 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2009
kpor = √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ψpor
2
(Ti
⁄ TEX)(Ω ⁄ ACCD )
M2(ν)KN
2 + kν
2 , (2)
где Ks — зарядовый контраст изображения; M(ν)
— ПЧХ РТВС; ν — пространственная частота,
которая соответствует поперечным размерам де-
фекта; ψpor — пороговое отношение сигнал/шум;
T — время интегрирования зрительным анализа-
тором; TEX — длительность кадра накопления;
Ω — площадь дефекта, приведенная к поверхнос-
ти ПЗС-матрицы; ACCD — площадь светочувстви-
тельного элемента ПЗС-матрицы; KN — относи-
тельная средняя флуктуация в расчете на площадь
светочувствительного элемента ПЗС-матрицы за
время накопления; kν — пороговый контраст зри-
тельного анализатора.
В работе [1] ПЧХ M(v) была принята равной
единице, т. е. влияние ПЧХ не учитывалось. Уч-
тем и определим ПЧХ M(ν), которая равна про-
изведению ПЧХ схемы формирования теневого
рентгеновского изображения объекта Mp(ν), ПЧХ
рентгеновского экрана MCsl(ν) и ПЧХ ПЗС-мат-
рицы MCCD(ν).
Для нахождения ПЧХ схемы формирования
рентгеновского изображения использовали следу-
ющую формулу [3]:
Mp(ν) = exp (–π2ν2Rт
2), (3)
где Rт =
√⎯⎯2 fβ0
6 — эффективный радиус рентгенов-
ского изображения точечного дефекта, равный
расстоянию от центра изображения до точки, в
которой интенсивность излучения уменьшается в
e раз; f — размер фокуса рентгеновской трубки
(равный в нашем случае f = 3,5 мм); β0 = D/(F –
– D) — коэффициент увеличения фокуса рентге-
новской трубки; D — расстояние между объектом
и рентгеновским монокристаллическим экраном,
которое принималось равным толщине контроли-
руемого объекта; F — расстояние между фокусом
рентгеновской трубки и рентгеновским монокрис-
таллическим экраном (F = 35 см).
ПЧХ ПЗС-матрицы определяется следующим
образом [4]:
MCCD(1 ⁄ nL) = ⎧
⎨
⎩(2nL
⁄ π) sin [π ⁄ (2nL)]⎫
⎬
⎭
2
√⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯α1
2 + β1
2 ⁄ nL , (4)
где α1 и β1 рассчитываются по формулам:
β1 = ∑
m = 1
2nL
cos ⎧
⎨
⎩
π[(2m – 1) ⁄ (2nL) +
+ Δ0
⁄ Ly] } sin [π(2m – 1) ⁄ (2nL)],
где nL — количество элементарных ячеек ПЗС-
матрицы, которые умещаются на полупериоде Ly
входного светового сигнала; m — номер элемен-
тарной ячейки; Δ0 — начальный фазовый сдвиг
входного сигнала (в наших расчетах принят рав-
ным нулю, так как мы берем худший возможный
случай).
При этом, чтобы получить ПЧХ конкретной
ПЗС-матрицы аргумент функции MCCD необходи-
мо умножить на Lpyδ (δ — коэффициент умень-
шения оптической системы, в нашем случае δ =
= 30,4). ПЧХ рентгеновского монокристалличес-
кого экрана из материала CsI(Tl) MCsI(ν) взята из
работы [5] и интерполирована кубическими
сплайнами.
Перечисленные составляющие ПЧХ, рассчи-
танные для условий проведенных нами экспери-
ментов, а также результирующая ПЧХ РТВС
M(ν) = Mp(ν)MCCD(Lpyδν)MCsI(ν), приведены на
рис. 1.
Для расчета используемых в формулах (1) и
(2) KS и KN использовали математическую модель
преобразования сигналов в РТВС на основе рен-
тгеновского экрана и ПЗС-матрицы, подробно
описанную в работе [1]. Модель учитывает про-
цесс формирования теневого рентгеновского
изображения контролируемого объекта, физичес-
кие принципы функционирования сцинтилля-
ционных преобразователей излучения и приборов
с зарядовой связью. На основе сформированной
таким образом модели можно определить коли-
чество накопленных в элементарной ячейке ПЗС-
матрицы электронов, которое соответствует раз-
ностному сигналу от дефекта в просвечиваемом
объекте Qs/q (полезному сигналу) и количество
накопленных электронов, соответствующее фоно-
вому сигналу (сигналу от бездефектного участка)
Qф/q. Затем KS и KN определяют по формулам:
KS =
(QS
⁄ q)
(Qф
⁄ q)
, (5)
KN = 1
√⎯⎯⎯⎯⎯Qф
⁄ q
. (6)
Другие величины, входящие в формулу (2), оп-
ределены следующим образом. Площадь дефекта,
приведенная к поверхности ПЗС-матрицы Ω =
= d2/δ2, где d — диаметр проволочного эталона.
Площадь светочувствительного элемента ПЗС-мат-
рицы ICX-429ALL ACCD = LpyLpz = 8,6 8,3 мкм2.
Длительность одного кадра накопления TEX =
α1 = ∑
m = 1
2nL
cos ⎧
⎨
⎩
π[(2m – 1) ⁄ (2nL) +
+ Δ0
⁄ Ly]} cos [π(2m – 1) ⁄ (2nL)],
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2009 43
= 40 мс. Время интегрирования зрительным ана-
лизатором Ti = 0,1 с, пороговый контраст kν = 2 %,
пороговое отношение сигнал/шум ψpor = 3 [6, 7].
В соответствии с [6] для проволоки проволочного
эталона пространственная частота составляет
ν = 1
2,5d.
Результаты теоретических и эксперимен-
тальных исследований. Теоретический расчет
относительной чувствительности проводили для
тех же условий (анодный ток и анодное напря-
жение рентгеновской трубки, другие перечислен-
ные выше параметры), при которых проводили эк-
спериментальные исследования с использованием
проволочных эталонов чувствительности.
На рис. 2 показаны рассчитанные по описан-
ной методике графики зависимостей контраста
выходного сигнала ПЗС-камеры и порогового
контраста от размера дефекта (диаметра прово-
лочного эталона). Как видно из рисунка, контраст
выходного сигнала ПЗС-камеры практически ли-
нейно возрастает с увеличением размера дефекта
(диаметра проволоки). При этом угол наклона kB
тем меньше, чем больше толщина контролируе-
мого образца и чем выше напряжение на аноде
трубки. Значение порогового контраста kpor тем
выше, чем меньше общее количество квантов, ко-
торое создает изображение. Таким образом, вид-
но, что kpor уменьшается при увеличении площади
дефекта (диаметра проволоки), а также при уве-
личении количества кадров накопления. Наблю-
даемые закономерности характеристик рис. 2 сог-
ласуются с известными принципами формирова-
ния рентгеновского изображения [3].
Минимальный размер дефекта, который может
быть обнаружен РТВС при конкретных параметрах
режима работы, определяется точкой пересечения
и соответствующего ему kpor. Расчетное значение
относительной чувствительности РТВС определяли
по наименьшему диаметру проволочного эталона,
для которого выполняется критерий kB ≥ kpor (бли-
жайшее со стороны больших размеров значение ди-
аметра эталона относительно точки пересечения со-
ответствующих кривых на рис. 2).
В таблице приведены результаты эксперимен-
тальных исследований относительной чувстви-
тельности РТВС при контроле образцов различ-
ной толщины Hkz для различных режимов работы
системы (анодное напряжение UА и анодный ток
рентгеновской трубки IА, количество кадров на-
копления ПЗС-камеры Nk). Количество кадров на-
копления Nk = 1 соответствует вещательному
стандарту разложения изображения. Результаты
измерения относительной чувствительности кон-
троля представлены номерами наименьшей по
глубине выявленной канавки и наименьшей по
диаметру выявленной проволоки с обозначени-
ем типов соответствующих эталонов чувстви-
тельности (Fe-1, Fe-2 или Fe-3). Приведены так-
же значения чувствительности контроля по ка-
навочному (Kk) и проволочному (Kd) эталонам.
В последней колонке для проволочных эталонов
приведены значения относительной чувстви-
тельности РТВС, вычисленные с помощью пред-
ложенной методики.
Как видно из таблицы, при работе ПЗС-камеры
в вещательном стандарте разложения изображе-
ния (Nk = 1) относительная чувствительность для
толщины Nkz = 10 мм составляет Kk = 1,67 % и
Kd = 2,5 % при UА = 160 кВ. При уменьшении
анодного напряжения до UА = 100 кВ канавки и
проволоки перестают выявляться. Однако накоп-
ление на ПЗС-матрице Nk = 64 кадров обеспечи-
Рис. 2. Зависимости контраста выходного сигнала ПЗС-каме-
ры kB (сплошные линии) и порогового контраста kpor (штри-
ховые) от размера дефекта ΔH1 для проволочных эталонов
Fe-2 и Fe-3: 1 — Hkz = 10 мм, UА = 160 кВ, IА = 10 мА, Nk = 1;
2 — Hkz = 10 мм, UА = 100 кВ, IА = 8 мА, Nk = 64; 3 — Hkz =
= 20 мм, UА = 240 кВ, IА = 8 мА, Nk = 1; 4 — Nkz = 20 мм, UА
= 140 кВ, IА = 10 мА, Nk = 32; 5 — Nkz = 30 мм, UА = 260 кВ,
IА = 8 мА, Nk = 1; 6 — Nkz = 30 мм, UА = 200 кВ, IА = 10 мА,
Nk = 64 (характеристики, номер которых помечен штрихом,
обозначают соответствующее kpor)
Рис. 1. ПЧХ схемы формирования рентгеновского изображе-
ния Mp(ν) (1) при D = 10 мм, ПЗС-матрицы MCCD(ν) (2), рен-
тгеновского монокристаллического экрана из материала
CsI(Tl) MCsl(ν) (3) и результирующая ПЧХ РТВС M(ν) (4)
44 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2009
вает ту же чувствительность, что и при UA =
= 160 кВ. Изображения, полученные после накоп-
ления, являются более качественными из-за от-
сутствия на них шумов. На рис. 3 приведено изоб-
ражение сварного соединения, полученного после
накопления в ПЗС-камере Nk = 64 (режимы со-
ответствуют п. 2 таблицы).
Наилучшая относительная чувствительность
контроля для толщины стали Hkz = 20 мм, дос-
тигнутая в вещательном стандарте разложения,
составила Kk = 1,8 % и Kd = 3,15 % при UА =
= 240 кВ (п. 3 таблицы). Накопление Nk = 16 при
том же анодном напряжении улучшает чувстви-
тельности контроля Kk с 1,8 до 1,36 % и Kd с 3,15
до 2,5 %. Снижение анодного напряжения до UА =
= 140 кВ в вещательном стандарте разложения
приводит к резкому ухудшению чувствительности
(канавки и проволоки эталонов практически не
выявляются). Однако накопление на ПЗС-матрице
Nk = 32 кадров обеспечивает такую же чувстви-
тельность Kk, как при UА = 240 кВ, а также улуч-
шает чувствительность контроля Kd до 2,5 % по
сравнению с UА = 240 кВ. Соответствующее изоб-
ражение сварного соединения приведено на рис. 4
(п. 5 таблицы).
Аналогичная закономерность наблюдается
также для толщины Hkz = 30 мм. Чувствитель-
ность контроля, достигнутая в вещательном стан-
дарте разложения, составила Kk = 1,47 % и Kd =
= 2,67 % при UА = 260 кВ. Накопление на ПЗС-
матрице Nk = 16 кадров улучшает чувствитель-
ность Kd с 2,67 до 2,1 %. А при снижении анод-
ного напряжения до UА = 200 кВ накопление Nk =
= 64 кадров позволяет достичь чувствительности
контроля Kk = 1,25 % и Kd = 1,67 % (п. 8 таблицы),
что превосходит чувствительность, полученную
при анодном напряжении UA = 260 кВ.
Из таблицы видно, что расчетные оценки сог-
ласуются с экспериментальными данными значи-
тельно лучше, чем в работе [1], где не учитывалась
пространственная фильтрация. В работе [1] для
проволочных эталонов наблюдалось только одно
совпадение из шести экспериментов с двумя ка-
мерами, а усовершенствованная методика расчета
относительной чувствительности дала четыре сов-
падения в шести случаях.
Перевод ПЗС-камер РТВС в режим регулиру-
емой длительности накопления изображений поз-
воляет также эффективно применять малогаба-
ритные импульсные рентгеновские аппараты и
проводить контроль в полевых условиях и труд-
нодоступных местах. Так, при работе РТВС с им-
пульсным аппаратом МИРА-2Д была достигнута
чувствительность контроля 2,5 % при просвечи-
вании стали толщиной 10 мм и накоплении на
ПЗС-матрице 256 кадров.
Рис. 3. Изображение сварного соединения (режимы соответ-
ствуют п. 2 таблицы)
Рис. 4. Изображение сварного соединения (режимы соответ-
ствуют п. 5 таблицы)
Экспериментальные и вычисленные значения относительной чувствительности РТВС
Пункт UА, кВ IА, мА Hkz, мм Nk
Канавочные эталоны Проволочные эталоны
Номер ка-
навки и тип
эталона
Kk, % эксп.
Номер про-
волоки и
тип эталона
Kd, % эксп. Kd, % выч.
1 160 10 10 1 5Fe-1 1,67 3Fe-2 2,5 2,5
2 100 8 10 64 5Fe-1 1,67 3Fe-2 2,5 2,5
3 240 8 20 1 3Fe-1
6Fe-2
1.80
2,1 4Fe-3 3,15 2,5
4 240 8 20 16 4Fe-1 1,36 5Fe-3 2,5 —
5 140 10 20 32 3Fe-1 1,8 5Fe-3 2,5 1,6
6 260 8 30 1 6Fe-2 1,47 3Fe-3 2.67 2,67
7 260 6 30 16 6Fe-2
2Fe-1
1,47
1,56 4Fe-3 2,1 —
8 200 10 30 64 3Fe-1 1,25 5Fe-3 1,67 1,67
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2009 45
Выводы
Предложенная усовершенствованная методика
расчета относительной чувствительности рентге-
нотелевизионных систем учитывает процесс фор-
мирования теневого рентгеновского изображения
контролируемого объекта, физические принципы
функционирования сцинтилляционных преобра-
зователей излучения и приборов с зарядовой
связью, пространственную фильтрацию изображе-
ний в системе и позволяет с достаточной точ-
ностью оценивать характеристики создаваемых
рентгенотелевизионных систем на основе рентге-
новских экранов и ПЗС-камер.
Перевод ПЗС-камер в режим регулируемой
длительности накопления изображений позволяет
улучшить относительную чувствительность
РТВС, повысить качество получаемых изображе-
ний за счет устранения шумов и существенно сни-
зить необходимую мощность экспозиционной до-
зы рентгеновского излучения на ее входе.
Применение режима регулируемой длительнос-
ти накопления изображений в ПЗЗ-камерах позво-
ляет проводить контроль в полевых условиях и
труднодоступных местах с использованием мало-
габаритных импульсных рентгеновских аппара-
тов.
1. Относительная чувствительность рентгенотелевизион-
ных систем на основе высокочувсвительных ПЗС-камер
и рентгеновских монокристалических экранов / Н. Г. Бе-
лый, С. В. Денбновецкий, А. В. Лещишин и др. // Техн.
диагностика и неразруш. контроль. — 2007. — № 2. —
С. 34–40.
2. Diagonal 8 mm (Type 1/2) CCD Image Sensor for CCIR
B/W Video Cameras ICX429ALL // www.sony.net.
3. Михайлов С. Р. Моделирование теневого рентгеновского
изображения контролируемого объекта в рентгеноско-
пических системах неразрушающего контроля // Элект-
роника и связь. — 2002. — № 16. — С. 59–70.
4. Носов Ю. Р., Шилин В. А. Основы физики приборов с за-
рядовой связью. — М.: Наука, 1986. — 320 с.
5. X-ray image intensifiers // www.hpk.co.jp/hp2e/pro-
ducts/Etd/X-IIE.htm.
6. Гурвич А. М. Физические основы радиационного контро-
ля и диагностики. — М.: Энергоатомиздат, 1989. —
168 с.
7. Роуз А. Зрение человека и электронное зрение / Пер. с
англ. — М.: Мир, 1977. — 216 с.
8. Краткое пособие по контролю качества сварных соеди-
нений. — Киев, Феникс, 2006. — 316 с.
9. Пособие по радиографии сварных соединений. — Киев:
Феникс, 2008. — 312 с.
Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины,
Киев
Поступила в редакцию
25.05.2009
46 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2009
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-103447 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-3474 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:22:47Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Троицкий, В.А. Белый, Н.Г. Бухенский, В.Н. Лещишин, А.В. Михайлов, С.Р. Слободян, Н.В. 2016-06-16T12:48:33Z 2016-06-16T12:48:33Z 2009 Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений / В.А. Троицкий, Н.Г. Белый, В.Н. Бухенский, А.В. Лещишин, С Р. Михайлов, Н.В. Слободян // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2009. — № 3. — С. 41-46. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0235-3474 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103447 620.112.14 Предложена усовершенствованная методика расчета относительной чувствительности контроля рентгенотелевизионных систем на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер, которая учитывает пространственную фильтрацию изображений в системе. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований цифровой рентгенотелевизионной системы на основе рентгеновского монокристаллического экрана CsI(Tl) и ПЗС-камеры, работающей в режиме регулируемой длительности накопления изображений на матрице. The advanced method of calculation relative sensitivity of the testingl X-ray television systems on the basis of the X-ray screen and CCD-cameras, which considers a spatial filtration of images in system, is proposed. Results of theoretical and experimental researches for digital X-ray television systems on the basis of the X-ray monocrystal screen CsI(Tl) and the CCD-cameras, operated in a mode of adjustable duration of accumulation of images on a matrix, are given. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Техническая диагностика и неразрушающий контроль Неразрушающий контроль Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений High-sensitivity X-ray TV systems based on X-ray screens and CCD cameras with image accumulation Article published earlier |
| spellingShingle | Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений Троицкий, В.А. Белый, Н.Г. Бухенский, В.Н. Лещишин, А.В. Михайлов, С.Р. Слободян, Н.В. Неразрушающий контроль |
| title | Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений |
| title_alt | High-sensitivity X-ray TV systems based on X-ray screens and CCD cameras with image accumulation |
| title_full | Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений |
| title_fullStr | Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений |
| title_full_unstemmed | Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений |
| title_short | Высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и ПЗС-камер с накоплением изображений |
| title_sort | высокочувствительные рентгенотелевизионные системы на основе рентгеновских экранов и пзс-камер с накоплением изображений |
| topic | Неразрушающий контроль |
| topic_facet | Неразрушающий контроль |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103447 |
| work_keys_str_mv | AT troickiiva vysokočuvstvitelʹnyerentgenotelevizionnyesistemynaosnoverentgenovskihékranovipzskamersnakopleniemizobraženii AT belying vysokočuvstvitelʹnyerentgenotelevizionnyesistemynaosnoverentgenovskihékranovipzskamersnakopleniemizobraženii AT buhenskiivn vysokočuvstvitelʹnyerentgenotelevizionnyesistemynaosnoverentgenovskihékranovipzskamersnakopleniemizobraženii AT leŝišinav vysokočuvstvitelʹnyerentgenotelevizionnyesistemynaosnoverentgenovskihékranovipzskamersnakopleniemizobraženii AT mihailovsr vysokočuvstvitelʹnyerentgenotelevizionnyesistemynaosnoverentgenovskihékranovipzskamersnakopleniemizobraženii AT slobodânnv vysokočuvstvitelʹnyerentgenotelevizionnyesistemynaosnoverentgenovskihékranovipzskamersnakopleniemizobraženii AT troickiiva highsensitivityxraytvsystemsbasedonxrayscreensandccdcameraswithimageaccumulation AT belying highsensitivityxraytvsystemsbasedonxrayscreensandccdcameraswithimageaccumulation AT buhenskiivn highsensitivityxraytvsystemsbasedonxrayscreensandccdcameraswithimageaccumulation AT leŝišinav highsensitivityxraytvsystemsbasedonxrayscreensandccdcameraswithimageaccumulation AT mihailovsr highsensitivityxraytvsystemsbasedonxrayscreensandccdcameraswithimageaccumulation AT slobodânnv highsensitivityxraytvsystemsbasedonxrayscreensandccdcameraswithimageaccumulation |