射線檢測(cè)在復(fù)合材料無損檢測(cè)中的應(yīng)用

楊勝岳

摘要：隨著射線檢測(cè)技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，越來越多的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在復(fù)合材料的無損檢測(cè)中，已取得了較為明顯的效果，對(duì)復(fù)合材料制備過程的質(zhì)量控制和質(zhì)量評(píng)價(jià)起到了至關(guān)重要的作用。而隨著更多具有優(yōu)良性能的復(fù)合材料的開發(fā)，對(duì)于復(fù)合材料產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)也有了更高的要求和挑戰(zhàn)。射線檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)傳統(tǒng)的，有著豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的無損檢測(cè)技術(shù)，具有包括影像資料直觀、易于保存等在內(nèi)的優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)射線檢測(cè)在復(fù)合材料無損檢測(cè)中的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)展開分析與探討。

關(guān)鍵詞：射線；技術(shù)；檢測(cè)

引言：

近年來的技術(shù)發(fā)展作用之下，復(fù)合材料作用范圍的持續(xù)擴(kuò)大使得各行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ趶?fù)合材料自身性能的完整性提出了相當(dāng)嚴(yán)格的要求。復(fù)合材料主要是指：經(jīng)由兩種，或者是兩種以上不同性質(zhì)的材料，在化學(xué)性、物理性技術(shù)手段的作用之下，組成形成的具有全新理化性能的材料。復(fù)合材料最大的特點(diǎn)在于：將不同材料屬性上的優(yōu)勢(shì)充分結(jié)合起來，達(dá)到了提高復(fù)合材料綜合性能的目的，可以滿足不同的要求。文章主要探討射線檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合材料無損檢測(cè)中的應(yīng)用要點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，以期有助于實(shí)踐工作的開展，達(dá)到優(yōu)化并提升復(fù)合材料無損檢測(cè)質(zhì)量的重要目的。

一.射線檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合材料檢測(cè)中的應(yīng)用

（一）康普頓背散射成像技術(shù)的應(yīng)用

康普頓背散射成像技術(shù)自上世紀(jì)80 年代發(fā)展至今已有數(shù)十年，其同樣屬于射線無損檢測(cè)技術(shù)的研究范疇，在復(fù)合材料無損檢測(cè)領(lǐng)域中有著獨(dú)特的作用價(jià)值。

在利用康普頓背散射成像技術(shù)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)的過程當(dāng)中，其所依賴的基本工作原理在于：借助于X 射線與物質(zhì)相互作用過程當(dāng)中所產(chǎn)生的康普頓背散射效應(yīng)，在不同位置，不同散射角角度作用之下所反映出的康普頓背散射光子數(shù)，獲取被測(cè)定復(fù)合材料區(qū)域電子密度的分布情況。

通過對(duì)重建技術(shù)的應(yīng)用，獲取相對(duì)于復(fù)合材料而言的三維密度分布圖像。在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，整個(gè)康普頓背散射成像檢測(cè)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分所構(gòu)成：

其一為掃描運(yùn)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)；

其二為計(jì)算機(jī)圖像處理與顯示系統(tǒng)；

其三為探測(cè)采傳系統(tǒng)，其四為運(yùn)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)。

康普頓背散射成像技術(shù)具有廣泛性，不受檢測(cè)對(duì)象的任何尺寸限制，因此，十分適合復(fù)合材料、鋁合金以及塑料等材料的檢測(cè)。

（二）計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)是一種建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上的無損檢測(cè)技術(shù)，現(xiàn)階段在復(fù)合材料無損檢測(cè)領(lǐng)域中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，依托于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)所形成的整個(gè)無損檢測(cè)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分所構(gòu)成：

其一為探測(cè)器系統(tǒng)；

其二為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

其三為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；

其四為準(zhǔn)直器操作系統(tǒng)；

其五為機(jī)械掃描系統(tǒng)。

在將該技術(shù)作用于復(fù)合材料無損檢測(cè)領(lǐng)域的過程當(dāng)中，主要的工作過程可以概括為：首先，通過機(jī)械掃描的方式，獲取被檢測(cè)無損材料斷層方面的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，然后，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的干預(yù)下，利用所獲取的檢測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行圖像的重建，生成結(jié)構(gòu)清晰的圖像。

期間需要特別注意的一點(diǎn)是：由于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)是建立在無損檢測(cè)基礎(chǔ)之上獲取被檢測(cè)復(fù)合材料二維灰度圖像的，故而，被檢測(cè)斷面內(nèi)部的結(jié)構(gòu)組成情況可以通過圖像灰度的方式加以辨識(shí)。在此基礎(chǔ)之上，還可通過擴(kuò)大斷層二維圖像掃描范圍與寬度的方式，根據(jù)二維圖像生成三維圖像。

相較于傳統(tǒng)意義上的膠片照相技術(shù)而言，計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)能夠更好的避免在影像重疊方面的問題，且對(duì)于提高生成圖像靈敏度而言也有幾位重要的意義。更加關(guān)鍵的一點(diǎn)是：計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)具有數(shù)字型特點(diǎn)，所獲取數(shù)據(jù)信息能夠及時(shí)進(jìn)行放大處理、壓縮處理，以方便數(shù)據(jù)的傳輸，具有遠(yuǎn)距離觀測(cè)的實(shí)用價(jià)值。

在當(dāng)前國內(nèi)對(duì)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)的應(yīng)用過程當(dāng)中，多作用于的檢測(cè)對(duì)象包括碳/碳、碳/酚醛等復(fù)合材料，解決了這些材料在傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)下存在的問題與不足。特別是由于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)具有數(shù)字化方面的優(yōu)勢(shì)，故而還可作用于對(duì)航天、航空等一類精密性產(chǎn)品的無損檢測(cè)領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用范圍的拓展與完善。

（三）射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)的應(yīng)用

射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)是伴隨著電子學(xué)成像方法迅速發(fā)展起來的一種無損檢測(cè)技術(shù)。在作用于復(fù)合材料無損檢測(cè)領(lǐng)域的過程當(dāng)中，根據(jù)成像物體變動(dòng)圖像的迅速改變，在無損前提下，評(píng)估復(fù)合材料內(nèi)部存在的缺陷與問題。

對(duì)比傳統(tǒng)意義上適用于復(fù)合材料檢測(cè)的膠片攝像照射技術(shù)而言，本技術(shù)方案的優(yōu)勢(shì)更加突出：

其一，合理控制了射線檢測(cè)下的持續(xù)曝光時(shí)間，降低了人體受射線輻射的影響；

其二，能夠使所獲取圖像的動(dòng)態(tài)范圍得到合理的提升，達(dá)到提高圖像處理效率的目的；其三，整個(gè)檢測(cè)作業(yè)的開展對(duì)曝光時(shí)間具有較高的寬容性。

射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)在作用于復(fù)合材料無損檢測(cè)過程中的基本流程如圖1 所示。對(duì)于壓力容器行業(yè)、車輛制造行業(yè)、以及軍工制造行業(yè)所涉及到的各類復(fù)合材料而言，射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)均具有相當(dāng)確切的作用價(jià)值。

目前來看，應(yīng)用射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)主要有三種類型：

其一為微焦點(diǎn)射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)（本系統(tǒng)可應(yīng)用射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)完成對(duì)各類電子元器件以及工件的檢測(cè)作業(yè)）；

其二為工業(yè)射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)（本系統(tǒng)支持對(duì)工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)各種常見復(fù)合材料的檢測(cè)作業(yè)）；

其三為陣列射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)（本系統(tǒng)主要作用于對(duì)機(jī)場(chǎng)、車站等相關(guān)領(lǐng)域復(fù)合材料的檢測(cè)作業(yè)）。

在各檢測(cè)系統(tǒng)成功作用于多種領(lǐng)域復(fù)合材料檢測(cè)作業(yè)的期間，表現(xiàn)出了相當(dāng)快的發(fā)展速度，除具有較高的檢測(cè)靈敏度以外，還具有相當(dāng)突出的分辨率優(yōu)勢(shì)以及動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)勢(shì)。

二.射線檢測(cè)在復(fù)合材料無損檢測(cè)中的發(fā)展趨勢(shì)

（一）射線檢測(cè)方法和無損檢測(cè)設(shè)備的實(shí)踐

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字射線照相技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬與仿真技術(shù)正逐漸成為射線無損檢測(cè)技術(shù)研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。特別是非膠片數(shù)字射線照相技術(shù)而言，相對(duì)于傳統(tǒng)意義上的無損檢測(cè)技術(shù)來看，非膠片數(shù)字射線照相技術(shù)還具有檢測(cè)成本低廉，環(huán)境污染小的優(yōu)勢(shì)，綜合效益突出，是復(fù)合材料無損檢測(cè)領(lǐng)域最為主流的發(fā)展趨勢(shì)之一。

除此以外，復(fù)合材料無損檢測(cè)領(lǐng)域中對(duì)于相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及仿真技術(shù)的應(yīng)用也更加的集中與廣泛，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，結(jié)構(gòu)配置優(yōu)化，檢測(cè)工藝優(yōu)化，虛擬檢測(cè)優(yōu)化在內(nèi)的各個(gè)工作環(huán)節(jié)當(dāng)中，除能夠改進(jìn)無損檢測(cè)工藝以外，還對(duì)于縮短無損檢測(cè)裝置生產(chǎn)周期有重要價(jià)值。

除射線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展以外，相關(guān)的無損檢測(cè)設(shè)備也能夠取得更加廣闊的發(fā)展。結(jié)合技術(shù)層面的發(fā)展趨勢(shì)來看，未來復(fù)合材料無損檢測(cè)領(lǐng)域中，相關(guān)射線檢測(cè)技術(shù)設(shè)備的發(fā)展特征可以概括為以下幾個(gè)方面：

其一是數(shù)字技術(shù)及自動(dòng)識(shí)別技術(shù)；

其二，高智能化和圖像顯示功能；

其三，大型化和模塊化，其四自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的研制。

高性能探測(cè)器系統(tǒng)及與cr 有關(guān)的技術(shù)，如：微焦點(diǎn)CT 成像技術(shù)、錐束CT 成像技術(shù)、傾斜入射及非完全掃描重建的CT 成像系統(tǒng)等技術(shù)更是成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

（二）不同復(fù)合材料射線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

借鑒國外在有關(guān)復(fù)合材料無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展方面所取得的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，為了進(jìn)一步提高并鞏固復(fù)合材料無損檢測(cè)質(zhì)量與效果，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)待檢測(cè)復(fù)合材料的不同類型以及屬性，采取對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法，制定射線檢測(cè)的相關(guān)程序與無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，提高復(fù)合材料無損檢測(cè)的科學(xué)性水平，使射線檢測(cè)技術(shù)及相關(guān)設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中能夠有法可依。

同時(shí)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)程序的構(gòu)建還能夠使我國有關(guān)復(fù)合材料無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展更加積極的與國際發(fā)展趨勢(shì)相接軌、相融合。

三.結(jié)束語

綜上所述，。

隨著近年來射線檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，射線檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)能力以及檢測(cè)范圍都取得了相當(dāng)長足的進(jìn)步，其在復(fù)合材料無損檢測(cè)中的作用價(jià)值也是相當(dāng)突出的。無損檢測(cè)技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就在于檢測(cè)的無損性。從復(fù)合材料無損檢測(cè)的角度上來說，以射線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用最具典型特征，可以說已成為復(fù)合材料無損檢測(cè)的重要技術(shù)工具之一。

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