国家标准 GB/T35839一2018 无损检测工业计算机层析成像(CT)密度测量方法 Non-destruetivetesting一 Testmethodformeasuringindustrialeomputedtom0graphyCTdensity 2018-02-06发布 2018-09-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/35839一2018 目次前言范围 2 规范性引用文件术语和定义基本要求检测方法检测工艺测量流程检测记录和报告附录A资料性附录)密度对比试件制作规范爽型材料不同能趾下质量就诚系数附录B资料性附录附录C资料性附录等效能量计算方法
GB/35839一2018 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归口本标准起草单位:重庆大学、重庆真测科技股份有限公司、兵器科学研究院宁波分院、航天科技集团川南机械厂、人民解放军96630部队、重庆红宇精密工业有限责任公司、湖北三江航天江北机械工程有限公司本标准主要起草人:沈宽、王压、蔡玉芳、刘丰林、段晓礁、卢艳平、倪培君、张政、苏志军、杨大洪、王晓勇、高锐、郭智敏、张维国
GB/35839一2018 无损检测工业计算机层析成像(CT)密度测量方法范围本标准规定了使用工业计算机层析成像(cT)设备对物体的密度进行测量的方法本标准适用于使用能量范围为200keV~10MeV的工业cT系统对常见金属和非金属材料进行密度测量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/T9445无损检测人员资格鉴定与认证(GB/T9445一2015,IsO9712;2012,IDT 工业计算机层析成像(cT)系统性能测试方法 GB/T29069无损检测 GB/T29070无损检测工业计算机层析成像(CT)检测通用要求 GB/T34365无损检测术语工业计算机层析成像(cT)检测术语和定义 GB/T34365界定的以及下列术语和定义适用于本文件基本要求 4.1检测人员 4.1.1 从事工业cT密度测量的人员应符合GB/T9415租GBT2o0中有关检剥人员的要求 4.1.2从事工业cT密度测量的人员要具备材料、结构、工艺等相关知识,并经过工业cT密度测量的专门技术培训 4.2环境条件 4.2.1满足GB/T29070关于环境条件的要求 4.2.2检测室和控制室的放射防护条件应符合满足使用单位要求 4.3检测设备 4.3.1设备组成工业cT系统一般由射线源系统、探测系统、数据采集传输系统、机械系统、控制系统、图像处理系统和辐射安全防护系统等组成 4.3.2设备性能工业CT设备射线源的能量应满足被检测工件的穿透力要求密度分辨力性能指标应满足实际被
GB/T35839一2018 测工件密度的检测要求,通常情况下,密度分辨力指标应优于0.5% 空间分辨率,扫描时间等其他指标应满足实际产品的检测要求 4.3.3设备性能校验按照GB/T29069规定定期对CT系统的空间分辨力和密度分辨力等主要性能指标进行测试在设备安装调试、维修或更换部件后,应对主要性能指标进行测试,并记录测试结果 4.4密度对比试件 4.4.1概述密度对比试件是在使用工业CT进行密度测量时,用来与待测工件进行密度比对的标准样件组,其中每一个密度标准样件由均质材料构成其密度值经过校准,射线衰减特性与被测样品相同或相近密度对比试件含多个密度标准样件,其密度范围涵盖待测物体密度范围 4.4.2制作要求应针对不同材料的产品、不同密度范围、不同部位进行单独设计和制作密度对比试件密度对比试件的设计和制作要求参见附录A 4.4.3密度值的校准和核查密度对比试件的密度值在首次使用时应进行校准在用过程中,每隔半年应采用排水法或其他适当的方法进行核查如发现密度值变化范围超过0.5%时应重新进行校准 5 检测方法 5.1方法一基本原理就是通过对密度对比试件进行工业cT扫描,建立当前扫描条件下密度对比试件cT数与线性衰减系数之间的关系,见式(1) 利用该关系计算出被测材料的线性衰减系数,再除以该材料的质量衰减系数,就能得到相应的质量密度,见式(2) 常见物质的质量衰减系数参见附录B Nc=k十式中被测样品的cT数平均值; Nccp 线性衰减系数以常数 ln 式中 -被测样品的密度值,单位为克每立方厘米(g/em'); 线性衰减系数; 质量衰减系数 m 该方法由于需要已知被测物质的质量就减系数,因此不能测量未知成分的物质或是难以测定质量衰减系数的聚合物类物质由于不同能量下质量衰减系数是不同的,因此使用该方法时首先需要确定 CT系统的等效能量,等效能量计算方法参见附录C 当等效能量在200keV~2MeV时,质量衰减系
GB/35839一2018 数几乎不随能量变化而变化,因此如果待测物质的质量衰减系数未知,可以试用密度相近的已知物质的质量衰减系数替代 5.2方法二造取密度对比试件组中一个喘度标准样件作为密度测量的密度参考样件根帮常度参考样件指定区域的平均cT密度了和cT系统设定的比例系数K(根据cT系统总体参数确定，一般为1000 5000)，对每个密度对比试件指定区域的平均cT密度了按式(3)进行归一化处理获得该区域内的平均cT数: xK 压 3 式中密度对比试件指定区域的平均CT数 -密度对比试件指定区域的平均CT密度; -密度标准样件指定区域的平均CT密度; CT系统设定的比例系数利用各个密度对比试件指定区域的平均cT数严和该标准样件已知的密度和,采用多项式拟合测量平均CT数与物质密度p之间的关系式p=f(),推荐采用三次多项式拟合该方法直接从CT数测量物质密度具有较广的应用范围,但对具有相同的线性衰减系数而具有不同的质量衰减系数的物质密度测量具有较大的测量误差检测工艺 6.1材料特性分析 6.1.1检测前应详细了解被检工件的形状、结构、材料、质量、密度分布范围、检测精度等要求,确保CT 设备满足被检材料的密度检测要求 6.1.2检测前应考虑被测工件的射线最大等效钢穿透厚度,以保证射线能够完全穿透被检工件扫描参数确定 6.2 密度标定与密度测量过程的射线衰减条件与扫描参数应保持一致射线能量在保证穿透被检 6.2.1 试件的前提下,同时应满足系统检测信噪比要求,应选择较低能量以提高系统的对比度,选择较大电流以提高信噪比 6.2.2采用前后准直器控制射线的宽度和形状,减少散射射线 6.2.3采用滤波片预先滤波,去除无用的软射线和减少散射线的影响 6.2.4待测工件放置如图1所示放大倍数M由式(4)定义 SDD M兰 SOD 式中: SDD -射线源焦点到中心探测器的距离,单位为毫米(mm); SOD 射线源焦点到旋转中心的距离,单位为毫米(mm)
GB/T35839一2018 员图1CT扫描几何示意图检测的最佳放大倍数M由式(5)确定: Mo=1十式中探测器有效宽度,单位为毫米(n mm; 射线源焦点尺寸,单位为毫米(n mm 对于某些型号的工业CT设备,由于放大倍数不可调节,此时应将扫描视场设置为被测工件旋转直径的1.5倍 6.2.5在检测时间允许的情况下,选择的采样点数应足够多,一般不小于512×512 具体应用中,采样点数的大小应根据工件及探测器的实际情况用试验的方法进行优选 6.2.6在检测时间允许及积分器输出不饱和的情况下,选择的积分时间应足够长,使材料均匀区域的 CT图像具有较小的CT标准偏差具体应用中,积分时间的大小应根据被检工件及探测器的实际情况用试验的方法进行优选 6.3图像重建、显示和处理 6.3.1选用合适的数据滤波和图像重建方法,重建参数调整至系统密度分辨力最优的参数设置下重建范围应大于被测工件断面,选用较大的重建矩阵以提高空间分辨力,且重建矩阵应不小于512×512 6.3.2根据需要选取黑白、彩色,二维或三维等图像显示方式通过窗宽/窗位调整等方法,使得图像便于观察 6.3.3必要时,采用合适的图像处理方法进行图像处理,改善对比度和清晰度测量流程 7.1概述若采用方法一进行密度测量则首先需要确定当前扫描参数下的等效能量(计算方法参见附录C). 采用方法二则无需计算等效能量 7.2密度标定 7.2.1用密度对比试件对工业CT设备进行密度标定密度对比试件组应尽量放置在以系统转台中心为圆心的圆周上且等间角分布密度标准样件旋转轴应与扫描切片平面垂直,切片位置应在密度标准样件高度的1/2处密度标定的CT扫描工艺参数应与实际产品检测参数相同 7.2.2测定密度对比试件中每一个密度标准样件一定范围测量范围宜为圆形区域,每个圆形区域像素数宜不少于100个,但不大于整个标准样件图像区域的2/3范围,测定次数不少于5次)的平均CT
GB/35839一2018 数,若使用方法一进行密度测量,推荐使用最小二乘法建立平均CT数和线性衰减系数之间的函数关系;若使用方法二进行密度测量,则推荐使用多项式拟合方法建立平均CT数和标准密度之间的函数关系 7.2.3C'T图像中灰度的变化反映被测物体密度的真实变化而不是伪像由于探测器响应不一致、射线散射、射线硬化等原因,CT图像可能呈现出一定程度的伪像，且伪像往往被误认为是密度变化为确保该密度测量方法的有效性,在进行检测应尽量减少CT伪像和射线硬化引人的误差,测量范围选取应尽量避开受伪像影响的区域,选取的像素应保证是有效的像素,必要时可以采用滤波方法去除无效的像素 7.3密度测量 7.3.1选取与密度标定时采用的同一密度参考样件(最接近待测物质密度的一个密度对比试件),将密度参考样件放在被测物体的待测区域附近与被测物体同时进行CT扫描;或将密度参考样件单独放在与被测物体的待测区域)同一扫描位置,采用与被测物体扫描时相同的工艺参数,对密度对比试件单独进行扫描密度测量的cT扫描工艺条件如试件放置、扫描方式、扫描参数(管电压、管电流、焦点尺寸,滤波 7.3.2 方法、切片厚度、视场直径、扫描矩阵、采样时间等),重建参数等应与密度对比试件标定时的检测条件完全一致 7.3.3考虑到设备自身的稳定性问题在实际检测过程中,根据情况,定期对密度对比试件重新扫描测定密度对比试件cT数的变化.必要时对c数和密度之间的函数关系进行修正,以提高检测准确性 7.3.4从密度参考样件的cT图像中,获取指定区域(指定区域内像素数宜不少于100个且不大于整个标准样件图像区域的2/3)的平均cT密度 7.3.5从被测物体的cT图像中,获取待测区域(区域内像素数宜不少于100个)的平均cT密度若使用方法二进行密度测量,则按式(3)进行归一化得到待测区域的平均cT数 7.3.6根据被测物体的待测区域的平均cT数和已标定的丽数关系,求得该区域平均物质密度 7.3.7重复测量同一均匀材质不同区域至少5次,以5次测得密度的平均值作为此材质的密度值,并计算密度测量的标准偏差 7.3.8若已知被测物质的成分和质量衰减系数,推荐使用方法一进行密度测量检测记录和报告 8 8.1检测记录 8.1.1检测记录应包括工件名称、编号、检测的部位、密度对比试件情况、设备型号、扫描方式、测量方法、扫描工艺、重建参数、图像描述、数据记录、曲线绘制、检测结果以及检测人、审核人、检测日期等 8.1.2图像数据文件中应包含CT设备型号,射线源、探测器、扫描方式、试件编号,图像编号,试件位置、扫描参数、重建参数等内容图像数据应妥善保管在光盘、磁带或硬盘上面,至少应保存五年以上 8.2检测报告检测报告的内容一般应包括:工件名称、编号、检测的部位、密度检测试件情况、设备型号、检测方法,切片位置、切片厚度,重建矩阵、检测结果、检测人、审核人审批人、检测日期、报告日期等
GB/T35839一2018 附录 A 资料性附录) 密度对比试件制作规范基本结构 A.1 密度对比试件是以均质材料为基体(其衰减特性与被测工件密度检测区域周边材料相同或相近)的特定部位插人一系列已知密度的工件样件,且在基体上沿圆周均匀分布,基本结构如图A.所示,其直径以CT系统最大成像直径的2/3为宜密度标件" 体截面4-4 图A.1密度对比试件 A.2设计要求 A.2.1密度对比试件由一系列组分均匀、密度数值稳定、易加工的材料制作的标准样件,密度范围应包含待测材料,且每个标准样件的密度已知 A.2.2每个标准样件应材质均匀,各个标准样件的尺寸规格应相同,密度对比试件高度应为CT切片厚度的3倍以上 A.2.3每个标准样件的密度块需经过严格校准,密度标定精度应高于测量需求精度一个量级,密度块直径不大于基体直径的1/7为宜,CT扫描时应尽量保证密度块安装稳固,且横截面与CT系统转台平面平行 A.2.4粉末类、液体类材料密度对比试件应密封保存 A.3使用要求在密度检测中,密度对比试件的检测条件应与实际被测工件的条件相同,例如将密度对比试件放置在与实际工件相同的壳体内,以使射线衰减条件一致
GB/35839一2018 附录 B 资料性附录典型材料不同能量下质量衰减系数典型材料不同能量下质量衰碱系数M 见表B.1 表B.1典型材料不同能量下质量衰减系数！单位为克每立方厘米光量子能量聚苯高棚硅水硅镍空气 Mev 乙烯玻璃 0.0 20.826.2 34. 13 172.0213.8224.2136.65.04 5.21 2.17 17.l 0.778 0.02 2.7 15.8 0.429 2.24 3.39 4.36 25.5 31.7 33.7 85.50.758 1.12 1.41 4.88 8.1m 29. 0.35 0.371 0.261 0.785 0.03 0.9l4 10.3 10.9 0.04 0.4810.5650.693 2.18 3.61 4.62 4.88 13.8 0.2480.267 0.216 0,43 0.3270.367 0.2060.02250.197 0,.299 0.05 0.435 1.19 1.94 2.52 2,61 7.71 0.06 0.2570.2770.3190.752 1.2 1.52 1.6 4.87 0.1870,02050,186 0,241 0.08 0.1950.201 0.223 0. 0,.59 0.7230.768 2.37 0.167o.01850.173 0.19 0.1 0.1690.17 0.1840,271 0.37 0.4460.462 5,78 0,1550,171 0,164 0,.166 0.147 0.157 0.1250.12 0.2 0.128 0.132 0.159 1.1040.124 0.137 0.132 0.125 0.107 0.l160.112 0.1070.l19 0.115 0.107 0.l 0.3 0.l04 0.l08 0.l04 0.406 0.0948lo.0926lo.0961lo.0908o.0941lo.0978o.09420.233o.09540.106 0.103 0.,0953 0.4 0.5 0.0863l0.08440.08750.0818l0.084 0.0870.08350.1614l0.0868l0.09660.0937 0.0868 0.6 0.07960.0779l0.08060.075lo.07680.0793l0.0762l0.1249l0.08040.08940.0867 0.080 0,8 l0.0699l0.06820,07080.06570.0669lo.06880,06590,0886l0.07060.07850,.076l 0,.0704 0.0628lo.0613o.0634lo.05890.06lo.06150.059lo.0708lo.0635o.07060.06830.0633 1.0 1.5 0,0512l0.050ol0.0517lo.0478lo,04870.,05lo.0479l0.0518lo.05170.05750,056" 0.,051 l0.0431lo.0447o.0417lo.0425lo.0437lo.0419glo.0455lo.0444lo.04930.0476 0.044 0.044 0.036l0.0353l0.0367o.035ol0.0361l0.0373l0.0359l0.0417l0.0358l0.03960.0381 0,036 0.0316l0.0311l0.03240.0318l0.0331lo.0344l0.0332l0.0415l0.03080.034 0.0326 0,031 0.0288l0.0284lo.0297o.0298o.0315o.0329l0.0318l0.0424o.02760.03030.02890.028" 0.0268lo.0266lo.0279lo.0286o,0306l0.,03210.031lo.0436lo.02520.02770,02630.0263 0.0244l0.0244l0.0257lo.0275lo.0299lo.0316lo.03070.0467o.0223l0.02430.022" 0.023" l0 0.02310.02320.0246l0.02730.02990.03190.0310.04960.02050.02220.02060.022
GB/T35839一2018 附录资料性附录) 等效能量计算方法 C.1计算流程 c.1.1将检测参数调设置为最高密度分辨率,使用工业CT对密度对比试件进行检测 c.1.2测定密度对比试件中每一个密度标准样件一定范围(测量范围宜为圆形区域,每个圆形区域像素数宜不少于100个,但不大于整个标准样件图像区域的2/3范围,测定次数不少于5次)的平均CT 数,使用最小二乘法建立平均CT数和线性衰减系数之间的函数关系[式(1] C.1.3将每个样件的密度乘以质量衰减系数获得样件的线性衰减系数4i,分别选取一组能量范围内该范围应包括系统的等效能量)的质量衰减系数计算各个样件的线性衰减系数,即可得到不同能量下每个样件的线性衰减系数 C.1.4使用丽数关系式[式(1)]计算每个样件的线性衰减系数从;,分别计算不同能量下线性衰减系数 A和线性衰减系数之间的相关系数 C.1.5选择相关系数最大值对应的能量作为CT系统的等效能量 C.2 计算实例采用9MeV的工业CT系统对三种物质甲基丙烯酸甲酯(methylm methacrylate,H.CO,四氟乙烯(tetrafluoroethylene,CF)和铝(aluminum,AI)进行密度检测,分别测量三种物质的平均CT数,使用最小二乘法计算出式(1)的系数k,e,使用式()计算出各个物质的线性衰减系数;查表获取3700keV~ 4000keV下各个物质的质量衰减系数并乘以对应的密度获得各个物质的线性衰减系数"g,分别计算不同能量下线性衰减系数"和线性衰减系数"之间的相关系数结果如表C.1: 表C.1C系统等效能量计算表经验线性衰减系数" 物质名称 3900kev CT数 3700keV 3800keV 4000keV 1286 0,0404 0.,0399 0.0393 甲基丙烯酸甲酯 0.0388 四乙娇 2119 0.0670 0.0661 0.0652 0.064" 铝 2756 0.0870 0.0862" 0.0851 0.0843 相关系数 0.9999887 0.9999996 0.9999991 0.9999893 选取最大相关系数对应的能量值3800keV作为系统的等效能量

无损检测工业计算机层析成像（CT）密度测量方法GB/T35839-2018详解

1. 定义

工业计算机层析成像（CT）是一种常用的非破坏性测试技术，可用于检测复杂结构的内部缺陷和材料组成。而无损检测工业计算机层析成像（CT）密度测量方法GB/T35839-2018则是针对该技术在密度测量方面进行的标准化指导。

2. 特点

无损检测工业计算机层析成像（CT）密度测量方法GB/T35839-2018具有以下特点：

精度高：该标准规定了一系列严格的测量要求和参数，能够保证测量结果的高精度。
适用范围广：无损检测工业计算机层析成像（CT）密度测量方法GB/T35839-2018适用于各类材料的密度测量，包括金属、塑料、陶瓷等。
非破坏性：该技术不需要对被测试物体进行破坏性操作，能够保证受检物体的完整性和使用价值。
简便快捷：相比传统的密度测量方法，无损检测工业计算机层析成像（CT）密度测量方法GB/T35839-2018具有检测速度快、操作简单等优点。

3. 应用

无损检测工业计算机层析成像（CT）密度测量方法GB/T35839-2018的应用主要表现在以下几个方面：

质量控制：在制造过程中，可以通过无损检测工业计算机层析成像（CT）密度测量方法GB/T35839-2018对材料进行精确测量，从而保证产品的质量。
缺陷检测：该技术可以非常精确地检测材料内部的缺陷，如裂纹、气孔等，有助于及早发现并解决潜在问题。
材料研究：无损检测工业计算机层析成像（CT）密度测量方法GB/T35839-2018可用于研究材料的组成结构和性能，对材料的开发和改进具有重要意义。

4. 总结

无损检测工业计算机层析成像（CT）密度测量方法GB/T35839-2018是一种非常实用的测试技术，具有高精度、适用范围广、非破坏性和简便快捷等优点。应用该技术可以保证产品质量、发现材料内部缺陷、研究材料性能等方面有着广泛的应用。