呂益良 丁衛(wèi)良 連 潔

河南筑信智能技術有限公司，河南鄭州 450000

中國材料技術一直持續(xù)發(fā)展，并取得了很大的進步，這就導致現(xiàn)有材料的性能已經不能滿足許多行業(yè)的要求，復合材料的應用解決了這一問題。通常把兩種或兩種以上具有不同性質的材料通過物理或化學技術合成具有新特性的材料稱為復合材料，它是一種結合了不同的材料性能，以達到實際應用的要求。復合材料在各行各業(yè)的應用逐漸擴大，其性能要求的完整性也不斷提高，因此，傳統(tǒng)的檢測方法已經不能滿足復合材料的檢測要求。射線檢測的圖像直觀并且方便保存。近年來隨著人們對射線檢測方法不斷的研究和探索，在檢測能力以及檢測范圍都有了很大的提高。

1 射線檢測復合材料無損檢測的未來發(fā)展

射線檢測方法不斷改進和發(fā)展，無損檢測設備在實踐中也得到了廣泛的使用。當前的計算機模擬、數(shù)字輻射和仿真技術正成為無損檢測技術發(fā)展的要點。此外，檢測成本相對較低、對環(huán)境的污染較小是與傳統(tǒng)的無損檢測技術相比起來，非膠片數(shù)字照相技術的的特點。結合這些優(yōu)點，非膠片數(shù)字射線照相技術將會是復合無損檢測技術發(fā)展的主要趨勢之一。同時，計算機和仿真技術的發(fā)展也使復合材料的無損檢測更為廣泛和集中，計算技術在結構配置優(yōu)化、系統(tǒng)設計優(yōu)化和虛擬檢測優(yōu)化中都得到了廣泛的應用，不但可以提高無損檢測的工藝水平，而且減短其裝置生產的周期。結合當前技術發(fā)展的趨勢，無損檢測的相關設備的發(fā)展可以概括為3點：

（1）高智能化的圖像顯示功能；（2）數(shù)字技術以及自動化識別技術；（3）模塊化以及大型化。例如，高性能探測器系統(tǒng)、錐束CT成像技術以及微焦點CT成像技術等，這些技術更是復合材料無損檢測的重要研究方向。

2 射線檢測在復合材料無損檢測中的具體應用

2.1 射線實時成像檢測技術

射線實時成像檢測技術（DR技術）是在電子成像的基礎上發(fā)展起來的。射線實時成像技術主要應用于無損檢測領域，在無損的前提下，評估復合材料的內部問題和缺陷是根據成像對象實際變動圖像的改變來進行的。這種技術與傳統(tǒng)的復合材料檢測的膠片射線照相技術相比有著很大的優(yōu)勢：首先，它可以改善得到的圖像的動態(tài)范圍，有效地提高圖像處理的效益；其次，可以控制檢測連續(xù)曝光時間，從而減少了輻射對人體的影響；第三，在測試過程中需要求曝光時間有很高的寬容性。

射線實時成像技術具有非常重要的應用價值，在汽車制造、壓力容器和軍工制造業(yè)等領域都有著重要的作用。根據目前的技術，工業(yè)射線實時成像檢測系統(tǒng)、微焦點射線實時成像檢測系統(tǒng)和陣列射線實時成像檢測系統(tǒng)是現(xiàn)在國內各行業(yè)常用的射線實時成像檢測系統(tǒng)，這種檢測系統(tǒng)常常用來檢測電子器件和各種小工件等；陣列射線實時成像檢測系統(tǒng)，我們可以在機場和車站以及海關看到，這種系統(tǒng)為安檢和貨物檢查帶來了很大的便利。各種產品的在線檢測，實時成像檢測技術的應用非常廣泛，能夠快速的對裝配線上的產品進行檢測，同時還能夠改變遙控裝置，便于相關人員查看產品的細節(jié)問題。

2.2 計算機斷層掃描成像技術

人們常說的工業(yè)CT技術就是計算機斷層掃描成像技術，自1980年以來，逐漸成為了一種普遍實用的無損檢測技術。這種檢測技術的檢測結果具有非常高的分辨率，可生成三維圖像，便于分析和存儲。

計算機技術是計算機斷層掃描成像技術發(fā)展起來的基礎。計算機斷層掃描成像技術在復合材料的無損檢測之中，有著極為重要的作用。其原理（見圖1）是：工業(yè)CT 射線源系統(tǒng)發(fā)出的射線束從多個方向以掃描方式透射被測復合材料某斷層，探測系統(tǒng)從不同的角度采集射線信號并轉換為計算機使用的數(shù)字信號，圖像處理系統(tǒng)將數(shù)據采集傳輸系統(tǒng)送來的數(shù)字信號經數(shù)據處理（如數(shù)據重排和校正）后進行圖像重建，得到斷層的二維圖像。通過二維圖像，再現(xiàn)被測復合材料內部的結構、材料組成及缺陷狀況。

圖1 復合材料X射線工業(yè)計算機層析成像(CT)檢測技術原理圖

在當前的技術條件下計算機斷層掃描成像無損檢測系統(tǒng)主要是由射線源系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)、機械掃描系統(tǒng)、數(shù)據采集傳輸系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、輻射安全防護系統(tǒng)7個子系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)檢測對材料進行檢測的基本流程是：第一，在被檢測的材料經過掃描之后得到被檢測材料斷層方面的有關數(shù)據信息；第二，進行圖像的重建，將得到的材料相關的數(shù)據信息通過計算機控制系統(tǒng)的干預進行處理，得到圖像，通過所得到的圖像可以來了解和分析材料的內部是否存在缺陷。在這中間需要在意的是，復合材料的二維灰度圖像是通過計算機斷層掃描成像技術的無損檢測得到的，被檢材料內部的裝配情況、結構組成、材質狀況有無缺陷，缺陷的性質與大小等從圖像的灰度就可以進行分析，因此如果想要得到被檢物的三維圖像，只需沿掃描軸線進行掃描，直到獲得足夠多的斷層二維圖像即可。使用計算機斷層掃描成像技術可以很大程度上解決圖像重疊的問題，對提高生成圖像的靈敏度也具有重要的意義。更重要的是，數(shù)字化圖像處理是計算機斷層掃描技術的一大特征，可以對數(shù)據進行放大、壓縮，使數(shù)據的傳輸更加方便，并具有遠距離觀測的實用價值。在目前各個行業(yè)大都應用計算機斷層掃描成像技術來測試對象包含碳/碳和碳/酚醛的復合材料，使得這些材料在傳統(tǒng)檢測方法下的問題得到解決。

2.3 膠片射線照相技術

膠片射線照相技術是國內各個行業(yè)里應用最為廣泛的檢測技術，其他射線檢測技術是以該技術為基礎而逐步發(fā)展起來的。射線經射線源發(fā)出后，穿過被檢測物體，從而檢測物體的缺陷部分，由于射線通過缺陷部分時，射線衰減的程度與其他部位是不同的，因此可以記錄檢測到的物體的內部信息，這就是膠片射線照相技術的工作原理。形成投影圖像需要將射線膠片中記錄的信息進行定影和顯影，評估測試對象的內部連續(xù)性。膠片射線照相技術和數(shù)字射線成像技術相比起來，其圖像質量更高，可以檢測物體內部0.25mm左右的缺陷。

2.4 康普頓背散射成像技術

康普頓背散射成像（CST）是一項在20世紀80年代后期開發(fā)的新技術。單面非接觸，不受物體幾何形狀的影響是該技術的特點。使用CST設備，可以通過將射線源和檢測器放置在組件的一側來檢測組件。透射系統(tǒng)無法檢測的大型構件通過CST設備能夠檢測；具有高靈敏度，尤其用于檢測低射線吸收系數(shù)材料時；快速三維成像，一次掃描可獲得深度方向的三維成像數(shù)據。

康普頓背散射成像技術可以用來檢測鋁合金、塑料、復合材料等，低密度材料的檢測比透視圖像具有更高的對比度。特別是當物體表面復雜時，其檢測效果比普通射線更好，能夠檢測大型物體，且檢測效果良好。因為其他無損檢測技術無法解決的技術問題在使用康普頓散射成像技術就可以解決，所以在一些國家的航空航天領域中，該技術得到了廣泛的研究和應用。因為相關的技術設備的缺少，要想在國內普及該技術還需要研究人員的不斷探索和研究。

3 射線檢測技術的優(yōu)缺點

射線檢測技術的主要優(yōu)點是對工件的檢測沒有特殊要求，基本上所有的材料都可以使用。缺陷圖像可以清晰地顯示出來，便于檢測人員的定量、定性和定位。射線膠片可以儲存很長一段時間，為后期需要查看提供方便。但與此同時，射線檢測技術的使用成本較高；一般為重型設備；垂直于射線方向的小線性缺陷不能被檢測到；對環(huán)境有一定的輻射污染，可能對人們的健康有一定的影響，甚至傷害到其他敏感的物體，所以有安全要求，在這些方面，射線檢測技術還有待改進。

4 結語

復合材料主要是應用于航天、電氣、電子、汽車、建筑等領域，隨著科技的進步，復合材料也得到了廣泛的關注并迅速發(fā)展起來。復合材料無損檢測方法已經成為了重要的研究內容，它保證了各領域生產質量，具有非常重要的研究意義。 射線檢測技術具有最直接的圖像，便于保存，這些基本特征是開發(fā)無損檢測最有效的前景。射線檢測技術人員需要不斷加強對檢測技術的研究，努力提高檢測水平，保證復合材料的質量。