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工業(yè)CT技術(shù)起源及發(fā)展

發(fā)布時(shí)間：2019-03-22 10:30:37

隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)的要求越來(lái)越高，需要對(duì)越來(lái)越多的關(guān)鍵、復(fù)雜零部件甚至產(chǎn)品內(nèi)部缺陷進(jìn)行嚴(yán)格探傷和內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸精確測(cè)量。傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)方法如超聲波檢測(cè)、射線照相檢測(cè)等測(cè)量方法已不能完全滿足要求。于是，催生了更先進(jìn)、更方便的檢測(cè)技術(shù)誕生，ICT（Industrial Computed Tomography--簡(jiǎn)稱工業(yè)CT）

工業(yè)CT（ICT）就是計(jì)算機(jī)層析照相或稱工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像。雖然層析成像有關(guān)理論的有關(guān)數(shù)學(xué)理論早在1917 年由J.Radon 提出，但只是在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后并與放射學(xué)科結(jié)合后才成為一門新的成像技術(shù)。在工業(yè)方面特別是在無(wú)損檢測(cè)（NDT）與無(wú)損評(píng)價(jià)（NDE）領(lǐng)域更加顯示出其獨(dú)特之處。因此，國(guó)際無(wú)損檢測(cè)界把工業(yè)CT 稱為最*的無(wú)損檢測(cè)手段。進(jìn)入80 年代以來(lái)，國(guó)際上主要的工業(yè)化國(guó)家已把X 射線或γ射線的ICT 用于航天、航空、軍事、冶金、機(jī)械、石油、電力、地質(zhì)、考古等部門的NDT 和NDE，我國(guó)90 年代也已逐步把ICT 技術(shù)用于工業(yè)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。

按掃描獲取數(shù)據(jù)方式的不同，CT技術(shù)已發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)階段（即五代CT掃描方式）

第一代CT，使用單源（一條射線）單探測(cè)器系統(tǒng)，系統(tǒng)相對(duì)于被檢物作平行步進(jìn)式移動(dòng)掃描以獲得N個(gè)投影值，被檢物則按M個(gè)分度作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種掃描方式被檢物僅需轉(zhuǎn)動(dòng)180°即可。第一代CT機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、圖像清晰，但檢測(cè)效率低，在工業(yè)CT中則很少采用。

第二代CT，是在第一代CT基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。使用單源小角度扇形射線束多探頭。射線扇形束角小、探測(cè)器數(shù)目少，因此扇束不能全包容被檢物斷層，其掃描運(yùn)動(dòng)除被檢物需作M個(gè)分度旋轉(zhuǎn)外，射線扇束與探測(cè)器陣列架一道相對(duì)于被檢物還需作平移運(yùn)動(dòng)，直至全部覆蓋被檢物，求得所需的成像數(shù)據(jù)為止。

第三代CT，它是單射線源，具有大扇角、寬扇束、全包容被檢斷面的掃描方式。對(duì)應(yīng)寬扇束有N個(gè)探測(cè)器，保證一次分度取得N個(gè)投影計(jì)數(shù)，被檢物僅作M個(gè)分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，第三代CT運(yùn)動(dòng)單一、好控制、效率高，理論上被檢物只需旋轉(zhuǎn)一周即可檢測(cè)一個(gè)斷面。

第四代CT，也是一種大扇角全包容，只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的掃描方式，但它有相當(dāng)多的探測(cè)器形成固定圓環(huán)，僅由輻射源轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)掃描。其特點(diǎn)是掃描速度快、成本高。

第五代CT，是一種多源多探測(cè)器，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)與生產(chǎn)控制系統(tǒng)。源與探測(cè)器按120°分布，工件與源到探測(cè)器間不作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種CT技術(shù)難度大，成本高但較其他幾種CT效率有顯著提高。

上述五種CT掃描方式，在ICT機(jī)中用得最普遍的是第二代與第三代掃描，其中尤以第三代掃描方式用得最多。這是因?yàn)樗\(yùn)動(dòng)單一，易于控制，適合于被檢物回轉(zhuǎn)直徑不太大的中小型產(chǎn)品的檢測(cè)，且具有成本低，檢測(cè)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

即采用第三代掃描方式，大扇角、寬扇束、全包容的檢測(cè)方式提高了檢測(cè)效率同時(shí)兼顧成本。強(qiáng)大的圖像處理功能能準(zhǔn)確的識(shí)別被檢工件的多種缺陷，對(duì)各種缺陷進(jìn)行分類標(biāo)記和統(tǒng)計(jì)，防止操作人員因操作失誤而引起的漏叛和誤判。