射線檢測曝光曲線的EXCEL軟件制作方法

2021-12-13 07:22:14

無損檢測 2021年10期

(廊坊北檢無損檢測有限公司，廊坊 065001)

曝光曲線是表示工件與工藝規范之間相關性的曲線，通常只選擇工件厚度、管電壓、曝光量作為可變參數，在工件材料、射線機、膠片、增感屏、焦距、黑度基準和暗室處理等條件固定的情況下，透照厚度與可變參數之間的關系曲線通常可分為管電壓-厚度曲線和曝光量-厚度曲線。

曝光曲線是通過對階梯試塊進行拍照制作的，制作和修正方法較復雜，需要人工在坐標紙上繪制。目前有很多利用計算機制作曲線的方法[1-10]，但對現場操作人員的要求高，或者需要特殊的運行環境，如VBA權限、ORIGIN軟件、MATLAB軟件等。

在射線人員培訓教材介紹方法的基礎上[11]，文章用公式實現了插值計算，取消了通常情況下黑度-厚度曲線繪制及查找繪制曝光量-厚度曲線所需數據的過程，用回歸曲線擬合自動繪圖代替了手工坐標紙繪圖，實現了簡單地按照步驟14提示操作就可以自動完成曝光曲線的制作，具有直觀、形象、準確的特點，為一線生產提出了一種簡單快捷的方法，電子表格可以在任何EXCEL軟件環境下運行，不需要任何編程和特殊的程序運行環境。

筆者介紹了常用的曝光度-厚度曝光曲線制作過程，適用于厚度為260 mm的鋼材料、管電壓為100 kV350 kV的X射線機曝光曲線的制作，管電壓-厚度曲線也可以采用類似方法制作。

1 曝光量-厚度曲線的制作

1.1 設計原理

根據射線機的最高管電壓，確定3個適當的曝光電壓，拍一組小曝光量(5 mA·min)和一組大曝光量(25 mA·min)的底片，共在階梯試塊上進行6次曝光，得到6張由淺到深的不同黑度區域塊組成的底片，階梯試塊的厚度選擇時應使該管電壓下的黑度范圍跨越基準黑度，否則應增加或減少墊塊來重新拍照；然后只需要找到最接近基準黑度的6對黑度，分別為負偏差黑度及其厚度，正偏差黑度及其厚度，共記錄12個黑度和與其對應的12個厚度，將其填入自動表格中，表格會自動進行插值計算，得到更加精確的與基準黑度相同的厚度，比通過黑度-厚度曲線查出來的厚度更加精確，表格再根據曝光時間(曝光量)與厚度自動繪制出曝光量-厚度曝光曲線。

1.2 建立基本參數輸入區

基本參數包括射線機型號和編號，焦距固定為700 mm、兩組曝光量(5 mA·min和25 mA·min)、膠片品牌、膠片型號、暗室處理方法、沖洗時間、顯定影劑型號、顯影溫度、增感屏材料布置及厚度、基準黑度，EXCEL中基本參數輸入區如圖1所示。

圖1 基本參數輸入區

1.3 曝光參數推薦值的自動提示

為了根據不同型號射線機自動選取適當的試驗曝光管電壓，首先需要建立一個包括所有管電壓的參數表，內有對應推薦的曝光管電壓，用于為不同射線機提供3個推薦的曝光管電壓(U1,U2,U3)(見表1),如果有其他射線機型號的需求，可自定義修改。該表格可以單獨存放，也可以隱藏放在曝光曲線后面。

表1 各型號射線機管電壓 kV

黑度-厚度曲線計算區如圖2所示，在圖2所示的自動計算區1中，在第一行管電壓A15中輸入“=LOOKUP($C$6,$A$28:$A$37,$C$28:$C$37)”，在第二行管電壓A16中輸入“=LOOKUP($C$6,$A$28:$A$37,$D$28:$D$37)”，在第三行管電壓A17中輸入“=LOOKUP($C$6,$A$28:$A$37,$E$28:$E$37)”。上述公式中，$C$6為管電壓單元，$A$28:$A$37為機型的最高管電壓，$C$28:$C$37,$D$28:$D$37,$E$28:$E$37為推薦曝光管電壓。這樣就能實現自動根據不同型號射線機推薦適當的試驗曝光管電壓。

圖2 黑度-厚度曲線計算區

在圖2的自動計算區2中，第一行曝光時間B15內為最小曝光量除以管電流，B16為最大曝光量除以管電流，分別輸入“=F7/F6”和“=G7/F6”，同理B17至B20。該步驟用于指導現場透照時采用的曝光時間。

1.4 自動計算基準黑度時的工件厚度

將沖洗好的底片按曝光電壓和曝光電流分開，在每類底片上找到黑度剛好跨越基準黑度的兩個階梯厚度，把稍小于基準黑度的黑度和厚度輸入至D1和T1；將黑度稍大于基準黑度階梯的黑度和厚度輸入至D2和T2(注意T2一定比T1小2 mm)。程序將通過如下的插值函數代替黑度-厚度曲線自動計算出基準黑度時的工件厚度。

(1)

式中：WBASE為基準黑度時的厚度;DBASE為基準黑度;D1為黑度小于基準黑度的最鄰近黑度;T1為D1所在的階梯厚度;D2為黑度大于基準黑度的最鄰近黑度;T2為D2所在的階梯厚度。

在圖2所示的手工輸入區1中輸入在試驗底片上測得的黑度略小于基準值最近鄰階梯的黑度和厚度，C15C20為黑度，D15D20為對應的厚度，在手工輸入區2中輸入在試驗底片上測得的黑度略大于基準值的最近鄰階梯的黑度和厚度，E15E20為黑度，F15F20為對應的厚度；注意，輸入時T1與T2之間的差值一定是階梯試塊的厚度差，如T1為20 mm，那么T2一定是比T1厚度少2 mm(一個臺階)的18 mm，根據這個原理，T2的第一個格F15內公式為“=D15-2”，同理，T2下方的F16F20單元格中的公式為F15下拉填充公式。

在圖2的自動計算區3中G15單元格中輸入“=IF(SUM(C15:F15)<>0,((F15-D15)/(E15-C15))*$F$11+(D15-((F15-D15)/(E15-C15))*C15),"")”,此算式為線性插值算法，用于確定基準黑度下的厚度，G16G20單元格中公式為G15下拉填充公式。