數(shù)字RT圖像質(zhì)量評析

李 衍

（無錫市鍋爐壓力容器學會無損檢測專委會 無錫 214026）

數(shù)字RT圖像質(zhì)量評析

李 衍

（無錫市鍋爐壓力容器學會無損檢測專委會 無錫 214026）

研討為滿足現(xiàn)行國際標準有關用數(shù)字RT（射線檢測）取代膠片RT時必須達到的圖像質(zhì)量要求。為實現(xiàn)與膠片RT的等價性，作為數(shù)字RT主流的CR（計算機射線照相）和DR（直接數(shù)字射線照相），必須注意系統(tǒng)的適當選用及其布置、校正和圖像質(zhì)量的標準化要求。給出了數(shù)字RT與膠片RT圖像質(zhì)量的比較示例，并概述了歐美相關標準的主要特點。意在為承壓設備推行數(shù)字RT技術、滿足國際標準相關基本要求提供參考意見。

數(shù)字RT 膠片RT CR（計算機射線照相） DR（直接數(shù)字射線照相） 圖像質(zhì)量 歐美標準

ASME BPVC 2015 第Ⅴ卷中涉及數(shù)字RT一般要求的標準和附錄及案例共10個，見表1。數(shù)字RT（射線照相檢測）從系統(tǒng)配置、方法選擇到質(zhì)量評定整套系列標準，優(yōu)化程序、具體細節(jié)還應參閱ASTM（美國材料試驗學會）和EN（歐聯(lián)盟）相關標準，見表2。

表1 ASME BPVC 2015有關RT的數(shù)字成像標準或附錄匯總（Sec.Ⅴ）

表2 歐美工業(yè)數(shù)字RT系列標準一覽

國內(nèi)工業(yè)數(shù)字射線成像檢測行標NB/T 47013.11—2015［1］已于去年下半年問世。這為數(shù)字RT取代常規(guī)膠片RT提供了法定依據(jù)和技術支撐。數(shù)字RT的應用前提是必須達到與膠片RT的等價性：即質(zhì)量指標、技術等級、檢測能力，實現(xiàn)等價。無此前提，則應免用。

有關數(shù)字新技術可得圖像質(zhì)量上限，一般探討較少。這對檢測涉及安全和高風險部件，如動力、核工業(yè)、航空航天工業(yè)設備，甚為重要。為獲得用分立數(shù)字探測器（DDA，Digital Detector Array）可達到的DR（直接數(shù)字射線照相）最大信噪比，歐美早已推出有關DDA系統(tǒng)響應校正和測評方法標準。此法所得對比靈敏度能識別的壁厚變化可為材料透照厚度的1/1000。用常規(guī)NDT膠片系統(tǒng)（加鉛箔增感屏）作標準膠片RT，即使用最好的膠片系統(tǒng)等級（按歐EN 584-1 C1級、按美ASTM E 1815特級，或按中NB/T 47013.2 C1級），所得壁厚對比度，也不會優(yōu)于1/100。用柔性熒光體成像板（IP，Imaging Plate）的計算機射線照相（CR）是取代膠片法的實用方法，但與NDT膠片法相比，要達到其高級圖像質(zhì)量，尚需注意金屬屏安放等工藝細節(jié)。

用數(shù)字檢測和處理系統(tǒng)取代經(jīng)典膠片法，有經(jīng)濟合算優(yōu)勢。處理、評定周期縮短，圖像質(zhì)量提高，就意味著比膠片法或其它NDT法，能在較短時間內(nèi)獲得較好產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)字RT免用化學消耗品，既節(jié)省，又環(huán)保。無疑，實施數(shù)字RT與超聲CI（Computed Imaging計算機成像）是當今承壓設備體積NDT新常態(tài)。

1 數(shù)字RT方法

數(shù)字射線成像是指射線透照潛影記錄在電子可讀裝置上的成像方法，也就是用X射線穿透物體獲取透照投影圖像，用數(shù)字化方法顯示圖像，在計算機上觀察和存儲圖像，并歸檔在計算機中的全過程。典型數(shù)字射線成像系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 典型數(shù)字射線成像系統(tǒng)框圖

1.1 數(shù)字RT法分類

一般數(shù)字RT技術分為三類：直接數(shù)字化、間接數(shù)字化和后數(shù)字化，如圖2所示。但工業(yè)NDE，特別是承壓設備NDE，最典型的是用IP（成像板）的CR（計算機數(shù)字RT）法和DDA（分立輻射探測器）的DR（直接數(shù)字RT）法。

1.2 CR法概要

CR過程分兩步完成。透照時，射線潛影存儲在對射線敏感的光激熒光體層（由摻雜銪的鋇、溴和熒光劑微粒混合組成），經(jīng)CR掃描器中激光激勵，而后變換為數(shù)字影像。CR成像板結構和掃描器作用原理，見圖3。

圖3 CR成像板結構和掃描讀出過程

1.3 DR法概要

DR常用的平板探測器由閃爍屏或光電導體組成，能將X射線光子直接轉換成電子信號，無需掃描儀讀出器。DR系統(tǒng)可分間接轉換和直接轉換兩種。

間接轉換：X射線能量先通過閃爍體（CsI）變成可見光，再由光電二極管將可見光變成電子信號。靠近光電二極管層的薄膜晶體管（TFT），能讀出X射線圖像由此發(fā)出的電子信號送計算機處理和觀察。間接轉換探測器組成和作用原理示意，見圖4（a）。

另一種間接轉換探測器是電荷耦合器（CCD），無光電二極管，由CCD將閃爍體可見光變成電子信號。

直接轉換：X射線能量通過非晶硒探測器直接變成電子信號（無光轉換）。薄膜晶體管陣列也用來收集和存儲圖像供讀出。直接轉換平板探測器的結構和作用原理示意見圖4（b）。

注意，平板探測器中的TFT（薄膜晶體管）陣列中，每個TFT單元就是采集信息的最小單元，稱為像素。

TFT：薄膜晶體管陣列（存儲電荷）非晶硅平板探測器間接轉換探測過程：入射X射線→熒光→電信號→存儲電荷→數(shù)字圖像信號（a）DR間接轉換探測器

圖4 DR間接轉換和直接轉換平板探測器結構和作用原理

2 圖像質(zhì)量基本參數(shù)

ASME（2015）第二章MA-Ⅲ《數(shù)字圖像的采集、顯示和存儲》強調(diào)數(shù)字RT結果應與膠片RT等價（即具有同等缺陷檢驗能力）。而要實現(xiàn)兩者等價，圖像質(zhì)量是核心要素。

2.1 概要

任何數(shù)字輻射探測器，其圖像質(zhì)量參數(shù)之間的基本關系，如圖5所示［2］。工件內(nèi)部缺陷相關于小厚度變化ΔT的檢測靈敏度，也相關于對比度（信號強度變化ΔI）與圖像噪聲（信號I的標準偏差）之比（CNR）。對比度-噪聲比CNR與信噪比SNR（檢測圖像某區(qū)的平均信號S與該區(qū)信號的統(tǒng)計標準偏差σ之比，即SNR=S/σ）的關系，可由下列數(shù)式導出［3］：

式中：

I —— 形成檢測圖像的射線信號強度；

ΔI —— 與小厚度差ΔT相應的信號強度變化；

σI—— 對應的檢測圖像噪聲（信號I 的標準偏差）。

圖5 數(shù)字輻射探測器圖像質(zhì)量參數(shù)之間的關系

由式（4）可見，ΔT給定時，已知由曝光條件決定的衰減系數(shù)μ 和散射比n，對比度-噪聲比CNR即可由圖像信噪比SNR求出。

2.2 基本參數(shù)

通常，數(shù)字RT圖像主要用圖像質(zhì)量主參數(shù)——圖像不清晰度U和對比度-噪聲比CNR來表征［4］。前者表征檢測圖像在射線透照方向正交平面上的分辨能力，后者表征檢測圖像在射線透照方向上的分辨能力。而兩者組合，關系到檢測圖像中缺陷細節(jié)的分辨能力。

●2.2.1 圖像不清晰度U

1）檢測技術不清晰度U：由幾何不清晰度Ug和探測器不清晰度Ui組成，即：

這里，Ug相關于透照布置（見圖6）。

式中：

M——透照布置放大倍數(shù)；

F——射線源至探測器距離，mm；

f——射線源至工件表面距離，mm；

d——射線源焦點尺寸，mm。

故檢測技術不清晰度：

探測器（系統(tǒng)）固有不清晰度Ui與探測器（系統(tǒng)）基本空間分辨率SRb有如下關系：Ui=2SRb即SRb=Ui/2=Pe（Pe——有效像素尺寸）。

所以，相關于基本空間分辨率SRb的檢測不清晰度

2）檢測圖像不清晰度Uim：就是物體處不清晰度U0（見圖7），對直接數(shù)字化RT，即Uim=U0，而，故

●2.2.2 對比度-噪聲比CNR或對比靈敏度CS（CS =1/CNR）

細節(jié)CNR取決于探測器SNR和材料有效衰減系數(shù)μeff。探測器用歸一化信噪比SNRN表征，SNRN測量值相關于曝光條件（曝光劑量的平方根）。為使檢測圖像達到一定對比靈敏度CS，應選用具有一定信噪比SNR的探測器系統(tǒng)，即選用在適當曝光量下可得一定SNR的探測器系統(tǒng)。按相應美標、歐標，應令其歸一化SNRN≮120。通常，DDA系統(tǒng)經(jīng)適當響應校正后，最大SNRN可達500以上；而IP板系統(tǒng)受結構噪聲限制，其最大SNRN約為140，性能優(yōu)化的IP板系統(tǒng)，其最大SNRN也僅為250。

歸一化SNR由圖像探測器基本空間分辨率SRb測出，而基本空間分辨率一般用雙絲IQI測定（按EN 462-5），它等于測出的圖像不清晰度的半值，即SRb= Ui/2。

有關CR和DR圖像質(zhì)量測評方法細節(jié)及技術要求，詳見文獻［5-7］。

2.3 附加參數(shù)

考慮到RT應用實際情況，透檢材料厚度范圍即基于同一圖像中可評材料厚度范圍的圖像動態(tài)范圍，是數(shù)字RT附加參數(shù)。此值對膠片是固定的（受限于黑度范圍2～4.5和μeff），故一般教材和標準中對膠片法RT均不考慮。而現(xiàn)代DDA曝光寬容度甚大，甚至可取代雙膠片法，故需作為數(shù)字RT附加參數(shù)表征。

圖6 相關于檢測技術不清晰度U的數(shù)字RT技術透照布置

圖7 數(shù)字成像檢測技術不清晰度與檢測圖像不清晰度

3 圖像質(zhì)量比照

3.1 膠片法圖像質(zhì)量

為對CR、DDA的數(shù)字成像質(zhì)量進行比較，并評價與常規(guī)膠片RT照相質(zhì)量的等價性，有必要先明確膠片RT可得圖像質(zhì)量基準，這就先要通過后數(shù)字化技術，把作為比較基準的常規(guī)射線底片模擬圖像變成數(shù)字圖像。測定NDT膠片系統(tǒng)圖像質(zhì)量的基本要點、要素如圖8所示。圖中，膠片圖像噪聲作為膠片顆粒度，用光微密度計光孔測量（SRb=88.6μm）。膠片SNR可用梯度噪聲比算出，SNR=0.434G2.0/σD，按EN 584-1由膠片系統(tǒng)分類限值給出。所有膠片系統(tǒng)分類（與制造者無關）在G2.0/σD與劑量平方根關系圖中呈線性排列。

歸一化信噪比SNRN取決于膠片系統(tǒng)等級，最小值是43（膠片最低等級C6，D-D0=2，劑量2mGy），最大值是250（膠片最高等級C1， D-D0=4.5，劑量60mGy）。按EN 584-1，膠片系統(tǒng)達不到更高的SNRN，因大劑量產(chǎn)生的光學密度D＞5，人眼實際上無法從底片上讀出。膠片系統(tǒng)的基本空間分辨率取決于射線的質(zhì)和照射量，而這又決定了要用的鉛屏厚度（見EN 444）和鉛屏產(chǎn)生的電子發(fā)射對膠片的感光量。EN ISO 14096-2 為校正底片數(shù)字化（將射線照相底片模擬圖像轉換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)）列出了類似于SRb的數(shù)值。

用焊接試板（標識：BAM5）驗證了用不同數(shù)字探測器透照檢測所得圖像質(zhì)量。試板材質(zhì)為鋼，板厚8mm，焊縫余高2mm，焊縫中特意設置了多種焊接缺陷。透照時在適當位置放置等比絲型IQI（像質(zhì)計）和雙絲型IQI（像質(zhì)計）作為圖像質(zhì)量測評工具。

圖8 膠片系統(tǒng)分類圖像質(zhì)量參數(shù)的測定（按EN 584-1）

作為最優(yōu)膠片系統(tǒng)（C1級）對上述焊接試板攝得的參考照片及其曝光條件，見圖9。為在原始數(shù)據(jù)中，讓肉眼可在作為RT動態(tài)范圍的壁厚范圍內(nèi)觀測無噪聲圖像，特使用了高通濾波器（2D-FFT），以抑制由壁厚變化引起的圖像強背景，改善圖像顯示，并進行圖像比較（見圖12、圖14和圖15）。

圖9 以膠片法所得RT圖像質(zhì)量作為數(shù)字RT法的比較基準片

3.2 CR法圖像質(zhì)量

膠片系統(tǒng)分類是CR系統(tǒng)分類和對所有數(shù)字探測器進行比較的基礎。換言之，CR系統(tǒng)的圖像質(zhì)量是按NDT膠片系統(tǒng)分類而分類的。歐、美兩大標準體系有關膠片系統(tǒng)分類的比照，包括作為分類依據(jù)的參數(shù)SNRN和G2/σD，見表3。表中SNRN=ln（G2/σD）僅適用于線性探測器。歸一化信噪比SNRN限值對應于類似的膠片系統(tǒng)分類限值。由表3可見，不同標準不同名稱的分類所用限值依然相同。

表3 NDT膠片系統(tǒng)和CR系統(tǒng)按SNRN的分類

除膠片系統(tǒng)分類外，進行圖像質(zhì)量比較，還需提供CR系統(tǒng)的基本空間分辨率SRb（單位：μm，測量方法見EN 14784-1）。這是考慮到與膠片相比，CR系統(tǒng)空間分辨率有限的緣故。

10年前，高清晰度CR系統(tǒng)的引入，是用CR取代NDT膠片的重大進展（見圖10）。高清晰HD-CR型IP板系統(tǒng)的推出，為焊縫和小鑄件用數(shù)字RT取代膠片RT開創(chuàng)了有利條件。

有關CR系統(tǒng)工業(yè)RT要求，在EN 14784-2中有詳細規(guī)定。該標準規(guī)定了與檢測等級、射線能量和被檢工件厚度有關的最小空間分辨率。然而，EN 14784-2大多數(shù)內(nèi)容類似于EN 444（NDT膠片法射線檢測一般原理），EN 14784-2添加了有關CR系統(tǒng)的基本空間分辨率限值。

（a）標準CR系統(tǒng)（富士GX-1），SRb=130μm IP厚，高速，像素尺寸100μm

圖10 工業(yè)CR系統(tǒng)與SRb測量示例

但對CR系統(tǒng)來說，圖像質(zhì)量中還有另一種限制效應，如圖11所示。隨著照射劑量的增大，最大可得SNRN值受限制。這是由所用成像板的結構噪聲造成的。掃描器還可能會引起附加噪聲，如波紋線等。IP板的結構噪聲是熒光體層制作不均勻性的副作用。此效應也可從熒光屏得知。照射劑量較高時，X射線的量子噪聲（射線源的射線發(fā)射、射線在工件和探測器中的吸收等引起），對IP板來說，其作用要比那些圖像結構低些，因此圖像質(zhì)量最終受結構噪聲限制。

圖11 由CR結構噪聲造成的SNRN飽和示例（富士XG-1掃描儀，ST-VⅠ成像板）

用標準IP板和高清晰IP板進行焊縫射線透照可得圖像質(zhì)量與最優(yōu)膠片法RT所得圖像質(zhì)量作比較的示例，見圖12。當曝光時間足夠長時，圖像噪聲取決于CR系統(tǒng)的結構噪聲。顯然，與最好的NDT膠片法相比，普通（標準）CR系統(tǒng)的圖像質(zhì)量（SRb和SNRN）最差，而高清晰HD-CR系統(tǒng)可達到稍高的SNRN值，但曝光時間約為膠片法的8倍。按EN 14784-2，高清晰HD-CR系統(tǒng)可達到B級檢測水平。此例中，普通（標準）CR法達不到A級檢測要求，故此法不適于壁厚12mm以下、X射線管電壓250kV以下（即對應于EN 14784-2 表4要求）的檢測。

圖12 膠片法（C1等級）RT與標準IP板和高清晰IP板RT法所得裂紋檢測圖像的比較

3.3 DR法圖像質(zhì)量

這里給出的DDA圖像是用珀金·埃爾默公司的XRD 1620探測器（用YXLON公司的“圖像. 3500”軟件控制）獲得的（見圖13～圖15）。用了兩種透照設置：1）焊接試板直接靠在探測器前（放大倍數(shù)M≈1）；2）焊接試板置于X射線管和探測器之間（M=3.5）。第二種布置要求用小焦點X射線管，以使該布置在探測器上的幾何不清晰度Ug≤0.2 mm。

可將圖13的DDA-RT結果與圖9的膠片RT結果進行比較。

用高通濾波和放大法可使小缺陷或缺陷圖像細節(jié)清晰顯示（見圖14、圖15）。即使不放大（M=1）、基本空間分辨率SRb=200μm，DDA技術的SNRN也明顯增大（在母材上測出），裂紋細節(jié)顯示特清晰（膠片法RT圖像盡管基本空間分辨率高得多，其SRb= 50μm，但裂紋細節(jié)還是被噪聲掩蓋了）。

當放大倍數(shù)M=3.5時（圖15（c），投影SRb= 70 μm），DDA系統(tǒng)能識別的細節(jié)要比膠片多得多。此時，基于SNRN的提高，用DDA法所得圖像質(zhì)量遠優(yōu)于膠片法射線照相。

圖13 焊接試板（BAM 5）DDA 透照結果

圖14 膠片法和DDA法對IQI金屬絲徑可見性的比較（板厚8mm）

圖15 膠片法與DDA法對裂紋檢出圖像質(zhì)量的比較

4 圖像質(zhì)量管控

數(shù)字RT圖像質(zhì)量主要從兩項指標進行管控：即對比靈敏度度CS和不清晰度U（空間分辨率SRb）；前者用絲型IQI測評，后者用雙絲IQI測評。具體補償法則有二，如下所述：

4.1 用DDA響應校正提高SNR

圖16 在計算機中靠圖像累加提高歸一化信噪比SNRN

圖16中給出的高SNRN值，射線透照成像通常達不到。這里有實際局限性：DDA不同像素的靈敏度偏差限制了圖像中可得SNR。若X射線量子的泊松噪聲僅靠延長累加曝光時間來降低，則歸一化信噪比SNRN也不會有多大提高。SNRN還受探測器結構噪聲限制。對CR來說，也有同樣的問題（如前所述，即IP板熒光層敏感性差異產(chǎn)生的噪聲也會限制SNRN的提高）。

與膠片或CR相比，DDA的基本優(yōu)勢是：在整個曝光和讀出過程中，DDA像素呈矩陣排列，是固定的。這樣，各個像素間的小差異（如靈敏度或讀出通道中的偏差）是容許的，且可精確測出。因為它們一般是穩(wěn)定的，不因時而變，故不同像素之間的偏差，可借助于軟件作補償修正。此程序稱為探測器響應校正。

DDA響應校正是降低DDA結構噪聲、改善對比靈敏度（高對比靈敏度模式）和提高信噪比的關鍵。圖17比較了用探測器不同校正方法和步驟所得SNRN與劑量平方根的關系：a）是用普通單點增益偏置響應校正法所得數(shù)據(jù)；b）、c）是用多點增益偏置響應校正法所得數(shù)據(jù)。顯然，c）的多點增益偏置響應校正法，能補償探測器各像素偏差引起的結構噪聲，獲得相當高的SNR。可見，膠片和CR在SNR上呈現(xiàn)的局限性，DDA系統(tǒng)完全可通過適當?shù)捻憫Ｕǖ靡钥朔?/p>

圖17 探測器不同響應校正法所得SNRN

適當?shù)亩帱c增益偏置響應校正，其優(yōu)勢不僅顯示在提高了SNR，而且也節(jié)省了曝光時間。所要求的圖像質(zhì)量限定了所需要的累積時間。與單點增益偏置響應校正的最佳曝光條件相比，用多點增益偏置響應校正達到相同SNR時所需曝光時間，要短得多。例如，若檢測應用要求SNR為500，則對單點增益偏置響應校正，曝光時間需250s，而適當?shù)亩帱c增益偏置響應校正，曝光時間僅需15s。

與圖16相比，圖17的SNRN值均有限制，所有曲線SNRN均達到飽和值。此舉目的在于調(diào)研和發(fā)現(xiàn)，究竟是探測器響應校正的結構噪聲、還是工件材料的不均勻性，限制了采集圖像中的最大SNRN值？同樣的理由也限制了透照鋁、鋼時可見最小厚度差的%值（即對比靈敏度CS），如圖18、圖19所示。此對比靈敏度限值在0.1%，對應于SNRN≈1000。曝光時間從60s增至600s，對其影響很小。DDA能使RT達到的對比靈敏度，比膠片法RT所要求的指標，高得多（即%值小得多）。圖19即表示膠片法RT（按EN 462-3）要求與DDA法RT可達到的階梯孔（EN 462-2）對比靈敏度（CS/%）的比較。

圖18 DDA用不同曝光累加時間獲得的對比靈敏度（CS/%）比較

圖19 用DDA不同曝光累加時間攝片所得CS（%）與膠片法RT要求CS（%）的比照

4.2 用高SNR補償SRb的不足

用高SNR，即使對比度差值很小的細節(jié)（缺陷），也能被檢出。細節(jié)（缺陷）的可見性取決于對比度和SNR。圖20表示小徑管（φ38×5mm）用兩種不同的IP板（標準型和高分辨率型）所得RT照片與粒子最細膠片（C1級）所得RT照片的比較。由此可見，提高SNRN在一定程度上能補償SBb的不足，如圖20（c）所示。

圖20 小徑管（φ38×5mm）IP-RT照片與膠片RT照片的比較

圖21 密孔數(shù)字RT照片（上）與膠片RT照片（下）的比較

圖22 橫裂數(shù)字RT照片（上）與膠片RT照片（下）的比較

圖23 龜裂數(shù)字RT照片（上）與膠片RT照片（下）的比較

圖24 條孔、未熔合數(shù)字RT照片（上）與膠片RT照片（下）的比較

表4 數(shù)字RT法與膠片RT法對比試驗示例（圖21～圖24）參數(shù)

5 數(shù)字RT標準化歷程

對NDT膠片數(shù)字化（EN ISO 14096-1，-2）和CR（EN 14784-1，-2）早就有系統(tǒng)表征、分類和應用方法方面的歐洲標準。而美材料試驗學會（ASTM）則推出ASTM E 1936 《膠RT片數(shù)字化系統(tǒng)特性評定》標準，CR有一系列ASTM標準（E 2446 《CR系統(tǒng)分類》、E 2445《CR系統(tǒng)長期穩(wěn)定性評定》、E 2007《CR技術導則》、E 2033《CR技術方法》）。

ASTM是制定數(shù)字探測器陣列即DDA標準草案的先導組織（由航空工業(yè)驅動）。德國材料試驗所（BAM）積極參與了四項有關DDA的標準草案：

1）DDA技術導則（不同探測器的不同技術）。

2）DDA制造特性（探測器評定和結果顯示，見圖25和表5）。

3）DDA特性評定（使用者驗收試驗和長期穩(wěn)定性試驗）。

4）DDA操作方法（特別是用DDA-RT取代膠片RT的有效方法）。

圖25 ASTM有關DDA制造特性評定標準的要素顯示

表5 ASTM有關DDA制造特性評定標準的圖像參數(shù)

在參與ASTM有關數(shù)字RT標準草案擬定后，德NDT學會RT專委會即著手起草了相應的CEN標準。

國際標準化組織于2013年1月發(fā)布的ISO 17636-2《焊縫射線數(shù)字探測器成像檢測》，是目前世界上使用數(shù)字射線成像兩種主流技術CR和DR進行焊接接頭無損檢測的一份綜合性的主體標準，也是國內(nèi)行標NB/T 47013.11—2015的主要參照標準。數(shù)字RT如何以膠片RT等價性為前提，取代膠片RT，在該標準中有具體程序和相應要求。表6 列出了ISO 17636-2有關焊縫數(shù)字RT的基本要素。針對ISO 17636-2這份標準的解讀和評析，詳見筆者另文。

該主體標準反復強調(diào)：所規(guī)定的方法是數(shù)字射線透檢操作的最低要求，目的是使射線曝光和數(shù)字射線照相的獲取，要與膠片射線照相具有等價探傷靈敏度（即與常規(guī)膠片法RT的ISO 17636-1規(guī)定同）。

表6 用數(shù)字射線成像法透檢鋼、銅、鎳基合金時，CR和DDA的最小SNRN值和只用于CR的金屬前屏

6 結論

1）與NDT要求匹配的新數(shù)字系統(tǒng)適用于取代NDT膠片。由于NDT應用與醫(yī)用膠片RT要求不同，對NDT必須用工業(yè)標準化算法來測評圖像質(zhì)量。

2）NDT膠片系統(tǒng)特性已列入好多標準。歸一化信噪比SNRN和基本空間分辨率SRb，是數(shù)字輻射探測器和膠片后數(shù)字化的基本參數(shù)。有關系統(tǒng)分類的SNRN限值，歐美標準均有相同規(guī)定。

3）NDT膠片系統(tǒng)可得圖像質(zhì)量有一定限值，因可用觀片燈讀片的光學密度有其上限（約D=5）。這就限制了曝光的最大劑量。CR可用來取代膠片。其最大可得SNRN主要受所用IP板結構噪聲的限制。

4）與膠片和CR系統(tǒng)相比，DDA系統(tǒng)的圖像質(zhì)量可通過最佳探測器響應校正法（即多點偏置增益校正）獲得明顯改善。DDA的對比靈敏度CS和歸一化信噪比SNRN，比起膠片系統(tǒng)來，可高出10倍以上。很高的SNR能給出特優(yōu)對比靈敏度（特別是用放大法時）。視曝光條件和適當校正，DDA系統(tǒng)達到的對比靈敏度約為壁厚的1/1000。

5）目前，圖像質(zhì)量的上限是取決于被檢工件材料的不均勻性，而不再是檢測技術。高對比靈敏度可補償SRb的不足。只要使用高對比靈敏度模式，就是對小于探測器像素尺寸的小細節(jié)，也能提供足夠的對比度噪聲比CNR，使其可見。

6）適當?shù)母咄V波，甚至還能提高不均勻性的可見度。IQI宜用于驗證預期的材料對比靈敏度。DDA最適于室內(nèi)檢測，因它需要適當?shù)臏囟群蜐穸葪l件、以及仔細操作、管控。

7）DDA也是系列零件檢測和計算機層析照相檢測、以及實驗室檢測的好工具。因圖像質(zhì)量高、動態(tài)范圍大、速度快，DDA在數(shù)字檢測中已獨占鰲頭，加速了取代膠片的進程。

8）迄今為止，IP板和DDA系統(tǒng)多用于承壓設備管道和薄壁小徑管焊接接頭的在制、在用無損檢測。

承壓設備NDE要有新發(fā)展，也得靠發(fā)展“雙引擎”：一是推行新標準、新技術、新工藝，激發(fā)新動能、新活力，二是完善和提升傳統(tǒng)技術、既定工藝。行業(yè)要求新發(fā)展，離不開新標準應用這把“金鑰匙”。

［1］ NB/T 47013.11—2015 X射線數(shù)字成像檢測 ［S］.

［2］ Zscherpel U， Ewert U， Bavendiek K. Posibilities and Limits of Digital Industrial Radiology［R］. Lyon France：International Symposium on Digital Industrial Radiology and Computed Tomography， 2007.

［3］ 鄭世才. 數(shù)字射線無損檢測技術［M］. 北京：機械工業(yè)出版社，2012：82-87+90-91.

［4］ Uwe Ewert， Uwe Zscherpel， Mirko Jechow. Essential Parameters and Conditions for Optimum Image Quality in Digital Radiology［A］. 18th World Conference on Nondestructive Testing［C］. Durban， South Africa， 2012.

［5］ ASTM E 2007-00 Guide for Computed Radiography

［S］.

［6］ ASTM E 2736-10 Guide for Digital Detector Array Radiology［S］.

［7］ ASTM E 2597-07 Practice for Manufacturing Characterization of Digital Detector Arrays［S］.

Evaluation and Analysis of Image Quality for Digital RT

Li Yan
（NDT Subcommittee of Wuxi Boiler and Pressure Vessel Society Wuxi 214026）

The requirements of image quality for digital RT （Radiographic testing） in lieu of film RT，conforming to the current international standards， are discussed. To achieve the equivalent sensitivity for detection of imperfections as film RT， proper selection， setup and correction of the detector systems， and the standardized requirements of image quality must be noticed in use of CR （Computed radiography） and DR （Direct digital radiography） as the current essential digital RT technologies. Here are given some examples for comparison between digital RT and flm RT. The main characteristics of related standards in Europe and US are also outlined. The intention is to provide

for use of digital RT for inspection of pressure equipment in accordance with the basic requirements in international standards.

Digital RT Film RT CR （Computed radiography） DR （Direct digital radiography） Image quality Standards in Europe and America

X924

B

1673-257X（2016）10-0010-11

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.10.003

李衍（1940～），男，高級工程師，NDE責任工程師，從事無損檢測技術研究工作。

2016-05-28）