复合材料x射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法
【专利摘要】本发明属于无损检测技术领域。采用相同的材料制作槽型像质计和不同厚度范围的复合材料厚度参比试样；制作X射线穿透曲线。本发明涉及的复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法，包括槽型像质计制作、复合材料厚度参比试样制作、最佳X射线穿透率确定、X射线穿透曲线制作及拟合过程，采用与槽型像质计相同的材料制作厚度参比试样；以最佳X射线穿透率为基准，绘制厚度与检测电压的关系曲线并进行曲线拟合，得到复合材料厚度与检测电压关系的曲线拟合公式。该制作方法，拟合度R2≮0.99，具有制作简单、适用性广、可靠性高、准确性高、成本低等优点。适用于复合材料X射线数字成像检测领域，特别适用于复合材料X射线数字成像检测电压的选择。
【专利说明】
复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法
技术领域
[0001]本发明属于测试与评价技术领域，涉及复合材料无损检测技术，特别涉及X射线数字成像检测技术。【背景技术】
[0002]穿透曲线是X射线检测人员正确选择检测电压以获得像质灵敏度要求的有效工具，它表示工件(材质、厚度)与检测电压相关性的曲线。根据工件的材质及厚度查阅相应的穿透曲线可以获得检测电压，在该检测电压下具有高的检测灵敏度，有利于工件质量的评判。
[0003]CN103279007A公开了 “一种射线检测用的曝光曲线制作方法”，通过黑度和曝光量的相对应关系，根据透照的某厚度待测试块的厚度、黑度值、透照条件的关系制作曝光曲线。采用该方法绘制的曝光曲线只能针对X射线照相检测技术中曝光参数的选择，而并没有涉及到复合材料X射线数字成像检测技术的检测工艺选择，因此无法确定复合材料X射线数字成像的最佳检测电压，影响检测工作的顺利进行。
【发明内容】
[0004]本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法。
[0005]本发明目的是这样实现的:采用相同的材料制作槽型像质计和不同厚度范围的复合材料厚度参比试样；用槽型像质计评估检测灵敏度，确定最佳X射线穿透率;基于最佳X射线穿透率，获取不同穿透厚度下的检测电压，根据复合材料厚度与检测电压的关系制作该材料的X射线穿透曲线。并将X射线穿透曲线进行曲线拟合，获得复合材料厚度与检测电压关系的拟合公式。
[0006]本发明涉及的复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法，包括槽型像质计制作、复合材料厚度参比试样制作、最佳X射线穿透率确定、X射线穿透曲线制作及曲线拟合过程:
[0007]槽型像质计制作:参照GJB 1038.2A-2004制作纤维增强复合材料槽型像质计；
[0008]复合材料厚度参比试样制作:采用与槽型像质计相同的材料制作一组与之匹配的不同厚度的复合材料厚度参比试样；
[0009]最佳X射线穿透率确定:在复合材料厚度参比试样靠近射线源端贴上槽型像质计， 采用不同检测电压对其进行X射线实时成像检测，利用式(1)计算得到相应检测电压下的相对灵敏度，当相对灵敏度的最小数值满足GJB1038.2A-2004表3要求时，利用式(2)计算其所对应的X射线穿透率，得到最佳X射线穿透率P。；
[0010]Sw=(h/T) X100%(1)
[0011]式中:SW为相对灵敏度，％;[0〇12] h为扫描图像中可辨认槽型像质计的最浅槽深，mm;[0〇13] T为透照厚度，mm。
[0014]P = Ei/Eo (2)
[0015]式中:P为X射线穿透率，％;[〇〇16] Eo为穿过被检测工件前的X射线能量，eV;[〇〇17] EiS穿过被检测工件后的X射线能量，eV;
[0018]X射线穿透曲线制作:以最佳X射线穿透率P。为基准，分别对不同厚度复合材料厚度参比试样进行X射线实时成像检测，获取对应厚度复合材料厚度参比试样的检测电压，绘制厚度与检测电压的关系曲线(X射线穿透曲线)并进行曲线拟合，得到复合材料厚度与检测电压关系曲线的拟合公式。
[0019]本发明涉及的复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法，包括槽型像质计制作、复合材料厚度参比试样制作、最佳X射线穿透率确定、X射线穿透曲线制作及曲线拟合过程，其特征在于:所述复合材料厚度参比试样的厚度间隔不大于1〇_。
[0020]本发明涉及的复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法，包括槽型像质计制作、复合材料厚度参比试样制作、最佳X射线穿透率确定、X射线穿透曲线制作及曲线拟合过程，其特征在于:所述复合材料厚度参比试样等厚度间隔。
[0021]本发明涉及的复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法，包括槽型像质计制作、复合材料厚度参比试样制作、最佳X射线穿透率确定、X射线穿透曲线制作及曲线拟合过程，其特征在于:所述曲线拟合位次为3次。
[0022]本发明涉及的复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法，拟合度R2永 0.99,具有制作简单、适用性广、可靠性高、准确性高、成本低等优点。适用于复合材料X射线数字成像检测领域，特别适用于复合材料X射线数字成像检测电压的选择。【具体实施方式】
[0023]以下以复合材料制品为具体实施例详细介绍本发明:[〇〇24] 实施例一
[0025]以碳纤维增强复合材料圆管形制品为例，详细描述穿透曲线的制作过程。
[0026](1)槽型像质计制作:采用碳纤维增强复合材料制作B型槽型像质计。
[0027](2)复合材料厚度参比试样制作:采用碳纤维增强复合材料制作具有不同厚度的厚度参比试样，数量为9个，厚度分别为70mm，80mm，90mm，100mm，110mm，120mm，130mm， 1 40mm,150mm 〇
[0028](3)最佳X射线穿透率确定:在130mm厚度参比试样靠近射线源端贴上槽型像质计， 采用检测电压分别为 601^，701^，801^，901^，1001^，1101^，1201^，1301^，1401^对其进行父射线实时成像检测，通过公式(1)计算各检测电压下所得检测图像的相对灵敏度，分别为 1.48%，1.19%，1.04%，1.04%，0.89%，0.89%，1.04%，1.04%，1.04%，检测电压为 100kV和110kV时相对灵敏度最小，且满足GJB 1038.2A-2004中对相对灵敏度的要求(< 1.25%)，通过公式(2)计算1001^和1101^下的父射线穿透率分别为5.3%和5.6%，得到最佳 X射线穿透率为5.5%。
[0029](4)X射线穿透曲线制作及曲线拟合:反复调整检测电压，使厚度分别为70mm， 80mm, 90mm, 100mm, 110mm，120mm, 130mm, 140mm，150mm厚度参比试样的X 射线穿透率达到5.5%，得到检测电压分别为42kV，48kV，55kV，65kV，75kV，88kV，100kV，117kV，140kV，制作厚度与检测电压的关系曲线(X射线穿透曲线)。将X射线穿透曲线进行曲线拟合，得到复合材料厚度与检测电压关系的拟合公式为:
[0030] U = 0.0000816498h3-0.0171h2+l.88754h-34.89899(3)[〇〇31] 式中:U为检测电压，kV;[0〇32] h为穿透厚度，mm。
[0033]拟合度 R2 = 〇.99914。[〇〇34]该X射线穿透曲线和拟合公式适用于穿透厚度为(70?200)mm碳纤维增强复合材料制品X射线数字成像最佳检测电压的选择。[〇〇35] 实施例二
[0036]以由高硅氧和酚醛两种材料复合而成的板形制品为例，详细描述穿透曲线的制作过程。
[0037](1)槽型像质计制作:采用高娃氧/酸醛复合材料制作A型槽型像质计。
[0038](2)复合材料厚度参比试样制作:采用高硅氧/酚醛复合材料制作具有不同厚度的厚度参比试样，数量为8个，厚度分别为10mm，20mm，30mm，40mm，45mm，50mm，55mm，60mm。 [〇〇39](3)最佳X射线穿透率确定:在40mm厚度参比试样靠近射线源端贴上槽型像质计，采用检测电压分别为 150kV，160kV，170kV，180kV，190kV，200kV，210kV，220kV，230kV， 240kV，250kV，260kV对其进行X射线实时成像检测，通过公式(1)计算各检测电压下所得检测图像的相对灵敏度，分别为 1.67%，1.67%，1.67%，1.43%，1.43%，1.43%，1.19%， 0.95%，1.19%，1.19%，1.19%，1.43%，检测电压为220kV时相对灵敏度最小，且满足 GJB1038.2A-2004中对相对灵敏度的要求(< 1.5 % )，通过公式(2)计算220kV下的X射线穿透率为6.0%，，得到最佳X射线穿透率为6.0%。
[0040](4)X射线穿透曲线制作及曲线拟合:反复调整检测电压，使厚度分别为10mm， 20mm，30mm，40mm，45mm，50mm，55mm，60mm厚度参比试样的X射线穿透率达到6.0 %，得到检测电压分别为 150kV，185kV，205kV，220kV，226kV，230kV，236kV，240kV，制作厚度与检测电压的关系曲线(X射线穿透曲线)。将X射线穿透曲线进行曲线拟合，获得复合材料厚度与检测电压关系的拟合公式为:
[0041] U = -0.02871h2+3.71796h+118.21289(4)[〇〇42] 式中:U为检测电压，kV;[0〇43] h为穿透厚度，mm。
[0044]拟合度 R2 = 〇.99459。
[0045]该X射线穿透曲线和拟合公式适用于穿透厚度为(<70)mm高硅氧/酚醛复合材料制品X射线数字成像最佳检测电压的选择。
[0046]实施例三
[0047]以碳纤维和环氧两种材料复合而成的圆管形制品为例，详细描述穿透曲线的制作过程。
[0048](1)槽型像质计制作:采用碳纤维/环氧复合材料制作B型槽型像质计。
[0049](2)复合材料厚度参比试样制作:采用碳纤维/环氧复合材料制作具有不同厚度的厚度参比试样，数量为7个，厚度分别为80mm，100mm，115mm，125mm，130mm，140mm，145mm。
[0050](3)最佳X射线穿透率确定:在100mm厚度参比试样靠近射线源端贴上槽型像质计，采用检测电压分别为 110kV，120kV，130kV，140kV，150kV，160kV，170kV，180kV 对其进行 X 射线实时成像检测，通过公式(1)计算各检测电压下所得检测图像的相对灵敏度，分别为 1.71%，1.52%，1.33%，1.33%，1.14%，1.14%，1.33%，1.33%，检测电压为1501^和 160kV时相对灵敏度最小，且满足GJB 1038.2A-2004中对相对灵敏度的要求(< 1.25% )，通过公式(2)计算150kV和160kV下的X射线穿透率为5.5%和5.9%，得到最佳父射线穿透率为 5.7%。[〇〇51](4)X射线穿透曲线制作及曲线拟合:反复调整检测电压，使厚度分别为80mm，100mm, 115mm，125mm, 130mm, 140mm，145mm厚度参比试样的X射线穿透率达到5.7%，得到检测电压分别为1461^，1521^，1581^，1651^，1701^，1831^，1951^，制作厚度与检测电压的关系曲线(X射线穿透曲线)。将X射线穿透曲线进行曲线拟合，获得复合材料厚度与检测电压关系的拟合公式为:
[0052] U = 0.0000058622h4-0.00238h3+0.36571h2-24.66862h+759.53474 (5)[〇〇53]式中:U为检测电压，kV;[0〇54] h为穿透厚度，mm。
[0055]拟合度 R2 = 〇.99929。[〇〇56]该X射线穿透曲线和拟合公式适用于穿透厚度为(70?200)mm碳纤维/环氧复合材料制品X射线数字成像最佳检测电压的选择。[〇〇57]实施例四
[0058]以由玻璃纤维和酚醛两种材料复合而成的板形制品为例，详细描述穿透曲线的制作过程。
[0059](1)槽型像质计制作:采用玻璃纤维/酚醛复合材料制作A型槽型像质计。
[0060](2)复合材料厚度参比试样制作:采用玻璃纤维/酚醛复合材料制作具有不同厚度的厚度参比试样，数量为11个，厚度分别为l〇mm，15mm，20mm，25mm，30mm，35mm，40mm，45mm， 50mm，55mm，60mm 〇
[0061](3)最佳X射线穿透率确定:在45mm厚度参比试样靠近射线源端贴上槽型像质计， 采用检测电压分别为 210kV，220kV，230kV，240kV，250kV，260kV，270kV，280kV，290kV， 300kV，310kV对其进行X射线实时成像检测，通过公式(1)计算各检测电压下所得检测图像的相对灵敏度，分别为 1.49%，1.49%，1.28%，1.06%，0? 85%，1.06%，1.06%，1.28%， 1.28%，1.28%，1.28%，检测电压为250kV时相对灵敏度最小，且满足GJB 1038.2A-2004中对相对灵敏度的要求(<1.5% )，通过公式(2)计算220kV下的X射线穿透率为5.9%，，得到最佳X射线穿透率为5.9%。
[0062](4)X射线穿透曲线制作及曲线拟合:反复调整检测电压，使厚度分别为10mm， 15謹，20謹，25謹，30謹，35謹，40謹，45謹，50謹，55謹，60謹厚度参比试样的X射线穿透率达至IJ5.9%，得到检测电压分别为 100kV，112kV，128kV，145kV，164kV，185kV，216kV，250kV， 282kV，315kV，350kV制作厚度与检测电压的关系曲线(X射线穿透曲线)。将X射线穿透曲线进行曲线拟合，获得复合材料厚度与检测电压关系的拟合公式为:
[0063] U = -0.000386946h3+0.09946h2-〇.3028h+94.90909(6)[〇〇64]式中:U为检测电压，kV;[0〇65]h为穿透厚度，mm。
[0066]拟合度 R2 = 〇.99937。[〇〇67]该X射线穿透曲线和拟合公式适用于穿透厚度为(<70)mm玻璃纤维/酚醛复合材料制品X射线数字成像最佳检测电压的选择。
【主权项】
1.一种复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法，包括槽型像质计制作、复 合材料厚度参比试样制作、最佳X射线穿透率确定、X射线穿透曲线制作及曲线拟合过程:槽型像质计制作:参照GJB 1038.2A-2004制作纤维增强复合材料槽型像质计；复合材料厚度参比试样制作:采用与槽型像质计相同的材料制作一组与之匹配的不同 厚度的复合材料厚度参比试样；最佳X射线穿透率确定:在复合材料厚度参比试样靠近射线源端贴上槽型像质计，采用 不同检测电压对其进行X射线实时成像检测，利用式(1)计算得到相应检测电压下的相对灵 敏度，当相对灵敏度的最小数值满足GJB1038.2A-2004表3要求时，利用式(2)计算其所对应 的X射线穿透率，得到最佳X射线穿透率P。；Sw=(h/T)X100%(1)式中:SW为相对灵敏度，％;h为扫描图像中可辨认槽型像质计的最浅槽深，mm;T为透照厚度，mm〇P = Ei/E〇(2)式中:P为X射线穿透率，％;Eo为穿过被检测工件前的X射线能量，eV;EiS穿过被检测工件后的X射线能量，eV;X射线穿透曲线制作:以最佳X射线穿透率P。为基准，分别对不同厚度复合材料厚度参比 试样进行X射线实时成像检测，获取对应厚度复合材料厚度参比试样的检测电压，绘制厚度 与检测电压的关系曲线(X射线穿透曲线)并进行曲线拟合，得到复合材料厚度与检测电压 关系曲线的拟合公式。2.根据权利要求1所述的复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法，其特征 在于:所述复合材料厚度参比试样的厚度间隔不大于1〇_。3.根据权利要求1所述的复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作方法，其特征 在于:所述复合材料厚度参比试样等厚度间隔。4.根据权利要求1?3任意一项所述的复合材料X射线数字成像检测用穿透曲线的制作 方法，其特征在于:所述曲线拟合位次为3次。
【文档编号】G01B15/02GK105973916SQ201610264165
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】王从科, 董方旭, 凡丽梅, 赵付宝, 郑会保, 张霞, 郑素萍
【申请人】中国兵器工业集团第五三研究所