Разработка и внедрение мобильных рентгенотелевизионных систем для промышленной дефектоскопии и антитеррористической диагностики

• Автор: Усачев, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Глава 1 Анализ последних достижений в области разработки

РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ И АНТИТЕРРОРИСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

1.1 Принципы построения современных рентгенотелевизионных систем

1.2 Особенности построения и применения рентгенотелевизионных систем для антитеррористической диагностики

1.3 Особенности построения и применения мобильных

рентгенотелевизионных систем для промышленной дефектоскопии

1.4 Применение методов цифровой обработки изображений в радиационной дефектоскопии

1.5 Выводы

Глава 2 Разработка физико-математической модели мобильной

РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ

2.1 Расчет энергетического спектра за поглотителем

2.2 Прохождение ионизирующего излучения через сцинтилляционные преобразователи
2.3 Расчет прохождения рентгеновского излучения через
сцинтиллятор
2.4 Расчет световых потерь
2.5 Анализ результатов расчета
2.6 Выводы
Глава 3 ФОРМИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ПРИЕМНО-РЕГИСТРИРУЮЩЕМ
ТРАКТЕ РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ
3.1 Расчет световыхода в сцинтилляторе
3.2 Расчет световых потерь в приемно-регистрирующего
тракта
3.3 Характеристики шумов регистрирующей аппаратуры
3.4 Оценка разрешающей способности рентгенотелевизионного преобразователя
3.5 Метод аналитического определения спектра сигнала
3.6 Математические модели для обработки изображений
3.7 Выводы

Глава 4 МОБИЛЬНАЯ РЕШТЕНОТЕЛЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ И АНТИТЕРРОРИСТИЧЕСКОЙ
ДИАГНОСТИКИ
4.1 Разработка поисковой мобильной рентгенотелевизионной системы для контроля ручной клади и забытых предметов
4.1.1 Микрофокусный рентгеновский аппарат с малым нер-гопотреблением
4.1.2 Цифровая видеокамера на основе ПЗС—матрицы с высоким разрешением и большим динамическим диапазоном
- 4.1.3 Специальное программное обеспечение для обработки и анализа рентгеновских изображений
4.1.3.1 Алгоритм автоматической адаптации цифровой видеокамеры, в составе рентгенотелевизионной системы
4.1.3.2 Описание алгоритма сшивки изображений
4.2 Измерение основных характеристик рентгентелевизионных систем
4.2.1 МРТС с преобразователем на основе поликристаллического экрана
4.2.2. МРТС для промышленной дефектоскопии
4.3 Выводы
Заключение
Литература

Одним из основных методов контроля качества в промышленности является радиография материалов и изделий. Радиографическому неразрушающему контроля посвящено большое количество монографий, справочников, статей, докладов на научно-технических конференциях [1—16].Общеизвестные достоинства данного метода - высокая чувствительность и разрешающая способность могут быть использованы в полной мере лишь в стационарных условиях контроля. Но такие ограничения, как необходимость специального помещения и оборудования для обработки рентгеновской пленки, не слишком высокая производительность и субъективность при оценке полученных результатов сужают круг задач, где была бы возможность реализовать вышеуказанные преимущества метода пленочной радиографии.
Наиболее эффективно устраняют указанные недостатки радиографии радиоскопические системы, основанные на преобразовании ионизирующего излучения в видимое изображение в реальном масштабе времени. Эти системы реализованы как на преобразователях типа РЭОП, так и на основе систем, состоящих из сцинтилляционных преобразователей с последующей регистрацией светового потока светочувствительными детекторами типа ПЗС матриц, либо твердотельные многоэлементные матрицы [17,18,19] дефектоскопическая чувствительность ряда стационарных радиоскопических систем [20- 23] приближается к чувствительности рентгеновской пленки, что позволяет применять эти системы для контроля отдельных узлов и агрегатов авиационной и космической техники, где требуется проведение контроля с высокой чувствительностью.
Для промышленной дефектоскопии в полевых условиях созданы мобильные радиоскопические системы [22,19,24,25], позволяющие проводить контроль в нестационарных условиях (на трассах трубопроводов, строительных площадках, аэродромах и т.п.). Как следует из анализа их основных технических параметров диапазон контролируемых толщин для систем данного типа составляет для изделий из стали от 2 до 50 мм, а из

Рис. 2.4. Геометрия для основных расчетов. 1 - поглотитель, 2 - детектор.
В дальнейшем поток излучения попадает на барьер из стали или алюминия. Перемещаясь внутри барьера, квант может поглотиться в результате фотоэффекта, либо вылететь через тыльную сторону барьера. Фиксируя вероятность прохождения каждого кванта через барьер, и сортируя их по энергиям, можно определить энергетическое распределение потока за барьером. Вероятность вылета за барьер кванта умножается на его энергию в момент вылета из поглотителя для получения потока энергии рассеянного излучения. Поток энергии рассеянных квантов находится в интервале < ]7а. Для оценки достоверности расчетных спектральных
распределений рентгеновского излучения была проведена серия тестовых расчетов, которые позволили сравнить полученные данные с экспериментальными и расчетными данными других авторов. Различия в полученных данных не превышают 10%. Статистическая погрешность расчетов методом Монте-Карло не превышает 5%.
Расчеты спектров источника при различных напряжениях питания итвх проводились следующим образом:
- рассчитывались спектры для нескольких углов в пределах раствора коллиматора;