大厚度比复杂构件透照设备的制作方法

本实用新型属于透照设备技术领域，具体涉及一种适用于大厚度比复杂构件的X射线透照设备。

背景技术：

X射线成像检测系统在对具有大厚度的复杂结构件进行X射线透照成像时，传统的固定电压成像模式易出现过曝光和欠曝光现象，导致构件结构信息缺失严重。另外，变电压X射线成像技术，通过X射线检测系统的自适应控制、有效信息的提取、信息融合等过程，但是，由于X射线的多能性，其融合权值不准确，需要人工进行调整，实施复杂，对材料和系统物理条件的依赖性严重，这些实验室的设备限制了在现实工程上的应用。

X射线数字成像已成为航空、航天、车辆、仪器仪表等领域内产品关键部件检测的主要技术和必不可少的工具。随着装备技术的发展，一些直接影响系统性能的关键部件呈现结构复杂化、材料多组化的趋势，例如航空发动机的叶片组、发动机增压器叶轮、大马力的柴油机缸盖等，这些复杂结构件均关系着整个工程系统试验、运行的成败，必须对其质量进行无损检测，将安全隐患消灭在萌芽之中。但是此类复杂结构件在X射线成像时，由于在射线透照方向上的有效厚度变化率较大，受射线转换效率、光电转换效率及系统动态范围的限制，传统固定电压成像模式无法在单一透照电压下对整个构件同时曝光成像，易出现过曝光或欠曝光的现象，信息缺失严重，从而影响成像图像质量和检测灵敏度。

例如，发动机缸盖外部分布着很多深浅不一的孔洞，因而对其进行X射线检测时，射线透照方向上厚度差异比较大，导致单一固定电压成像模式无法一次对整个构件有效曝光成像。

为了构件较薄部分能清晰成像，采用较低的透照电压对缸盖进行透照，但此时在缸盖厚度较厚的地方，由于到达探测器的光子数过少，该区域的信息淹没在噪声中无法正常显示出现了欠曝光的现象，左右两端红色方框内的孔洞信息完全不可见。为了使这些区域能清晰成像，需要提高X射线检测系统的透照电压，而随着透照电压的升高，缸盖较厚区域的孔洞等信息逐渐清晰，但在缸盖厚度较薄的地方，由于到达探测器的光子能量过高，图像的灰度趋于饱和而出现过曝光的现象，此时如右上方红色方框内的孔洞信息等丢失。因而常规固定电压成像模式对这类大厚度比复杂构件进行X射线透照时，易出现过曝光或欠曝光的现象，导致投影信息缺失严重，透照构件的部分结构信息无法识别。

目前针对大厚度比复杂构件的X射线检测，主要采用具有高动态范围的成像器件、补偿法、分区域进行局部透照等方法。采用高动态范围的成像器件可以提升X射线图像的动态范围，增加图像的对比度，但高动态范围器件价格昂贵，大大增加了系统的成本，且高动态范围的成像系统也存在一个动态范围，能检测的透照物体的有效厚度也是一定的，不能从根本上解决透照物体有效厚度比大的问题；采用厚度或密度补偿的方法，实施困难，且相应增加了X射线的透射剂量；根据构件不同的检测部位设置不同的透照参数，分区域局部透照的方法，需要人工参与，且不能在一幅图像中显示构件的完整结构信息，从而影响对构件信息的有效识别，检测效率低。因此，从检测效率、检测质量、系统适应性、系统成本以及实现自动检测等角度考虑，迫切需要一种新的X射线成像设备，在不改变X射线系统硬件组成的情况下，实现复杂结构件的X射线质量检测。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种针对大厚度比复杂构件的X射线成像设备，检测效率高，检测质量好。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：大厚度比复杂构件透照设备，包括包括置于工作台上的工件，工件的一侧布置有发射器，发射器的X射线发射端口朝向工件布置，工件的另一侧依次布置有低电压管成像装置、中电压管成像装置、高电压管成像装置、信息提取器和图形展示装置，低电压管成像装置、中电压管成像装置和高电压管成像装置均竖直布置，低电压管成像装置与中电压管成像装置之间留有第一间隙，中电压管成像装置与高电压管成像装置之间留有第二间隙，第一间隙与第二间隙宽度相同。

工件分为上部结构件、置于上部结构件下方的中部结构件、置于中部结构件下方的下部结构件，上部结构件的厚度大于中部结构件的厚度，中部结构件的厚度大于下部结构件的厚度，下部结构件的底部固定在底座上，上部结构件、中部结构件与下部结构件呈阶梯状布置。

低电压管成像装置的上部为低压欠曝光区域，低电压管成像装置的下部为低压正常曝光区域，中电压管成像装置的上部为中压欠曝光区域，中电压管成像装置的中部为中压正常曝光区域，中电压管成像装置的下部为中压过曝光区域，高电压管成像装置的上部为高压正常曝光区域，高电压管成像装置的下部为高压过曝光区域。

针对不同厚度的复杂工件，通过X射线进行透照后，会出现以下几种情况：

一、低电压管成像装置：当发射器发射低电压X射线时，X射线透过工件，此时，下部结构件的区域透射的X射线能量适中，在低电压管成像装置下部的低压正常曝光区域清晰成像，但是工件上的上部结构件、中部结构件厚度较大，X射线能量投射过小，到达低电压管成像装置上部的X射线能量过小，出现欠曝光现象，在低电压管成像装置的上部形成低压欠曝光区域，低压欠曝光区域中的透照图像灰度值过低(呈暗黑色)，结构信息很差，甚至看不出被检构件在该区域的有效结构信息。

二、中电压管成像装置：当发射器发射中电压X射线时，X射线透过工件，此时，X射线透过工件下部结构件的X射线过量，在中电压管成像装置下部的中电压过曝光区域出现过曝光现象，中部结构件的区域投射的X射线能量适中，在中电压管成像装置中部的中压正常曝光区域清晰成像，X射线透过工件上部结构件的X射线过少，X射线透过在中电压管成像装置上部的中电压欠曝光区域出现欠曝光现象。

三、高电压管成像装置：当发射器发射高电压X射线时，X射线透过工件，此时，透过上部结构件的X射线能量适中，在高电压管成像装置上部的高压正常曝光区域正常成像，透过中部结构件和下部结构件的X射线能量过量，在高电压管成像装置下部的高压过曝光区域出现过曝光现象。

当发射器的X射线的管电压较低时，投射图像能够显示被测工件的下部结构件的结构信息；当发射器的X射线的管电压较高时，投射图像能够显示被测工件的上部结构件的结构信息；当发射器的X射线的管电压适中时，投射图像能够显示被测工件的中部结构件的结构信息。通过图像信息通过信息提取器传输给图形展示装置进行处理，图像信息融合后，得到一幅包含构件完整结构信息的融合图像，以便实现对工件进行X射线质量检测。

发射器包括置于壳体内的电子加速单元、安装在电子加速单元一端的电子发射单元、安装在电子加速单元另一端的靶，壳体内还布置有电子漂移段，电子漂移段置于电子加速单元与靶之间，靶置于屏蔽端头之间，屏蔽端头内预留有发射通道，靶置于发射通道的一端，发射通道的另一端为发射端口，发射通道内布置有准直器，通过将准直器设置在相对于打靶电子束流方向偏离较大角度的方向上，获得X射线束流具有更好的品质。

其中，作为优选的，靶为平面结构。

其中，作为优选的，靶为球面结构。

其中，作为优选的，靶为屈折面结构。

本实用新型能够实现变电压对复杂工件的X射线成像，在不改变现有X射线成像设备的基础上，实现了对大厚度比工件的X射线质量检测，成本低，检测效率高，检测质量好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中发射器的结构示意图。

图3为图2中靶的第一种结构示意图。

图4为图2中靶的第二种结构示意图。

图5为图2中靶的第三种结构示意图。

图中，1为工作台，2为工件，3为发射器，4为低电压管成像装置，5为中电压管成像装置，6为高电压管成像装置，7为第一间隙，8为第二间隙，9为第一卡槽，10为第二卡槽，11为第三卡槽，12为信息提取器，13为图形展示装置，21为上部结构件，22为中部结构件，23为下部结构件，31为电子加速单元，32为电子发射单元，33为靶，34为电子漂移段，35为屏蔽端头，36为发射通道，37为准直器，38为发射端口，41为低压欠曝光区域，42为低压正常曝光区域，51为中压欠曝光区域，52为中压正常曝光区域，53为中压过曝光区域，61为高压正常曝光区域，62为高压过曝光区域。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，大厚度比复杂构件透照设备，包括包括置于工作台1上的工件2，工件2的一侧布置有发射器3，发射器3的X射线发射端口38朝向工件2布置，工件2的另一侧依次布置有低电压管成像装置4、中电压管成像装置5、高电压管成像装置6、信息提取器12和图形展示装置13，低电压管成像装置4、中电压管成像装置5和高电压管成像装置6均竖直布置，低电压管成像装置4与中电压管成像装置5之间留有第一间隙7，中电压管成像装置5与高电压管成像装置6之间留有第二间隙8，第一间隙7与第二间隙8宽度相同。

工作台1上布置有第一卡槽9，低电压管成像装置4收缩后可置于第一卡槽9内。

工作台1上布置有第二卡槽10，中电压管成像装置5收缩后可置于第二卡槽10内。

工作台1上布置有第三卡槽11，高电压管成像装置6收缩后可置于第三卡槽11内。

工件2分为上部结构件21、置于上部结构件21下方的中部结构件22、置于中部结构件22下方的下部结构件23，上部结构件21的厚度大于中部结构件22的厚度，中部结构件22的厚度大于下部结构件23的厚度，下部结构件23的底部固定在底座上，上部结构件21、中部结构件22与下部结构件23呈阶梯状布置。

低电压管成像装置4的上部为低压欠曝光区域41，低电压管成像装置4的下部为低压正常曝光区域42，中电压管成像装置5的上部为中压欠曝光区域51，中电压管成像装置5的中部为中压正常曝光区域52，中电压管成像装置5的下部为中压过曝光区域53，高电压管成像装置6的上部为高压正常曝光区域61，高电压管成像装置6的下部为高压过曝光区域62。

针对不同厚度的复杂工件2，通过X射线进行透照后，会出现以下几种情况：

一、低电压管成像装置4：当发射器3发射低电压X射线时，低电压管成像装置4外伸，中电压管成像装置5收缩至第二卡槽10内，高电压管成像装置6收缩至第三卡槽11内，X射线透过工件2，此时，下部结构件23的区域透射的X射线能量适中，在低电压管成像装置4下部的低压正常曝光区域42清晰成像，但是工件2上的上部结构件21、中部结构件22厚度较大，X射线能量投射过小，到达低电压管成像装置4上部的X射线能量过小，出现欠曝光现象，在低电压管成像装置4的上部形成低压欠曝光区域41，低压欠曝光区域41中的透照图像灰度值过低(呈暗黑色)，结构信息很差，甚至看不出被检构件在该区域的有效结构信息。

二、中电压管成像装置5：当发射器3发射中电压X射线时，中电压管成像装置5外伸，低电压管成像装置4收缩至第一卡槽9内，高电压管成像装置6收缩至第三卡槽11内，X射线透过工件2，此时，X射线透过工件2下部结构件23的X射线过量，在中电压管成像装置5下部的中压过曝光区域53出现过曝光现象，中部结构件22的区域投射的X射线能量适中，在中电压管成像装置5中部的中压正常曝光区域52清晰成像，X射线透过工件2上部结构件21的X射线过少，X射线透过在中电压管成像装置5上部的中压欠曝光区域53出现欠曝光现象。

三、高电压管成像装置6：当发射器3发射高电压X射线时，高电压管成像装置6外伸，低电压管成像装置4收缩至第一卡槽9内，中电压管成像装置5收缩至第二卡槽10内，X射线透过工件2，此时，透过上部结构件21的X射线能量适中，在高电压管成像装置6上部的高压正常曝光区域61正常成像，透过中部结构件22和下部结构件23的X射线能量过量，在高电压管成像装置6下部的高压过曝光区域62出现过曝光现象。

当发射器3的X射线的管电压较低时，投射图像能够显示被测工件2的下部结构件23的结构信息；当发射器3的X射线的管电压较高时，投射图像能够显示被测工件2的上部结构件21的结构信息；当发射器3的X射线的管电压适中时，投射图像能够显示被测工件2的中部结构件22的结构信息。通过图像信息通过信息提取器12传输给图形展示装置13进行处理，图像信息融合后，得到一幅包含构件完整结构信息的融合图像，以便实现对工件2进行X射线质量检测。

如图2所示，发射器3包括置于壳体内的电子加速单元31、安装在电子加速单元31一端的电子发射单元32、安装在电子加速单元31另一端的靶33，壳体内还布置有电子漂移段34，电子漂移段34置于电子加速单元31与靶33之间，靶33置于屏蔽端头35之间，屏蔽端头35内预留有发射通道36，靶33置于发射通道36的一端，发射通道36的另一端为发射端口38，发射通道36内布置有准直器37，通过将准直器37设置在相对于打靶33电子束流方向偏离较大角度的方向上，获得X射线束流具有更好的品质。

如图3所示，作为优选的，靶33为平面结构。

如图4所示，作为优选的，靶33为球面结构。

如图5所示，作为优选的，靶33为屈折面结构。

本实用新型能够实现变电压对复杂工件2的X射线成像，在不改变现有X射线成像设备的基础上，实现了对大厚度比工件2的X射线质量检测，成本低，检测效率高，检测质量好。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本实用新型范围内。