芻議復(fù)合材料無損檢測(cè)中的射線檢測(cè)

張文乾

摘要：新型復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣泛，無形中對(duì)復(fù)合材料的無損檢測(cè)和評(píng)價(jià)提出更高的要求，在復(fù)合材料的無損檢測(cè)中，射線檢測(cè)技術(shù)日益成為最重要最可靠的一種手段。本文首先評(píng)述了射線實(shí)時(shí)檢測(cè)成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)軸向斷層掃描成像技術(shù)以及膠片射線照相技術(shù)在無損檢測(cè)中的應(yīng)用狀況，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了復(fù)合材料射線檢測(cè)在將來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：射線檢測(cè)技術(shù);復(fù)合材料;無損檢測(cè)

隨著復(fù)合材料的迅速發(fā)展和極大普及，傳統(tǒng)的無損檢測(cè)方法因在應(yīng)用中存在不確定因素，已經(jīng)越來越不能滿足要求，而近年來射線檢測(cè)技術(shù)得到了不斷的更新，在應(yīng)用上更具直觀性、直接影響性和易存儲(chǔ)性，這些基本特征使得多種射線檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合材料無損檢測(cè)中得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)這些技術(shù)也應(yīng)該不斷進(jìn)行改進(jìn)，譜寫無損檢測(cè)最為有效的發(fā)展前景。

1.射線檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合材料檢測(cè)中的應(yīng)用

1.1射線實(shí)時(shí)檢測(cè)成像技術(shù)的應(yīng)用

射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)的特點(diǎn)是跟隨成像物體的不停變動(dòng)迅速改變電子成像。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需膠片做暗室處理，并可減少曝光時(shí)間，更為重要的是它完全可以在提高圖像的動(dòng)態(tài)范圍之后再做處理，也就是具有更大的寬容性。

目前共有三種運(yùn)用該檢測(cè)系統(tǒng)的方法，一種是應(yīng)用于工業(yè)射線的檢測(cè)系統(tǒng)中;一種是利用微焦點(diǎn)應(yīng)用于電子元器件、生物學(xué)樣品以及小工件的實(shí)時(shí)檢測(cè);還有一種是利用陣列射線應(yīng)用在機(jī)場(chǎng)或車站安全檢查上的實(shí)時(shí)成像檢測(cè)。其中第三種技術(shù)的靈敏度很高，是由具有高分辨力和廣活動(dòng)區(qū)域的非晶硅所構(gòu)成，我國(guó)已把該檢測(cè)技術(shù)作為重點(diǎn)進(jìn)行研究。此成像技術(shù)可以應(yīng)用于產(chǎn)品的在線監(jiān)測(cè)以及裝配線物體的直接快速檢測(cè)，并且可以細(xì)致而又全面地對(duì)裝置內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，具有非常高的檢測(cè)效率。

1.2計(jì)算機(jī)軸向斷層掃描成像技術(shù)的運(yùn)用

計(jì)算機(jī)軸向斷層掃描成像技術(shù)從上世紀(jì)末開始發(fā)展，現(xiàn)階段已經(jīng)成為一種較為先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)。工業(yè)?CT技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，CT系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、機(jī)械掃描系統(tǒng)以及探測(cè)器系統(tǒng)為主要部件，其工作過程具體分為以下幾步：首先進(jìn)行掃描，獲得檢測(cè)物斷層的全面數(shù)據(jù)信息，再應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理重建，最終產(chǎn)生清晰而直觀的圖像影像。

1.3膠片射線照相技術(shù)的運(yùn)用

膠片射線照相技術(shù)的特點(diǎn)是發(fā)出的射線可完全透過被檢測(cè)物，并且能以射線的衰減強(qiáng)度程度精準(zhǔn)獲得被檢測(cè)物及其內(nèi)部缺陷等信息。另外它可以用膠片進(jìn)行記錄，通過顯影做定影處理，從而在膠片上顯現(xiàn)出透視影像，通過影像的識(shí)別做進(jìn)一步評(píng)定。由于這種技術(shù)的工作原理就是先在射線源頭發(fā)射射線，射線再穿過檢測(cè)物體，從而通過反應(yīng)射線的不同強(qiáng)度來判斷檢測(cè)物在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上是否存在缺陷，此時(shí)膠片射線可以進(jìn)行更系統(tǒng)的記錄，并通過顯影與定影進(jìn)行詳細(xì)的處理。通常情況下只要是通過膠片射線照相，被測(cè)物體產(chǎn)生的影像都能顯示在膠片上，我們可以通過影像的識(shí)別全面評(píng)定被測(cè)物體的結(jié)構(gòu)，所以這種技術(shù)使射線檢測(cè)更全面細(xì)致和精準(zhǔn)，因此，在復(fù)合材料無損檢測(cè)的應(yīng)用范圍越來越廣。

2.復(fù)合材料射線檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)

綜上所述，復(fù)合材料制造過程中的無損檢測(cè)中已應(yīng)用了多種射線檢測(cè)技術(shù)，并且檢測(cè)結(jié)果正確率很高。這給復(fù)合材料的生產(chǎn)制造過程中的質(zhì)量控制和復(fù)合材料產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面提供了有力支持，提高了復(fù)合材料產(chǎn)品的使用可靠性，同時(shí)也為利用復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。復(fù)合材料種類的不斷增多和新的生產(chǎn)制備方法的應(yīng)用，為了保證復(fù)合材料產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)無損檢測(cè)的射線檢測(cè)方法提出了新的要求：

2.1X射線與其他檢測(cè)方法相結(jié)合進(jìn)行檢測(cè)

復(fù)合材料產(chǎn)品越來越多，一些重要構(gòu)件也開始使用復(fù)合材料制造，這就需要對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行全面有效的檢測(cè)，應(yīng)將X射線與其他射線檢測(cè)方法相結(jié)合，對(duì)被測(cè)復(fù)合材料進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)，比如Gros等人在對(duì)熱塑碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的沖擊損傷檢測(cè)中，就同時(shí)使用了超聲波C掃描、視覺檢測(cè)、射線檢測(cè)法、紅外線熱成像法、渦流檢測(cè)法和剪應(yīng)力成像法等六種方法。

2.2使用除X射線以外的射線源來進(jìn)行射線檢測(cè)

如Das等人分別使用镅241產(chǎn)生的C射線（59.5keV）和X射線（40～80kV）對(duì)鋁和復(fù)合材料薄部件試樣（諸如剎車片、汽車離合器表面等）的檢測(cè)照片進(jìn)行比較。結(jié)果表明镅241射線源進(jìn)行射線檢測(cè)與低能X射線進(jìn)行檢測(cè)獲得的相近的檢測(cè)照片及檢測(cè)結(jié)果。

2.3不同的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)該不斷進(jìn)行改進(jìn)

為了提高數(shù)字成像質(zhì)量，X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的探測(cè)器應(yīng)該不斷更新;CT應(yīng)該加強(qiáng)研究，采用錐形射線進(jìn)行投射，重建物體三維空間圖像，開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)CT裝置和多幾何多能量CT裝置，發(fā)展針對(duì)不同缺陷的圖像處理技術(shù)，以期能夠?qū)崿F(xiàn)半自動(dòng)甚至于全自動(dòng)的缺陷分析目標(biāo)，完成新突破。

3.結(jié)語

總而言之，近年來由于射線檢測(cè)法的迅速更新和發(fā)展，其應(yīng)用能力和范圍也有很大提高，已經(jīng)當(dāng)之無愧地成為了復(fù)合材料無損檢測(cè)里最直接最有效的方式和手段，同時(shí)我們也看到了它的巨大發(fā)展前景和改善空間，我們期待射線檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

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