GB/T 26835-2011 无损检测仪器 工业用X射线CT装置通用技术条件

　　ICS 19. 100 N 78

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 26835—2011

　　无损检测仪器

　　工业用 X射线 CT装置通用技术条件

　　Non-destructivetestinginstruments—

　　Generalspecification forindustrialX-ray computed tomography(CT) equipment

　　2011-07-29发布 2011-12-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 26835—2011

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 基本结构 2

　　5 要求 2

　　5. 1 试件范围 2

　　5. 2 检测时间 2

　　5. 3 切片厚度 2

　　5. 4 重建矩阵 2

　　5. 5 缺陷检测能力 2

　　6 性能参数 2

　　6. 1 焦点 2

　　6. 2 射线剂量率 2

　　6. 3 空间分辨力 2

　　6. 4 密度分辨率 2

　　6. 5 定位光标准确度 2

　　7 试验方法 3

　　7. 1 空间分辨力测试 3

　　7. 2 密度分辨率测试 4

　　7. 3 定位光标准确度测定 5

　　8 检验规则 5

　　8. 1 出厂产品检验 5

　　8. 2 型式检验 5

　　9 标志 、包装 、运输和贮存 6

　　9. 1 标志 6

　　9. 2 包装 6

　　9. 3 运输和贮存 7

　　附录 A (规范性附录) 圆孔型测试卡法测试空间分辨力 8

　　附录 B (资料性附录) 圆盘法测试的算法流程 10

　　参考文献 15

　　GB/T 26835—2011

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国机械工业联合会提出 。

　　本标准由全国试验机标准化技术委员会(SAC/TC122)归 口 。

　　本标准负责起草单位 :辽宁仪表研究所 、中国工程物理研究院电子学研究所 。

　　本标准参加起草单位 :丹东市无损检测设备有限公司 、丹东华 日理学电气有限公司 、四川瑞迪射线数字影像技术有限公司 、丹东市万全无损检测仪器厂 、丹东市探伤仪器厂 。

　　本标准主要起草人 :武太峰 、于志军 、陈浩 、董殿刚 、邵德峰 、向前 、张宏 、樊永峰 。

　　Ⅰ

　　GB/T 26835—2011

　　无损检测仪器

　　工业用 X射线 CT装置通用技术条件

　　1 范围

　　本标准规定了工业用 X射线 CT装置(以下简称 CT装置) 的术语和定义 、基本结构 、要求 、性能参数 、试验方法 、检验规则 、标志 、包装 、运输和贮存等 。

　　本标准适用于采用 X射线管的低能 X射线源和采用电子直线加速器的高能 X射线源的固定式和移动式工业用 X射线 CT装置 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 191 包装储运图示标志(GB/T 191—2008,ISO 780:1997,MOD)

　　GB/T 12604. 2—2005 无损检测 术语 射线照相检测(ISO 5576:1997,IDT)

　　GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件

　　GB 18871 电离辐射防护与辐射源安全基本标准

　　JB/T 9329 仪器仪表运输 、运输贮存基本环境条件及试验方法

　　3 术语和定义

　　GB/T 12604. 2—2005界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　辐射源 radiation source

　　能够发射电离辐射的装置(例如 X射线管或伽马射线源) 。

　　3. 2

　　探测器 detection system

　　有关被测试对象的信息传感器 ,是处理转换用于测试对象周围进入电子传感元件含有放射信息电子信号 。

　　3. 3

　　电辐射发生器 electricalradiation generators

　　产生焦点尺寸为几毫米到几微米的 X射线的电器 。

　　3. 4

　　X射线 CT装置 X-rayComputed Tomography(CT) equipment

　　采用 X射线作为能量发射源 ,利用电子计算机进行断层扫描的工业探伤装置 。

　　3. 5

　　控制区 controlled area

　　在辐射工作场所划分的一种区域 ,在这种区域内要求或可能要求采取专门的防护手段和安全措施 ,以便 :a)在正常工作条件下控制正常照射或防止污染扩散;b)阻止潜在照射或限制其程序 。

　　1

　　GB/T 26835—2011

　　4 基本结构

　　基本结构包括有辐射源 、探 测 器 、机 械 扫 描 装 置 、电 系 统 与 接 口 、计 算 机 及 外 围 设 备 、射 线 防 护 措施等 。

　　5 要求

　　5. 1 试件范围

　　制造者应给出试件直径 、高度 、质量的范围 。

　　5. 2 检测时间

　　扫描时间和重建时间应在产品文件中标明 。

　　5. 3 切片厚度

　　切片厚度应在产品文件中标明 ,如最小 0. 127mm。

　　5. 4 重建矩阵

　　应在产品文件中标明重建矩阵 :512×512;1024×1024;2048× 2048;4096× 4096。

　　5. 5 缺陷检测能力

　　缺陷检测能力应在产品文件中标明 。

　　6 性能参数

　　6. 1 焦点

　　X射线束有效焦点尺寸应小于 4. 0 mm×4. 0 mm。

　　6. 2 射线剂量率

　　射线在正前方 1 m 处 X射线剂量率 : 如 9 MeV 电子直线加速器应达 30Gy/min;6MeV 电子直线加速器应达 14Gy/min。

　　6. 3 空间分辨力

　　空间最小分辨力应优于 2. 0 lp/mm。

　　6. 4 密度分辨率

　　密度最小分辨率应小于 0. 8% 。

　　6. 5 定位光标准确度

　　定位光标准确精度应小于 ±0. 5 mm。

　　2

　　GB/T 26835—2011

　　7 试验方法

　　7. 1 空间分辨力测试

　　7. 1. 1 概述

　　用圆孔型测试卡测试空间分辨力 ,见附录 A。

　　通过圆盘标准试件 CT扫描图像得到圆盘边缘 CT数据轮廓变化 ,获得边缘响应函数 ERF;对 ERF求导得到点扩展函数 PSF;通过对 PSF的傅立叶变换计算最终导出调制传递函数 MTF;由调制传递函数 MTF获得装置的空间分辨率 。 圆盘法测试的算法流程参见附录 B 中 B. 1~B. 3。

　　7. 1. 2 边缘响应函数 ERF的生成

　　对圆盘扫描获得圆盘 CT 图像 ;计算出圆盘 CT 图像的质心位置 ; 以质心位置为圆心 ,在圆盘图像上选择一圆环区域 ,使圆盘的边缘图像包含在该圆环区域中 ;计算出圆环区域内所有像数点到质心的距离 。

　　将圆环区域内像数按一定的距离单位归组 ,距离单位的大小根据图像矩形尺寸加以选择 。 同一个距离单位范围内像数为一组 。

　　将圆环区域内每个组的像数点分别取平均像数值 ,得到组别与平均像数值的对应关系 。建立距离和平均像数值之间关系表 。

　　从距圆心最近的一端数据开始 ,按照表 1 中推荐的拟合点数(奇数) ,依次选取相应的点数组合 。第二个组合中的第一个点应是第一个组合中的第二个点 , 以此类推可得到一组合系列 。例如对于像素矩阵尺寸为 512的情况 ,选取每个组合中包含 21个点(即 21个距离和平均像素值关系) ,第 11个点为中间点 。对每个组合中点的平均像素值进行最小二乘法立方拟合 ,用拟合计算得到的中间点像素值替代原中间点的像素值 , 以此重复操作 ,计算出全部拟合后的像素值 ,得到拟合像素值和距离的关系 。

　　删除开始端和结束端的多余部分 ,根据距离和拟合像素值的关系得到边缘响应函数 ERF(或 ERF曲线) 。

　　表 1 推荐适用的各项参数

　　图像矩阵尺寸

　　圆盘图像直径

　　方块最大尺寸

　　像素距离单位

　　拟合点数

　　256

　　235

　　12

　　0. 100

　　11

　　512

　　470

　　24

　　0. 050

　　21

　　1024

　　940

　　48

　　0. 025

　　41

　　7. 1. 3 点扩展函数 PSF的生成

　　对于 ERF生成的结果重新进行与上面相似的分段拟合 ,对在此过程中每一次拟合得到的多项式求导 ,计算中间点在每个导数解析式对应的值 ,得出距离和导数值关系的函数 。

　　解得此函数的最大值 ,用最大值对此函数进行归一化处理得到点扩展函数 PSF(或 PSF 曲线) 。

　　7. 1. 4 调制传递函数 MTF的生成

　　计算点扩展函数 PSF的傅立叶变换 。 图像矩阵的截止频率定义为 0. 5 线对/像素 ,傅立叶变换后的最高频率应不低于图像截止频率的 4倍 。 由采样定理得到对 PSF的采样间隔不大于 0. 25像素 。 为

　　3

　　GB/T 26835—2011

　　获得光滑 的 MTF 曲 线 , 频 率 域 内 采 样 间 隔 应 小 于 0. 01lp/pixel(亦 即 对 于 PSF 的 采 样 范 围 应 大 于100个像素 。

　　计算傅立叶变换的振 幅 。对 振 幅 随 频 率 的 变 化 曲 线 在 零 频 率 处 进 行 归 一 化 处 理 , 得 到 MTF(或MTF 曲线) 。

　　7. 1. 5 测试结果

　　由 MTF 曲线直接读出装置在不同调制度下的空间分辨率 。

　　7. 2 密度分辨率测试

　　7. 2. 1 概述

　　在圆盘 CT 图像中心区域特定范围选择一系列方块模型 。对于每种方块尺寸类型 ,计算各个方块中的像素平均值 ,通过计算这些平均值的标准偏差 ,得到这一方块尺寸下像素值的平均标准误差 。 随着方块尺寸的增加 ,建立方块尺寸和平均标准误差之间的关系 。将平均标准误差表示为占各自总的像素平均值的百分比 ,乘以 3倍的系数得到 CDF。 由此计算出装置在一定尺寸范围下的密度分辨率指标 ,参见附录 B 中 B. 4 和 B. 5。

　　7. 2. 2 测定区范围

　　测定区范围应包含足够的像素统计数值 ,但太大和太小都会使杯形伪像和单个像素对测定产生影响 。测定区范围一般应采用圆盘 CT 图像中心直径约为圆盘直径 1/3的圆形区域 ,如图 1所示 。

　　图 1 测试区和方块区

　　7. 2. 3 方块 CT平均值的规定

　　将测定区分成大小相等 、且互相不重叠的多个方块 , 如图 1 所示 。方块的大小以像素的数量为单位 。方块大小的选取从一个像素尺寸到多个像素尺寸 ,从而形成一系列方块模型 。方块的最大尺寸应符合表 1 的规定 。在每种模型中方块的数量应不少于 25。

　　7. 2. 4 平均标准误差的计算

　　对圆盘扫描获得 CT 图像 。选择测定区和方块模型 。对于每种方块模型 ,计算每个方块内像素平均值 ,按式(1)计算方块总的 CT平均值 :

　　i …………………………( 1 )

　　4

　　GB/T 26835—2011

　　式 中 :

　　μ — 方块总的 CT平均值 ;

　　m— 方块的数量 ;

　　μi— 每个方块的 CT平均值(其中 i= 1,2,3, … ,m) 。

　　用计算方块像素平均值标准偏差的方法 ,获得平均标准偏差(对于一个像素的情况 ,平均标准误差等于标准偏差) 。见式(2) 。

　　…………………………( 2 )

　　式中 :

　　σ— 平均标准误差 。

　　7. 2. 5 CDF(曲线)的生成

　　按照方块尺寸从小到大的次序 ,建立方块尺寸和平均标准误差之间的关系表 。

　　按平均标准误差表示为占各自总的像素平均值的百分比 ,乘以 3 的系数 ,得到方块尺寸范围和密度分辨率的关系 , 即 CDF(曲线) 。

　　将 CDF 曲线绘制在对数坐标系上 , 由此可以读出在不同尺寸范围下的密度分辨率 。

　　7. 3 定位光标准确度测定

　　7. 3. 1 采用均质材料制成圆柱形标准试件 ,表面应有清晰易见的定位标记 , 内部嵌有与均质环境成高对比的特定形状的物体 ,此物体形状和位置与标准试件的定位标记具有严格空间几何关系 。

　　7. 3. 2 标准试件放置在检测床上 ,使标准试件圆柱轴线垂直于扫描平面并处于扫描区域中心位置并使标准试件的定位标记和定位光标重合 。

　　7. 3. 3 采用标准的扫描条件进行扫描 。

　　7. 3. 4 在 CT 图像中测定标准试件在扫描层中所处准确位置 。

　　7. 3. 5 利用表面的定位标记和测出定位光标对实际扫描层面位置的偏差 。

　　8 检验规则

　　8. 1 出厂产品检验

　　8. 1. 1 凡出厂产品必须经企业质量检验部门按出厂检验项目逐个进行检验 ,合格后 ,签发产品合证后方可出厂 。

　　8. 1. 2 出厂产品检验项目按表 2规定项目进行 。

　　8. 2 型式检验

　　8. 2. 1 型式检验每年不得少于 1 次 ,凡属下列情况之一者 ,应按本标准规定的项目进行型式检验 。

　　a) 试制的新产品(包括老产品转厂生产的定型鉴定) ;

　　b) 正式生产后其结构设计 、工艺或材料改变而引起产品的主要性能改变时 ;

　　c) 对批量生产的产品进行定期抽查时 ;

　　d) 出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时 ;

　　e) 国家质量监督检验检疫机构提出进行型式检验要求时 。

　　5

　　GB/T 26835—2011

　　8. 2. 2 型式检验项 目

　　型式检验项目按表 2规定项目进行 。

　　表 2 CT装置出厂检验及型式检验项目

　　序号

　　项 目

　　对应条款

　　检验方法

　　出厂检验

　　型式检验

　　1

　　试件范围

　　5. 1

　　常规方法

　　√

　　√

　　2

　　检测时间

　　5. 2

　　常规方法

　　√

　　√

　　3

　　切片厚度

　　5. 3

　　常规方法

　　√

　　√

　　4

　　缺陷检测能力

　　5. 5

　　常规方法

　　√

　　√

　　5

　　空间分辨力

　　6. 3

　　7. 1

　　—

　　√

　　6

　　密度分辨率

　　6. 4

　　7. 2

　　—

　　√

　　7

　　定位光标准确度

　　6. 5

　　7. 3

　　—

　　√

　　注 : 表中“√ ”为必检项 目 ,“— ”为不检项 目 。

　　9 标志、包装、运输和贮存

　　9. 1 标志

　　每台 CT装置应在主机明显适当的位置固定名牌(标志) ,其内容包括下列各项 :

　　a) 规格 ,型号 ;

　　b) 主要技术参数 ;

　　c) 制造日期或编号 ;

　　d) 制造企业名称 、地址及商标 。

　　9. 2 包装

　　9. 2. 1 CT装置的包装应按 GB/T 13384中有关规定执行 。

　　9. 2. 2 包装箱内应按 JB/T 9329中规定的条件以保证包装质量 。

　　9. 2. 3 包装箱外壁上文字和标志应清楚 ,而且不应因搬运摩擦不清 ,其内容包括下列各项 :

　　a) 产品名称 ;

　　b) 收货单位和地址及电话 ;

　　c) 发货单位和地址及电话 ;

　　d) 包装箱应有 “易碎物品 ”、“向上 ”、“怕雨 ”、“禁止翻滚 ”等标志并符合 GB/T 191规定的包装储运标志的图形和名称 ;

　　e) 产品执行标准编号及名称(可在产品说明上标注) 。

　　9. 2. 4 包装箱内应附有下列随行文件 :

　　a) 产品装箱单 ;

　　b) 产品合格证 ;

　　c) 产品说明书 。

　　6

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　　9. 3 运输和贮存

　　9. 3. 1 CT装置的运输时应防止震动和碰撞 ,并遵守包装箱外壁上文字和 GB/T 18871标志的规定 。

　　9. 3. 2 CT装置贮存地点及周围环境不应含有腐蚀性气体 ,环境温度 、空气相对湿度符合 GB/T 13384的规定 ,库内保持空气流通 ,地面干净 。

　　7

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　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　圆孔型测试卡法测试空间分辨力

　　A. 1 概述

　　用圆孔型测试卡测试空间分辨力 。 圆孔型测试卡的制作也可以根据供需双方协商决定 。

　　A. 2 圆孔型测试卡基本结构

　　A. 2. 1 圆孔型测试卡是在高密度的圆柱形基体(钢 、铝或塑料等) 上 ,加工一系列直径不同的圆形孔 ,孔成行状排列 。其基本结构如图 A. 1所示 。

　　A. 2. 2 圆孔型测试卡的直径可以根据具体情况设计 ,厚度 H 一般为 20mm 左右 。

　　单位为毫米

　　图 A. 1 圆孔型测试卡结构图

　　A. 3 测试方法

　　A. 3. 1 测试时 ,应使圆孔型测试卡对射线的衰减条 件 与 实 际 检 测 试 件 接 近 , 必 要 时 要 采 用 射 线 衰 减补偿 。

　　A. 3. 2 选择的扫描工艺 、重建参数及图像处理等条件要与实际检测试件的条件一致 ,切片位置应选在孔深的中部区域 ,根据圆孔型测试卡的 CT 图像按式(A. 1)计算空间分辨力 。

　　A. 4 空间分辨力的计算

　　按式(A. 1)计算系统的空间分辨力 R:

　　R= (1/2) × 1/Dmin ………………………………( A. 1 )

　　8

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　　式中 :

　　R — 空间分辨力 ,单位为线对每毫米(lp/mm) ;

　　Dmin— 在 CT 图像上能够分辨的最小孔径(指在 10%的调制度下分辨的孔) ,单位为毫米(mm) 。

　　A. 5 测试结果

　　空间分辨率为 10%的调制度下的测试结果 。 给出测试结果时 ,需要给出试件情况 ,工艺条件及检测时间等技术条件 。

　　9

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　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　圆盘法测试的算法流程

　　B. 1 ERF算法流程

　　边缘响应函数 ERF算法流程见图 B. 1。

　　图 B. 1 ERF算法流程图

　　10

　　GB/T 26835—2011

　　B. 2 PSF 算法流程

　　点扩展函数 PSF算法流程见图 B. 2。

　　图 B. 2 PSF算法流程图

　　B. 3 MTF算法流程

　　调制传递函数 MTF算法流程见图 B. 3。

　　11

　　GB/T 26835—2011

　　图 B. 3 MTF算法流程图

　　B. 4 CDF算法流程

　　CDF算法流程见图 B. 4。

　　12

　　GB/T 26835—2011

　　图 B. 4 CDF算法流程图

　　B. 5 方块函数算法流程

　　方块函数算法流程见图 B. 5。

　　13

　　GB/T 26835—2011

　　图 B. 5 方块函数算法流程图

　　14

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　　参 考 文 献

　　[1] ISO 15708-2: 2002 Non-destructive testing—Radiation methods—Computied tomography— Part2:Examination practices