GB/T35390-2017
无损检测弹药密度工业计算机层析成像(CT)检测方法
Non-destructivetesting—Testmethodofammunitiondensitybyindustrialcomputedtomography（CT）
- 中国标准分类号（CCS）J04
- 国际标准分类号（ICS）19.100
- 实施日期2018-04-01
- 文件格式PDF
- 文本页数13页
- 文件大小1.65M
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无损检测弹药密度工业计算机层析成像(CT)检测方法
国家标准 GB/T35390一2017 无损检测弹药密度工业计算机 层析成像(CT)检测方法 Non-destructivetesting一Testmethodlofammunitiondensityy industrialcomputedtomographCT 2017-12-29发布 2018-04-01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/35390一2017 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、兵器科学研究院宁波分院、重庆真测科技股份有限公司、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、西北工业集团有 限公司山东特种工业集团有限公司、湖南云箭集团有限公司
本标准主要起草人:谭辉、蔡玉芳、王压、倪培君、卢艳平、段晓礁、沈宽、周日峰、张政、苏志军、 杨大洪、王聪、翟玉兰、姚元祥、黄庆探、高锐运明华
GB/35390一2017 无损检测弹药密度工业计算机 层析成像(CT)检测方法 范围 本标准规定了弹药密度的工业计算机层析成像(CT)检测方法
本标准适用于弹药密度的检测
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
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GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证 GB/T12604.12无损检测术语工业计算机层析成像(CT)检测 GB/T29067无损检测工业计算机层析成像(CT图像测量方法 GB/T29069无损检测工业计算机层析成像(CT)系统性能测试方法 GB/T29070无损检测工业计算机层析成像(CT)检测通用要求 术语和定义 GB/T12604.12界定的术语和定义适用于本文件
基本要求 4.1检测人员 从事弹药密度工业CT定量检测的人员应按照GB/T9445标准要求接受培训和考核,并取得相 4.1.1 应的资格证书,持有不同级别资格的人员只能从事与其资格相应的技术与工作
4.1.2检测人员要具备弹药材料、结构、装药工艺等方面的知识,具有爆炸危险品安全生产和检验有关 上岗资格,并经过工业CT弹药密度检测专门的技术培训
！ 环境条件 4.2.1满足GB/T29070关于环境条件的要求
检测室和控制室防爆,防静电措施满足使用单位要求
4.2.2 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
GB/T35390一2017 4.3.2设备性能 工业CT设备射线源的能量应满足被检弹药的穿透力要求
密度分辨力性能指标应满足实际弹药 密度的检测要求,通常情况下,密度分辨力指标应优于0.5%
4.3.3设备校验 按照GB/T29070规定定期对C'T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,并 推荐采用GB/T29069进行空间分辨力和密度分辨力的测试
在设备安装调试、维修或更换部件后并 在使用前,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制作要求 应针对弹药含壳和不含壳、不同产品、不同密度范围、不同部位,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
4.4.2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方法进 行核查
如发现密度值变化超过一定范围应重新进行校准
5 检测方法 5.1方法概要 通过对弹药进行工业CT扫描,，给出与被扫描截面材料线性衰减系数分布(用cT数表征)相对应 的cT图像
而线性衰减系数与材料密度近似成正比,通过测定CT图像的cT数,实现对弹药密度定 量测试
具体检测采用密度对比法,基本原理是通过测定弹药密度对比试件CT图像中一组密度标样 的CT数,用最小二乘法建立CT数和密度之间的函数关系,测定待测弹药的CT数,求出待测弹药试件 装药的密度
分为密度校准和密度测量两个过程
5.2密度对比试件C密度校准 5.2.1密度校准时宜采用测试系统密度分辨力指标的扫描参数和重建参数
5.2.2在CT图像上的每个密度对比试件中心部位分别选一圆形区域每个圆形区域像素数宜多于 50个,但不大于整个标准试件区域的2/3),测得该区域内每一点的CT密度(r,y),计算该区域的平 均CT密度了
5.2.3选取密度对比试件组中一个密度样件作为密度测量校准的密度参考标样
根据密度参考标样 指定区域的平均C密度
和CT系统设定的比例系数K根据C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密度按式(1)进行归一化处理,获得该区域 内的平均CT数A: -五×K 从=" 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;
GB/35390一2017 ！
-密度参考标样指定区域的平均CT密度; K -CT系统设定的比例系数
5.2.4利用各个密度对比试件指定区域的平均CT数和该标准试件已知的密度p,采用多项式拟合 校准平均CT数与物质密度p之间的关系式:p=f(p),推荐采用三次多项式拟合
5.3弹药密度测量 5.3.1选取与密度校准时采用的同一密度参考标样,将密度参考标样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;或将密度参考标样单独放在(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
5.3.2从密度参考标样的CT图像中,获取指定区域(指定区域内像素数宜多于50个且不大于整个标 准试件区域的2/3)的平均cT密度了
5.3.3从被测物体的CT图像中,获取弹药待测区域(区域内像素数宜多于50个)的平均CT密度a -化得到弹药待测区域的平均cT数了
按式2)进行归 出-
2 “×K 'o=" f 式中 弹药待测区域的平均cT数 "山 了
弹药待测区域的平均CT密度; ，
密度参考标样的指定区域的平均cT密度 C系统设定的比例系数(与5.2.3中密度测量校准时的K取相同值). 5.3.4根据被测物体的待测区域的平均cT数和已校准的函数关系,求得该区域平均物质密度
5.3.5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
检测准备 6 6.1弹药特性分析 6.1.1检测前应详细了解被检弹药的形状、结构、材料、重量、装药工艺、密度分布范围、检测精度等要 求,确保CT设备满足被检弹药的密度检测要求
6.1.2检测前应考虑检测部位射线最大等效钢穿透厚度,以保证射线能够完全穿透被检弹药
不同类 型弹药等效钢测量参见附录B. 6.2扫描参数确定 6.2.1密度校准与密度测量过程的射线衰减条件与扫描参数均保持一致,且使得射线的衰减率在 60%一80%之间为宜 6.2.2扫描视场以工件旋转直径占扫描视场的2/3为宜
6.2.3弹药放置如图1所示
弹药放大倍数M由式(3)定义 SDD M= SOD 式中: SDD -射线源焦点到中心探测器的距离,单位为毫米(nm mm SOD -射线源焦点到旋转中心的距离,单位为毫米(mm).
GB/T35390一2017 图1cCT扫描几何示意图 弹药的最佳放大倍数M,由式()确定" M=1十 式中 射线源焦点尺寸,单位为毫米(mm).: 探测器有效宽度,单位为毫米(mm). 6.2.4在检测时间允许的情况下,选择的采样点总数应足够多，一般不少于512×512
具体应用中,采 样点数的大小应根据弹药及探测器的实际情况用试验的方法进行优选， 6.2.5在检测时间允许及积分器输出不饱和的情况下,选择的积分时间宜足够长,使弹药均匀区域的 cT图像具有较小的标准偏差
具体应用中,积分时间的大小应根据弹药及探测器的实际情况用试验 的方法进行优选 6.2.6尽可能选择较大的切片厚度以提高检测的信噪比
切片间距、切片范围和数量根据弹药具体 密度测试要求确定
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
重建范围应大于检测弹药断面,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根据需要选取灰度、彩色,放大等图像显示方式
通过窗宽/窗位调整,使得图像便于观察
6.3.3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
检测工艺规程 7.1CT密度校准 7.1.1用密度对比试件对工业CT设备进行密度校准
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
密度参考标样旋转轴应与扫描切片平面垂直,切片位置宜在密度标样 厚度的1/2处
通过工艺参数的优选,降低图像噪声,得到CT扫描图像
7.1.2测定密度对比试件中每一个密度标样一定范围测量范围为圆形区域,2/3标样直径范围)的平 均CT数,根据5.2建立平均CT数和标准密度之间的函数关系
GB/35390一2017 7.2弹药检测 7.2.1弹药密度检测的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、 滤波方法、切片厚度,视场直径、扫描矩阵,采样时间等),重建参数等与密度对比试件校准时的检测条件 应保持一致
7.2.2CT数与密度的函数关系建议根据设备使用情况及需要进行定期或不定期的校准,对数据测量 的准确性有利
7.3弹药密度测量 7.3.1在弹药CT扫描图像上,选取一定区域求平均CT数
选取的位置、测量范围等与密度校准时的 测量条件应基本一致
根据5.3建立平均CT数和标准密度之间的函数关系,计算弹药密度
7.3.2 7.4密度分布分析 根据弹药感兴趣区城形状,选择相适宜的区域形状进行密度分布分析
密度分布区域类型参见附 记录和报告 8.1记录 8.1.1检测记录应包括弹药类型、编号、检测的部位、密度对比试件情况、设备型号、扫描方式,校准方 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5年以上
8.2报告 检测报告的内容一般应包括弹药类型、编号、检测部位、密度对比试件情况、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/T35390一2017 附 录 A 资料性附录) 弹药密度对比试件 基本结构 A.1 弹药密度对比试件是在采用均质材料(其衰减碱特性与弹药相同或相近)制作的基体上沿圆周均布一 系列弹药密度标样的组件,标样数量应不少于6个,基本结构如图A.I所示
密度 标件 基体 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、易加工的弹药密度标样制作而成,密度范围涵 盖被检测弹药的密度,且每个标样经计量后密度已知
密度标样应材质均匀,尺寸规格相同,高度应为 CT切片厚度的3倍以上
A.2.2密度标样圆柱直径应确保其cT切片图像的像素数量不少于100. A.2.3密度标样嵌人一圆柱基体内,基体射线衰减特性与弹药相同或相近,直径为弹药被检测部位的 内径,高度应为CT切片厚度的3倍以上
A.3使用要求 在弹药密度检测中,弹药密度对比试件外面应套上与弹药被检测部位相同材料和厚度的外壳,确保 射线衰减条件一致
GB/35390一2017 附录 B 资料性附录 弹药最大等效钢穿透厚度 单支弹药 B.1 单支弹药检测时,最大等效钢穿透厚度的测量参考图B.1,检测部位射线最大等效钢穿透厚度T 计算如式(B.1
壳体 弹药 ---- 图B.1单支弹药最大等效钢穿透厚度 T..-m[r义",(D一D)×"十D又4 (B.1 pa pe Pe- 式中: T -壳体弦长,丁=、D=一D; 外壳密度(高能射线情况下,单位为g/em')或者线吸收系数(低能射线情况下); n -标准钢密度(高能射线情况下,单位为g/em')或者线吸收系数(低能射线情况下); pe 弹药密度(高能射线情况下,单位为g/enm')或者线吸收系数(低能射线情况下)
o. B.2多支弹药 多支弹药同时检测时,其最大等效钢穿透厚度测量参考图B.2,检测部位射线最大等效钢穿透厚度 T,计算如式(B.2).
GB/T35390一2017 壳体 弹药 图B.2多支弹药最大等效钢穿透厚度的计算 D一D.)×丝十D×丝 Tm,=maxT十T × lD一Dan)×"十Dx A] A 0 0 pn (B.2 式中 T -弹药1壳体弦长,T=、D一D; T -弹药2壳体弦长,T=、D=一D; 外壳密度(高能射线情况下,单位为g/em)或者线吸收系数低能射线情况下); p 标准钢密度(高能射线情况下,单位为g/em)或者线吸收系数低能射线情况下); pe 弹药密度(高能射线情况下,单位为g/em')或者线吸收系数(低能射线情况下)
o1
GB/35390一2017 录 附 C 资料性附录 弹药密度分布区域分类 区域分类 C.1 密度分布用于描述CT图像中感兴趣区域的密度变化情况
通常用于统计密度分布的区域有线型 和区域两类
c.2线型分布 线型分布通常有直线型和圆弧型,分别如图C.1、图C.2,可以是单条线,也可以是"条线(n>1)的 平均值
即直线上每一点的密度值为垂直于直线方向长度为2×Ad线段上点的平均密度值,如图C.1 所示,圆弧上每一点的密度值为垂直于圆弧法线方向长度为公r线段上点的平均密度值,如图C.2 所示
图c.1直线型密度分布统计 图c.2弧线型密度分布统计
GB/T35390一2017 C.3 区域型分布 区域型分布常用的有两种,矩阵区域平均和扇形区域平均分布,分别如图C.3,图C.4所示
图C.3 中a,b分别代表统计子区域的宽度和长度(单位为像素),,b值根据需要选取
图C.4中,R为成像区 域半径,厂为密度分布区域半径,且1
无损检测弹药密度工业计算机层析成像(CT)检测方法GB/T35390-2017
弹药密度是指单位体积弹药质量。在兵器装备制造和使用过程中，弹药密度是一个重要的物理参数。因此，弹药密度检测具有十分重要的实际意义。
目前，弹药密度检测主要有两种方法：直接法和间接法。其中，直接法主要依靠一些物理设备或仪器直接测量弹药体积和质量，并计算出弹药密度，但此方法会对弹药造成损伤。而间接法主要通过测量弹药的一些相关参数，如尺寸、重量、速度等，然后采用数学方法计算出弹药密度。
而工业计算机层析成像(CT)检测方法，正是一种非破坏性、高效准确的弹药密度检测技术。
GB/T35390-2017标准是我国针对弹药密度检测领域的一项重要标准，该标准规定了无损检测弹药密度工业计算机层析成像(CT)检测方法，该方法能够精确测量弹药体积、质量等参数，并计算出弹药密度，同时避免了弹药在检测过程中的任何损伤。
该方法利用X射线或γ射线作为探测源，将弹药样品置于旋转的平台上，通过旋转平台和探测器的移动来获取弹药内部的各个截面图像，再通过计算机处理和分析，得到弹药的密度分布图像和三维显示图像。
相比于传统的直接法和间接法，工业计算机层析成像(CT)检测方法具有非破坏性、高效准确、操作简便等优点，在弹药密度检测领域有着广泛的应用前景。
