復(fù)合材料x射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。采用相同的材料制作槽型像質(zhì)計和不同厚度范圍的復(fù)合材料厚度參比試樣；制作X射線穿透曲線。本發(fā)明涉及的復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法，包括槽型像質(zhì)計制作、復(fù)合材料厚度參比試樣制作、最佳X射線穿透率確定、X射線穿透曲線制作及擬合過程，采用與槽型像質(zhì)計相同的材料制作厚度參比試樣；以最佳X射線穿透率為基準(zhǔn)，繪制厚度與檢測電壓的關(guān)系曲線并進行曲線擬合，得到復(fù)合材料厚度與檢測電壓關(guān)系的曲線擬合公式。該制作方法，擬合度R2≮0.99，具有制作簡單、適用性廣、可靠性高、準(zhǔn)確性高、成本低等優(yōu)點。適用于復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測領(lǐng)域，特別適用于復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測電壓的選擇。
【專利說明】
復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于測試與評價技術(shù)領(lǐng)域，涉及復(fù)合材料無損檢測技術(shù)，特別涉及X射線數(shù)字成像檢測技術(shù)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]穿透曲線是X射線檢測人員正確選擇檢測電壓以獲得像質(zhì)靈敏度要求的有效工具，它表示工件(材質(zhì)、厚度)與檢測電壓相關(guān)性的曲線。根據(jù)工件的材質(zhì)及厚度查閱相應(yīng)的穿透曲線可以獲得檢測電壓，在該檢測電壓下具有高的檢測靈敏度，有利于工件質(zhì)量的評判。
[0003]CN103279007A公開了 “一種射線檢測用的曝光曲線制作方法”，通過黑度和曝光量的相對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)透照的某厚度待測試塊的厚度、黑度值、透照條件的關(guān)系制作曝光曲線。采用該方法繪制的曝光曲線只能針對X射線照相檢測技術(shù)中曝光參數(shù)的選擇，而并沒有涉及到復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測技術(shù)的檢測工藝選擇，因此無法確定復(fù)合材料X射線數(shù)字成像的最佳檢測電壓，影響檢測工作的順利進行。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法。
[0005]本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的:采用相同的材料制作槽型像質(zhì)計和不同厚度范圍的復(fù)合材料厚度參比試樣；用槽型像質(zhì)計評估檢測靈敏度，確定最佳X射線穿透率;基于最佳X射線穿透率，獲取不同穿透厚度下的檢測電壓，根據(jù)復(fù)合材料厚度與檢測電壓的關(guān)系制作該材料的X射線穿透曲線。并將X射線穿透曲線進行曲線擬合，獲得復(fù)合材料厚度與檢測電壓關(guān)系的擬合公式。
[0006]本發(fā)明涉及的復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法，包括槽型像質(zhì)計制作、復(fù)合材料厚度參比試樣制作、最佳X射線穿透率確定、X射線穿透曲線制作及曲線擬合過程:
[0007]槽型像質(zhì)計制作:參照GJB 1038.2A-2004制作纖維增強復(fù)合材料槽型像質(zhì)計；
[0008]復(fù)合材料厚度參比試樣制作:采用與槽型像質(zhì)計相同的材料制作一組與之匹配的不同厚度的復(fù)合材料厚度參比試樣；
[0009]最佳X射線穿透率確定:在復(fù)合材料厚度參比試樣靠近射線源端貼上槽型像質(zhì)計， 采用不同檢測電壓對其進行X射線實時成像檢測，利用式(1)計算得到相應(yīng)檢測電壓下的相對靈敏度，當(dāng)相對靈敏度的最小數(shù)值滿足GJB1038.2A-2004表3要求時，利用式(2)計算其所對應(yīng)的X射線穿透率，得到最佳X射線穿透率P。；
[0010]Sw=(h/T) X100%(1)
[0011]式中:SW為相對靈敏度，％;[0〇12] h為掃描圖像中可辨認(rèn)槽型像質(zhì)計的最淺槽深，mm;[0〇13] T為透照厚度，mm。
[0014]P = Ei/Eo (2)
[0015]式中:P為X射線穿透率，％;[〇〇16] Eo為穿過被檢測工件前的X射線能量，eV;[〇〇17] EiS穿過被檢測工件后的X射線能量，eV;
[0018]X射線穿透曲線制作:以最佳X射線穿透率P。為基準(zhǔn)，分別對不同厚度復(fù)合材料厚度參比試樣進行X射線實時成像檢測，獲取對應(yīng)厚度復(fù)合材料厚度參比試樣的檢測電壓，繪制厚度與檢測電壓的關(guān)系曲線(X射線穿透曲線)并進行曲線擬合，得到復(fù)合材料厚度與檢測電壓關(guān)系曲線的擬合公式。
[0019]本發(fā)明涉及的復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法，包括槽型像質(zhì)計制作、復(fù)合材料厚度參比試樣制作、最佳X射線穿透率確定、X射線穿透曲線制作及曲線擬合過程，其特征在于:所述復(fù)合材料厚度參比試樣的厚度間隔不大于1〇_。
[0020]本發(fā)明涉及的復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法，包括槽型像質(zhì)計制作、復(fù)合材料厚度參比試樣制作、最佳X射線穿透率確定、X射線穿透曲線制作及曲線擬合過程，其特征在于:所述復(fù)合材料厚度參比試樣等厚度間隔。
[0021]本發(fā)明涉及的復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法，包括槽型像質(zhì)計制作、復(fù)合材料厚度參比試樣制作、最佳X射線穿透率確定、X射線穿透曲線制作及曲線擬合過程，其特征在于:所述曲線擬合位次為3次。
[0022]本發(fā)明涉及的復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法，擬合度R2永 0.99,具有制作簡單、適用性廣、可靠性高、準(zhǔn)確性高、成本低等優(yōu)點。適用于復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測領(lǐng)域，特別適用于復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測電壓的選擇。【具體實施方式】
[0023]以下以復(fù)合材料制品為具體實施例詳細介紹本發(fā)明:[〇〇24] 實施例一
[0025]以碳纖維增強復(fù)合材料圓管形制品為例，詳細描述穿透曲線的制作過程。
[0026](1)槽型像質(zhì)計制作:采用碳纖維增強復(fù)合材料制作B型槽型像質(zhì)計。
[0027](2)復(fù)合材料厚度參比試樣制作:采用碳纖維增強復(fù)合材料制作具有不同厚度的厚度參比試樣，數(shù)量為9個，厚度分別為70mm，80mm，90mm，100mm，110mm，120mm，130mm， 1 40mm,150mm 〇
[0028](3)最佳X射線穿透率確定:在130mm厚度參比試樣靠近射線源端貼上槽型像質(zhì)計， 采用檢測電壓分別為 601^，701^，801^，901^，1001^，1101^，1201^，1301^，1401^對其進行父射線實時成像檢測，通過公式(1)計算各檢測電壓下所得檢測圖像的相對靈敏度，分別為 1.48%，1.19%，1.04%，1.04%，0.89%，0.89%，1.04%，1.04%，1.04%，檢測電壓為 100kV和110kV時相對靈敏度最小，且滿足GJB 1038.2A-2004中對相對靈敏度的要求(< 1.25%)，通過公式(2)計算1001^和1101^下的父射線穿透率分別為5.3%和5.6%，得到最佳 X射線穿透率為5.5%。
[0029](4)X射線穿透曲線制作及曲線擬合:反復(fù)調(diào)整檢測電壓，使厚度分別為70mm， 80mm, 90mm, 100mm, 110mm，120mm, 130mm, 140mm，150mm厚度參比試樣的X 射線穿透率達到5.5%，得到檢測電壓分別為42kV，48kV，55kV，65kV，75kV，88kV，100kV，117kV，140kV，制作厚度與檢測電壓的關(guān)系曲線(X射線穿透曲線)。將X射線穿透曲線進行曲線擬合，得到復(fù)合材料厚度與檢測電壓關(guān)系的擬合公式為:
[0030] U = 0.0000816498h3-0.0171h2+l.88754h-34.89899(3)[〇〇31] 式中:U為檢測電壓，kV;[0〇32] h為穿透厚度，mm。
[0033]擬合度 R2 = 〇.99914。[〇〇34]該X射線穿透曲線和擬合公式適用于穿透厚度為(70?200)mm碳纖維增強復(fù)合材料制品X射線數(shù)字成像最佳檢測電壓的選擇。[〇〇35] 實施例二
[0036]以由高硅氧和酚醛兩種材料復(fù)合而成的板形制品為例，詳細描述穿透曲線的制作過程。
[0037](1)槽型像質(zhì)計制作:采用高娃氧/酸醛復(fù)合材料制作A型槽型像質(zhì)計。
[0038](2)復(fù)合材料厚度參比試樣制作:采用高硅氧/酚醛復(fù)合材料制作具有不同厚度的厚度參比試樣，數(shù)量為8個，厚度分別為10mm，20mm，30mm，40mm，45mm，50mm，55mm，60mm。 [〇〇39](3)最佳X射線穿透率確定:在40mm厚度參比試樣靠近射線源端貼上槽型像質(zhì)計，采用檢測電壓分別為 150kV，160kV，170kV，180kV，190kV，200kV，210kV，220kV，230kV， 240kV，250kV，260kV對其進行X射線實時成像檢測，通過公式(1)計算各檢測電壓下所得檢測圖像的相對靈敏度，分別為 1.67%，1.67%，1.67%，1.43%，1.43%，1.43%，1.19%， 0.95%，1.19%，1.19%，1.19%，1.43%，檢測電壓為220kV時相對靈敏度最小，且滿足 GJB1038.2A-2004中對相對靈敏度的要求(< 1.5 % )，通過公式(2)計算220kV下的X射線穿透率為6.0%，，得到最佳X射線穿透率為6.0%。
[0040](4)X射線穿透曲線制作及曲線擬合:反復(fù)調(diào)整檢測電壓，使厚度分別為10mm， 20mm，30mm，40mm，45mm，50mm，55mm，60mm厚度參比試樣的X射線穿透率達到6.0 %，得到檢測電壓分別為 150kV，185kV，205kV，220kV，226kV，230kV，236kV，240kV，制作厚度與檢測電壓的關(guān)系曲線(X射線穿透曲線)。將X射線穿透曲線進行曲線擬合，獲得復(fù)合材料厚度與檢測電壓關(guān)系的擬合公式為:
[0041] U = -0.02871h2+3.71796h+118.21289(4)[〇〇42] 式中:U為檢測電壓，kV;[0〇43] h為穿透厚度，mm。
[0044]擬合度 R2 = 〇.99459。
[0045]該X射線穿透曲線和擬合公式適用于穿透厚度為(<70)mm高硅氧/酚醛復(fù)合材料制品X射線數(shù)字成像最佳檢測電壓的選擇。
[0046]實施例三
[0047]以碳纖維和環(huán)氧兩種材料復(fù)合而成的圓管形制品為例，詳細描述穿透曲線的制作過程。
[0048](1)槽型像質(zhì)計制作:采用碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料制作B型槽型像質(zhì)計。
[0049](2)復(fù)合材料厚度參比試樣制作:采用碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料制作具有不同厚度的厚度參比試樣，數(shù)量為7個，厚度分別為80mm，100mm，115mm，125mm，130mm，140mm，145mm。
[0050](3)最佳X射線穿透率確定:在100mm厚度參比試樣靠近射線源端貼上槽型像質(zhì)計，采用檢測電壓分別為 110kV，120kV，130kV，140kV，150kV，160kV，170kV，180kV 對其進行 X 射線實時成像檢測，通過公式(1)計算各檢測電壓下所得檢測圖像的相對靈敏度，分別為 1.71%，1.52%，1.33%，1.33%，1.14%，1.14%，1.33%，1.33%，檢測電壓為1501^和 160kV時相對靈敏度最小，且滿足GJB 1038.2A-2004中對相對靈敏度的要求(< 1.25% )，通過公式(2)計算150kV和160kV下的X射線穿透率為5.5%和5.9%，得到最佳父射線穿透率為 5.7%。[〇〇51](4)X射線穿透曲線制作及曲線擬合:反復(fù)調(diào)整檢測電壓，使厚度分別為80mm，100mm, 115mm，125mm, 130mm, 140mm，145mm厚度參比試樣的X射線穿透率達到5.7%，得到檢測電壓分別為1461^，1521^，1581^，1651^，1701^，1831^，1951^，制作厚度與檢測電壓的關(guān)系曲線(X射線穿透曲線)。將X射線穿透曲線進行曲線擬合，獲得復(fù)合材料厚度與檢測電壓關(guān)系的擬合公式為:
[0052] U = 0.0000058622h4-0.00238h3+0.36571h2-24.66862h+759.53474 (5)[〇〇53]式中:U為檢測電壓，kV;[0〇54] h為穿透厚度，mm。
[0055]擬合度 R2 = 〇.99929。[〇〇56]該X射線穿透曲線和擬合公式適用于穿透厚度為(70?200)mm碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料制品X射線數(shù)字成像最佳檢測電壓的選擇。[〇〇57]實施例四
[0058]以由玻璃纖維和酚醛兩種材料復(fù)合而成的板形制品為例，詳細描述穿透曲線的制作過程。
[0059](1)槽型像質(zhì)計制作:采用玻璃纖維/酚醛復(fù)合材料制作A型槽型像質(zhì)計。
[0060](2)復(fù)合材料厚度參比試樣制作:采用玻璃纖維/酚醛復(fù)合材料制作具有不同厚度的厚度參比試樣，數(shù)量為11個，厚度分別為l〇mm，15mm，20mm，25mm，30mm，35mm，40mm，45mm， 50mm，55mm，60mm 〇
[0061](3)最佳X射線穿透率確定:在45mm厚度參比試樣靠近射線源端貼上槽型像質(zhì)計， 采用檢測電壓分別為 210kV，220kV，230kV，240kV，250kV，260kV，270kV，280kV，290kV， 300kV，310kV對其進行X射線實時成像檢測，通過公式(1)計算各檢測電壓下所得檢測圖像的相對靈敏度，分別為 1.49%，1.49%，1.28%，1.06%，0? 85%，1.06%，1.06%，1.28%， 1.28%，1.28%，1.28%，檢測電壓為250kV時相對靈敏度最小，且滿足GJB 1038.2A-2004中對相對靈敏度的要求(<1.5% )，通過公式(2)計算220kV下的X射線穿透率為5.9%，，得到最佳X射線穿透率為5.9%。
[0062](4)X射線穿透曲線制作及曲線擬合:反復(fù)調(diào)整檢測電壓，使厚度分別為10mm， 15謹(jǐn)，20謹(jǐn)，25謹(jǐn)，30謹(jǐn)，35謹(jǐn)，40謹(jǐn)，45謹(jǐn)，50謹(jǐn)，55謹(jǐn)，60謹(jǐn)厚度參比試樣的X射線穿透率達至IJ5.9%，得到檢測電壓分別為 100kV，112kV，128kV，145kV，164kV，185kV，216kV，250kV， 282kV，315kV，350kV制作厚度與檢測電壓的關(guān)系曲線(X射線穿透曲線)。將X射線穿透曲線進行曲線擬合，獲得復(fù)合材料厚度與檢測電壓關(guān)系的擬合公式為:
[0063] U = -0.000386946h3+0.09946h2-〇.3028h+94.90909(6)[〇〇64]式中:U為檢測電壓，kV;[0〇65]h為穿透厚度，mm。
[0066]擬合度 R2 = 〇.99937。[〇〇67]該X射線穿透曲線和擬合公式適用于穿透厚度為(<70)mm玻璃纖維/酚醛復(fù)合材料制品X射線數(shù)字成像最佳檢測電壓的選擇。
【主權(quán)項】
1.一種復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法，包括槽型像質(zhì)計制作、復(fù) 合材料厚度參比試樣制作、最佳X射線穿透率確定、X射線穿透曲線制作及曲線擬合過程:槽型像質(zhì)計制作:參照GJB 1038.2A-2004制作纖維增強復(fù)合材料槽型像質(zhì)計；復(fù)合材料厚度參比試樣制作:采用與槽型像質(zhì)計相同的材料制作一組與之匹配的不同 厚度的復(fù)合材料厚度參比試樣；最佳X射線穿透率確定:在復(fù)合材料厚度參比試樣靠近射線源端貼上槽型像質(zhì)計，采用 不同檢測電壓對其進行X射線實時成像檢測，利用式(1)計算得到相應(yīng)檢測電壓下的相對靈 敏度，當(dāng)相對靈敏度的最小數(shù)值滿足GJB1038.2A-2004表3要求時，利用式(2)計算其所對應(yīng) 的X射線穿透率，得到最佳X射線穿透率P。；Sw=(h/T)X100%(1)式中:SW為相對靈敏度，％;h為掃描圖像中可辨認(rèn)槽型像質(zhì)計的最淺槽深，mm;T為透照厚度，mm〇P = Ei/E〇(2)式中:P為X射線穿透率，％;Eo為穿過被檢測工件前的X射線能量，eV;EiS穿過被檢測工件后的X射線能量，eV;X射線穿透曲線制作:以最佳X射線穿透率P。為基準(zhǔn)，分別對不同厚度復(fù)合材料厚度參比 試樣進行X射線實時成像檢測，獲取對應(yīng)厚度復(fù)合材料厚度參比試樣的檢測電壓，繪制厚度 與檢測電壓的關(guān)系曲線(X射線穿透曲線)并進行曲線擬合，得到復(fù)合材料厚度與檢測電壓 關(guān)系曲線的擬合公式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法，其特征 在于:所述復(fù)合材料厚度參比試樣的厚度間隔不大于1〇_。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作方法，其特征 在于:所述復(fù)合材料厚度參比試樣等厚度間隔。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任意一項所述的復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測用穿透曲線的制作 方法，其特征在于:所述曲線擬合位次為3次。
【文檔編號】G01B15/02GK105973916SQ201610264165
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】王從科, 董方旭, 凡麗梅, 趙付寶, 鄭會保, 張霞, 鄭素萍
【申請人】中國兵器工業(yè)集團第五三研究所