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浅说FCR成像技术系统

1   CR技术与FCR
         CR是Computed Radiography的简称,即计算机辅助射线成像技术,是一种不用胶片直接将射线透照影像数字化的技术。
CR系统由IP成像板、CR读出器、计算机及显示器、以及专用软件组成。CR技术利用对光敏感的存储荧光物质组成的成像板代替胶片曝光;在CR读出设备里用激光束扫描成像板,获得射线照相图像并数字化,通过计算机图像处理,得到成像质量与照相底片相当的数字影像。作为引领工业射线检测技术走进数字时代的一门先进技术,由于具有可节省曝光时间、放宽拍摄条件、IP板重复使用、不需要暗室处理等诸多优点,而受到NDT界的关注,正在得到积极推广。

FCR是在该技术研究开发领域处于领先地位的日本富士公司生产的CR系统的简称
正如数码相机正以迅猛之势替代着曾经一统天下的135相机一样,无损检测行业可以预期:用CR技术代替传统的射线胶片照相的热潮必将来到。为此,美柯达公司引进了日本富士FCR系统,并作为总代理致力于其在中国的推广。
 
2 CR获得数字影像的原理
CR获得数字影像有3个过程:第一过程(A)是曝光,射线穿过被检件入射到IP板,与IP板上的荧光物质相互作用击出荧光物质原子的轨道电子,使原子产生电子跃迁而处于激发态,在IP板上形成潜在像。第二过程(B)是在读出器中用红色激光扫描曝光过的成像板,产生跃迁的轨道电子获得激光能量产生蓝色光辐射。第三过程(C)也是在读出器中蓝色光辐射被光电接受器捕获转换为数字信号。穿过被检物体后的射线由于物体内部结构变化原因(如缺陷的产生)在不同区域的射线强度不同,射线强度大的地方轨道电子跃迁的几率大,从而被激光扫描后的蓝光辐射强,而射线强度小的地方轨道电子跃迁的几率小,从而被激光扫描后的蓝光辐射也弱。计算机将蓝光数字信号还原出的图像便是被透照物体的原始影像。
 
3 图像感光板(IP 成像板)
FCR的IP成像板的构造是以350μm厚的聚乙烯化合物(PET)材料为基底,在上面涂有特殊荧光体物质(带铕活性钡荧光卤化物)层。在IP板的表面(白色面),有防止荧光体受污染及遭伤击的透明保护层,在其背面有一层黑色遮光的背面保护层,整体厚度约为600—700μm。IP成像板有良好的平面性和柔软性,可以象胶片一样弯曲使用,然而它却可以重复使用数千至上万次。
FCR配套的IP成像板分ST-6和UR-1两种型号。
ST-6型成像板的分辨率为100μm,可代替T3类胶片使用。 其主要规格有:8,,×10,,、10,,×12,,、14,,×14和14,,×17,,。其所需曝光时间仅为富士IX100胶片的1/3 ~ 1/10。
UR-1型成像板的分辨率为50μm,可代替T2类胶片使用,主要规格有18cm×24cm、18cm×24cm、35cm×35cm和35cm×43cm。其所需曝光时间与富士IX100胶片相近。
这二种成像板均具有宽阔的感光动态范围,宽容度大,因此可放宽拍摄条件,壁厚差大的工件可减少拍摄次数,同时也减少了拍摄失败的可能。
 
4 FCR读出器-CR-IR346RU (XG-1)
将拍摄过的IP板装入专用暗盒,送入读出器,读出器会自动取出IP,由激光扫描系统读取IP上的图像潜影并转换成数字信号。激光束对匀速移动的IP整体进行精确而均匀的扫描。在IP板上由红色激光激发出的蓝色荧光,由自动跟踪的集光器收集,经光电转换器转换成电信号,放大后,由模拟/数字转换器转换成10bit(1024等级)的数字化图像信息,并随同输入的试验编号等信息一起送往图像显示、文件装置,读出完毕的IP板在读出器内被自动清除残留的信息,退回到原来的专用暗盒内,以备下次拍摄使用。
 
5 计算机控制及数字化图像处理
FCR设备配有2台计算机,用于读出器的操作控制和对图像进行处理。
操作软件FCR Computing System Ver.5.0 for NDT
图像处理软件 VF-C1 Application Software V4.0
在像素为1600(横)×1200(纵)的高辉度,高精细21型黑白CRT(荧光屏)上,图像和编汇信息被显示成高质量的图像。操作者通过无交织底纹的清晰画面进行检查判定,感觉上和看X射线胶片一样。
图像处理功能包括视窗平衡、调节影像对比度和浮雕处理、影像正、负片转换、长度测量、面积测量、管壁厚度测量和区域灰度测量等。
FCR图像可以生成多种图片格式存入移动硬盘、U盘或CD、DVD刻录机中,可通过以太网进行远程传送和评片。
 
6         FCR应用实例
6.1 双面螺旋埋弧焊钢管现场拍片试验
2004年12月,宝鸡石油钢管有限公司使用上海美柯达探伤器材公司的富士FCR系统,对双面螺旋埋弧焊钢管进行了现场拍片试验,结果表明FCR试验拍片灵敏度与胶片法相比,效果相当;

 钢管规格
IP透照规范
 绝对灵敏度
相对灵敏度
   备注
Φ457×7.1mm
160KV/5mA/
1.5min/600mm
可识别Fe10/16第7根丝(0.10 mm)
   1.4 %
 
内外焊道余高已修磨
Φ813×11mm
150KV/5mA/
2.5min/600mm
可识别Fe10/16第6根丝(0.125 mm)
   1.1 %
Φ1016×17.5mm
200KV/5mA/
2min/600mm
可识别Fe10/16第4根丝(0.20 mm)
   1.1 %

6.2 FCR用于抽油连续钢管生产线的钢带、钢管对接焊缝在线X线照相检测

    为宝鸡钢管厂国家重点项目抽油连续钢管生产线配套设计生产的钢带、钢管对接焊缝在线X线照相检测设备采用了FCR技术,该设备已于2009年8月通过用户终验收。

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