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1、射线照相质量的影响因素射线照相质量的影响因素浙江省特种设备检验研究院浙江省特种设备检验研究院-叶宇峰叶宇峰2013年年3月月8日日第三章的主要内容第三章的主要内容一、射线照相灵敏度的影响因素一、射线照相灵敏度的影响因素1、基本概念及相关定义、基本概念及相关定义2、射线照相、射线照相-对比度对比度D3、射线照相、射线照相-清晰度清晰度U4、射线照相、射线照相-颗粒度颗粒度D二、灵敏度和缺陷检出的有关研究二、灵敏度和缺陷检出的有关研究1、最小可见对比度最小可见对比度Dmin Dmin 2、底片黑度与灵敏度、底片黑度与灵敏度3、缺陷检出试验、缺陷检出试验4、几何因素对小缺陷对比度的影响、几何因素对小

2、缺陷对比度的影响5、不同缺陷的灵敏度关系式、不同缺陷的灵敏度关系式6、裂纹检出的研究裂纹检出的研究7、信噪比、信噪比一、基本概念及相关定义一、基本概念及相关定义1、射线照相灵敏度：、射线照相灵敏度：从定量方面来说，是指在射线底片上可以观察到的最小缺陷尺寸或最小细节尺寸。从定性方面来说，是指发现和识别细小影像的难易程度。2、绝对灵敏度：、绝对灵敏度：在射线照相底片上所能发现的沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸。3、相对灵敏度：、相对灵敏度：能发现的沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸与射线透照厚度的百分比。4、像质计：、像质计：(1)为便于定量评价射线照相灵敏度，常用与被检工件或焊缝的厚度有一定百分比关系

3、的人工结构，如金属丝、孔、槽等组成所谓透度计。像质计（像质指示器，透度计）是测定射线照片的射线照相灵敏度的器件，根据在底片上显示的像质计的影像，可以判断底片影像的质量，并可评定透照技术、胶片暗室处理情况、缺陷检验能力等。(2)最广泛使用的像质计主要是三种：丝型像质计、阶梯孔型像质计、平板孔型像质计，此外还有槽型像质计和双丝像质计等。像质计应用与被检验工件相同或对射线吸收性能相似的材料制做。各种像质计设计了自己特定的结构和细节形式，规定了自己的测定射线照相灵敏度的方法 我国相关检测标准对像质计的选用：我国相关检测标准对像质计的选用：JB/T 4730-2005标准标准3.6条：底片影像质量采用线

4、型像质计测定。线型像质计的型号和规格应符合JB/T 7902-1995线型像质计的规定，未包含的应符合HB 7684-2000射线照相用线型像质计的有关规定（增加了17号0.100mm，18号0.063mm）。SY/T 4109-2005石油天然气钢质管道无损检测、GB/T 12605-2008无损检测 金属管道熔化焊环向对接接头射线照相检测方法等标准与JB/T 4730-2005标准基本一致。GB3323-2005标准：影像质量应使用JB/T 7902线型像质计或EN 462-1射线照相影像质量及EN 462-2所规定的像质计来验证和评定。（采用线型像质计和孔型像质计）5、像质计灵敏度：、像

5、质计灵敏度：作为底片影像质量的监测工具，由此得到灵敏度称为像质计灵敏度。线型像质计的相对灵敏度：K=dmin/TA100%平板孔型像质计的等效像质计灵敏度：式中：-透照厚度，T-像质计厚度，h-像质计孔径。为什么说像质计灵敏度不能等于缺陷灵敏度？为什么说像质计灵敏度不能等于缺陷灵敏度？1）像质计灵敏度是评价射线照相技术质量的一种手段。一般来说，像质计灵敏度和缺陷检测灵敏度之间不能划等号，后者的情况要复杂得多，是缺陷自身几何形状、吸收系数、位置及取向角度的复合函数。虽然人们设计了各种型式的像质计，但到目前为止，还没有一种完美的像质计，能恰当反映射线照相技术对各种自然缺陷的检测能力。2）但像质计灵

6、敏度的提高，表示底片像质水平也相应提高，因而也能间接地反映出射线照相相对于最小自然缺陷检出能力的提高对裂纹、未熔合之类方向性很强的面积型缺陷，即使底片上显示的像质计灵敏度很高，黑度、不清晰度均符合标准要求，有时也有难于检出甚至完全不能检出的情况。面积型缺陷检出灵敏度与像质计灵敏度存在着较大差异。造成这种差异的影响因素很多，例如焦点尺寸等几何因素的影响，射线透照方向与缺陷平面有一定的夹角而造成透照厚度差减小的影响等。要提高此类缺陷的检出率，就必须很好考虑透照方向及其他有助于提高缺陷检出灵敏度的措施。缺陷检出率与哪些因素有关？缺陷检出率与哪些因素有关？（1）底片像质计灵敏度；（2）工艺参数选择的正

7、确性（透照方向、焦距、射线源种类等）；（3）良好的观片条件；（4）评片人员的判断能力。射线照相灵敏度是射线照相对比度(小缺陷或细节与其周围背景的黑度差)，不清晰度(影像轮廓边缘黑度过渡区的宽度)，颗粒度(影像黑度的不均匀程度)三大要素三大要素的综合结果，而三大要素又分别受到不同因素的影响。黑度是射线照相影像质量的基础。二、影响射线照相灵敏度的因素射线照相对比度D射线照相不清晰度U射线照相颗粒度D主因对比度胶片对比度几何不清晰度固有不清晰度取决于：1）缺陷造成的透照厚度差T（缺陷高度、透照方向）2）射线的质（或、KV、MeV)3）散射比n=Is/Ip取决于：1)胶片类型（或梯度G）2）显影条件（

8、配方、时间、活度、温度、搅动）3）底片黑度D取决于：1）焦点尺寸df2）焦点到工件表面距离L13）工件表面至胶片距离 L2取决于：1）射线的质（或、KV、MeV)2）增感屏种类（Pb、Au、Sb等）3）屏一片贴紧程度取决于：1）胶片系统（胶片型号、增感屏、冲洗条件）2）射线的质（或、KV、MeV)3）曝光量（It）和底片黑度DnTII1EDGlg )1(G434.0nTD22igUUUbFbdUfg79.00013.0kVUi21121)(NiiDNDD三、射线照相对比度1、射线照相对比度：如果工件中存在厚度差，那么射线穿透工件后，不同厚度部位的透过射线的强度就不同，曝光后经暗室处理得到的底片

9、上不同部位就会产生不同的黑度，射线照相底片上的影像就是由不同黑度的阴影构成的，阴影和背景的黑度差使得影像能够被观察和识别。我们把底片上某一小区域和相邻区域的黑度差称为底片对比度，又叫作底底片反差片反差。射线强度差异是底片产生对比度的根本原因，所以把I/I称为主因对比度。2、底片对比度越大，影像越容易被观察到和识别清楚。3、为检出较小的缺陷，获得较高的灵敏度，就必须设法提高底片对比度。但在提高对比度的同时，也会产生一些不利后果，例如试件能被检出的厚度范围减小（厚度宽容度 ），底片上的有效评定区域缩小，曝光时间延长，检测速度下降，检测成本增大等等。4、射线照相对比度公式推导：主因对比度公式：式中：

10、I因试件中存在厚度为T的缺陷而引起的一次透射射线强度之差(I=I pIp)；I无缺陷处的射线总强度，包括一次透射射线和散射线(I=I p+I s)；试件材料的线衰减系数；T缺陷在射线透照方向上的尺寸；n散射比，散射线强度与一次透射射线强度之比(n=I s/I p)公式的导出是从以下三个假设为基本前提：(1)试件中缺陷厚度相对于试件厚度来说很小(TT)，且缺陷中充满空气，其衰减系数忽略不计。(2)缺陷的存在不影响到达胶片的散射线量(IsIs)(3)缺陷的存在不影响散射比(nn)nTII14、射线照相对比度公式推导：I(1+n)I0eT IpI0e-T IpI0e-(TT)-T IIp-IpI0e

11、-T(e(-)T-1)而e(-)T可展为级数 e(-)T-1=1+（-)T+近似取级数前两项代入(5)，得：如果缺陷介质的值与相比极小，则可以忽略(例如为钢的衰减系数，而为空气的衰减系数)，可写作：nTII1nTII1)(胶片对比度公式：胶片的梯度即胶片对不同曝光量在底片上映出不同黑度差别的固有能力。可用胶片特性曲线上某一点切线的斜率表示。此斜率称为胶片梯度G或称为胶片反差系数。胶片特性曲线中某点的胶片梯度为：由于特性曲线上各点的G值不同，所以常用特性曲线上两点连线的斜率来表示称为胶片的平均梯度 或平均反差系数。所以胶片 对比度公式为：射线照相对比度公式：由近似公式ln(1+x)x，得：将主因

12、对比度公式 代人得 10ln)1ln()1lg(lglglglg)lg(lglg12121212IIGIIGIIIGIIGtItIGEEGEEGEGDIIGIIGD*434.03.2nTII1)1(*G*434.0nTD 射线底片的对比度D是主因对比度 和胶片对比度G共同作用的结果。主因对比度是构成底片对比度的根本原因。胶片对比度可以看作是主因对比度的放大系数，(通常这个系数为38)。)1(G434.0nTD5、射线照相对比度的影响因素A.影响主因对比度的因素：厚度差厚度差T、衰减系数、衰减系数、散射比、散射比n 1）T与缺陷尺寸有关，某些情况下还与透照方向有关。缺陷高度：高度、线状缺陷截面宽

13、度、点状体积 缺陷形状：圆形、三角形、平面形 5、射线照相对比度的影响因素2）T与缺陷尺寸有关，某些情况下还与透照方向有关。对于试件中具体存在的缺陷，它的几何尺寸是一定的，但在不同方向上形成的厚度差可能不同，对于具有方向性的面积型缺陷，如裂纹、未熔合等，透照方向与T的关系特别明显，为提高照相对比度，就必须考虑选择适当的透照方向或控制一定的透照角度，以求得到较大的T。例如，为检出坡口未熔合，往往选择沿坡口的透照方向，为保证裂纹的检出率，就必须控制射线束与工件表面法线的角度不得过大。3）衰减系数与试件材质和射线能量有关。A.源的种类：X射线（连续谱）和射线（线状谱）的差异 B.能量 D 在试件材质

14、给定的情况下，透照的射线能量越低，线质越软，值越大，在保证射线穿透力的前提下，选择能量较低的射线进行照相，是增大对比度的常用方法。同时带来问题是曝光时间增加。C.工件材质和缺陷内含物12：取决于物质原子序数和密度：12 D 4）减小散射比n可以提高对比度。n的相关因素（源的种类、射线的能量、工件材质、工件形状、散射线屏蔽）A.源的种类：X射线、高能X射线和射线的差异；B.射线能量：能量与透照厚度；C.工件材质：钢与轻金属；D.工件形状：大厚度差工件、厚而窄的工件、有余高的焊缝；E.散射线屏蔽措施:因此透照时就必须采取有效措施控制和屏蔽散射线，如使用铅窗口与铅屏蔽，这些也将降低工作效率，使曝光时

15、间延长。B.影响胶片对比度的因素:胶片种类、底片黑度，显影条件胶片种类、底片黑度，显影条件 1)不同类型的胶片具有不同的梯度 通常，非增感胶片的梯度比增感型胶片的梯度大。非增感型胶片中，不同种类的胶片有时梯度也不一样，要想提高对比度，可以选择梯度较大的胶片。（梯度：T1T2T3T4）若要增大G值，可选用G值更高的微粒胶片；由于非增感胶片G值和黑度成正比，也可通过提高底片黑度增大G值。但高G值的微粒胶片感光速度往往较慢，需要增大曝光时间，提高黑度也需要增加曝光时间，此外，黑度的提高会增加最小可见对比度Dmin，对灵敏度产生不利影响。2)胶片梯度随黑度的增加而增大，为保证对比度，常对底片的最小黑度

16、提出限制。为增大对比度，射线照相底片往往取较大的黑度值。JB/T 4730-2005标准标准规定：规定：A级:1.5D4.0；AB级:2.0D4.0；B级:2.3D4.0。标准中规定底片黑度上下限是为了保证底片具有较高的对比度D和较小的识别界限对比度Dmin，从而得到较高的灵敏度。3)3)显影条件的变化可以显著改变胶片特性曲线的形显影条件的变化可以显著改变胶片特性曲线的形状，显影配方、显影时间、温度以及显影液活度状，显影配方、显影时间、温度以及显影液活度都会影响胶片的梯度。都会影响胶片的梯度。显影时间延长，黑度和反差增加，但影像颗粒度和灰雾度也增大；显影时间过短，将导致黑度和反差不足。温度高时

17、对苯二酚显影能力增强。其结果使影像反差增大，同时灰雾也增大，颗粒变粗，此时药膜松软，容易划伤或脱落，温度低时对苯二酚显影能力减弱，此时显影主要靠米吐尔作用，因此反差降低。显影液的活性取决于显影剂的种类和浓度以及显影液的PH值。显影液在使用过程中，显影剂浓度逐渐减少，显影剂氧化物逐渐增加，PH值逐渐降低，溶液中卤化物离子逐渐增加，将导致显影作用减弱，活性降低，这种现象称为显影液老化。使用老化的显影液，显影速度变慢，反差减小，灰雾增大。C.小缺陷来说，射线照相的几何条件也会影响其影像对比度。1）所谓小缺陷，是指横向尺寸(垂直于射线束方向的尺寸)远小于射线源的焦点尺寸的缺陷，包括小的点状缺陷和细的线

18、状缺陷。2）影响对比度的照相几何条件主要是：射线源尺寸df，（如何计算？JB/T 4730附录附录E）源到缺陷的距离L1 缺陷到胶片的距离L2。解释：正常情况下，底片上缺陷影像由本影和半影组成(图3.3a)，但随着df的增大或L2的增大，或L1的减小，缺陷影像的本影区域将缩小，半影区域将扩大，图3.3b表示一种临界状态，即本影缩小为一个点；如果进一步增大df，L2或缩小L1，则情况如图3.3c所示，缺陷的本影将消失，其影像只由半影构成，对比度将显著下降。几何条件对小缺陷影像对比度的影响可以用系数来修正，考虑几何条件影响的小缺陷影像对比度公式就变为 D0.434*G*T/(1+n)4.几何因素对

19、小缺陷对比度的影响a对比度修正系数b像质计金属丝的值的推导 到达胶片上P点的射线会通过金属丝截面abcd部分，现认为射线近似通过a1b1c1d1部分，并假设焦点尺寸f范围内各点发出的射线强度是相同的。设金属丝直径为d，金属丝圆截面中心为O，b2d2平行于射线中心线，且相隔距离为x，则b2d2 之长度d可由下式给出：d(d242)1/2 连接胶片上的P点与焦点两端，设两直线与以O点为原点的横轴分别交于x1和x2，则x1和x2之间的距离d可用下式表示：ddfL2/(L1+L2)d在d之间的数值是有变化的 射线底片的对比度D与厚度差T成正比，但对胶片上P点起作用的厚度差不应是金属丝直径d，而应为d在

20、 d之间的平均值dm，dm由下式给出：当1和2分别为 时，dm值最大，此时dm与d的比值，就是与焦点尺寸和透照几何条件有关的对比度修正系数。值由下式确定：当dd时 当dd时 当d/d1 时，值将急剧减小。因此，计算像质计金属丝的照相对比度公式应写为：D0.434Gd/(1+n)由以上推导过程可知，决定d的三个参数，即焦点尺寸df，焦点到缺陷距离L1，缺陷到胶片距离L2就是影响对比度的几何因素。三项几何因素对小缺陷影像对比度的影响见图3.17，由图中可以看出，随着df的增大，小缺陷影像发生变化：对比度降低，横向尺寸变宽，边界变模糊，如果不是df增大，而是L1减小，或是L2增大，也会得到相同的结果

21、。实际影响小缺陷对比度的因素不止以上三项，缺陷截面形状F，缺陷宽度W也可归结为影响对比度的几何因素。【例题1】从射线照相底片上测得缺陷处的黑度为3.5，无缺陷处的黑度为3，已知n=2，=3cm-1，在1到4的黑度范围内=4，忽略缺陷对射线的吸收，求缺陷的高度为多少？解：由 得：【例题2】透照厚度为18mm的钢焊缝，有气孔和无气孔部位的底片黑度分别为1.1和1.0，若延长曝光时间后，无气孔部位的底片黑度增大到1.4，问此时有气孔部位的底片黑度为多少？（设黑度0.52.5范围内，胶片反差系数与黑度D成正比增加。）解：代入：Dx=1.54【例题3】板厚20mm的试件上有一条线切割槽，宽0.2mm，深

22、2mm，第一次采用垂直透照，射线与线切割槽高度方向平行，所得到底片上的影象D1=0.18，第二次采用倾斜透照，射线与槽高度方向夹角为10，求第二次透照线切割槽的影象对比度D2？（假设焦点尺寸对照相对比度无影响，两次透照射线能量相同，胶片相同，底片相同，散射比无变化）解：根据已知条件 1=2;G1=G2;n1=n2;=1;T1=2mm 由公式 得 四、射线照相不清晰度四、射线照相不清晰度 1.射线照相的不清晰度U:定义：在实际上底片上的黑度变化并不是突变的，试件的“阶边”影象是模糊的，影象的黑度变化如图中(b)或(c)所示，存在着一个黑度过渡区，把黑度在该区域的变化绘成曲线，称之为“黑度分布曲线

23、”或“不清晰度曲线”，很明显，黑度变化区域的宽度越大，影象的轮廓就越模糊，所以该黑度变化区域的宽度就定义为射线照相的不清晰度U2.构成射线照相不清晰度主要是两方面因素：1）由于射源有一定尺寸而引起的几何不清晰度Ug,其中Ug构成黑度过渡区的直线部分。2）由于电子在胶片乳剂中散射而引起的固有不清晰度Ui，Ui使黑度过渡区产生趾部和肩部。3)底片上总不清晰度U是Ug和Ui的综合结果 4）其他已经忽略的因素：实际照相中试件或射源移动，屏一胶片接触不良等偶然因素，使用盐类增感屏荧光散射引起的屏不清晰度。2/122)(igUUU3.几何不清晰度Ug1）定义及产生原因：由于X射线管焦点或射线源都有一定尺寸

24、，所以透照工件时，工件表面轮廓或工件中的缺陷在底片上的影象的边缘会产生一定宽度的半影，半影的宽度就是几何不清晰度Ug2）Ug的数值可用下式计算 式中：df焦点尺寸；F焦点至胶片距离；b缺陷至胶片距离。bFbdUfg3）通常技术标准中所规定的射线照相必须满足的几何不清晰度。是指工件中可能产生的最大几何不清晰度Ugmax，相当于射源侧表面缺陷或射源侧放置的像质计金属丝所产生的几何不清晰度(图3.6)，其计算公式为 式中：L1焦点至工件表面的距离；L2工件表面至胶片的距离 1222maxLLdLFLdUffgJB/T4730标准对射线源至工件表面的距离的规定：标准对射线源至工件表面的距离的规定：几何

25、几何不清晰度不清晰度的影响因素的影响因素 几何不清晰度与焦点尺寸和工件厚度成正比，而与焦点至工件表面的距离成反比。在焦点尺寸和工件厚度给定的情况下，为获得较小的Ug值，透照时就需要取较大的焦距F，但由于射线强度与距离平方成反比，如果要保证底片黑度不变，在增大焦距的同时就必须延长曝光时间或提高管电压，所以对此要综合权衡考虑。实际照相中，底片上各点的实际照相中，底片上各点的Ug值是否变化？有何值是否变化？有何规律？规律？使用X射线照相时，由于透照场中不同位置上的焦点尺寸不同，阴极一侧的焦点尺寸较大，因此相应位置上的几何不清晰度也较大。实际上，由于照射场内光学焦点从阴极到阳极一侧都是变化的，因此，即

26、使是纵焊缝(平板)照相，底片上各点的Ug值也是不同的。而环焊缝(曲面)照相，由于距离、厚度的变化，故底片的上各点的Ug值的变化更大、更复杂。【例题1】用3*3mm Ir92源内透中心法透照内径1200mm，壁厚38mm的容器对接双面焊环焊缝，求Ug。解：TA=38+4=42mm；（对接双面焊考虑双面余高）df=3mm；L2=Di/2=600mm【例题2】用4*4mmIr92源内透照50mm厚的双面对接焊缝，欲使Ug0.2mm，求射源至胶片最小距离？解：df=4mm；TA=50+4=54mm4.固有不清晰度固有不清晰度Ui 1)产生原因及定义：固有不清晰度是由于照射到胶片上的射线在乳剂层中激发出

27、的电子的散射而产生的。固有不清晰度大小就是散射电子在胶片乳剂层中作用的平均距离。2）固有不清晰度的经验公式：（100400KV）79.00013.0kVUi3）固有不清晰度与射线能量的关系 Ui随射线能量的提高而连续递增，在低能区，Ui增大速率较慢，但在高能区，Ui增大速率较快。射线能量（MeV或管电压）对Ui的影响300KV：Ui=0.12mmIr192：Ui=0.17mmCo60：Ui=0.35mm2MV：Ui=0.32mm8MV：Ui=0.60mm4）固有不清晰度的其他影响因素 增感屏的材料种类材料种类、厚度厚度以及使用情况使用情况都会影响固有不清晰度：锅炉压力容器射线照相通常使用的金属

28、增感屏能吸收射线能量，发射出电子，作用于胶片的卤化银，增加感光，由增感屏发射出的电子，在乳剂层中也有一定的射程，同样产生固有不清晰度。a.在中低能量射线照相中，使用铅增感屏的底片比不使用铅增感屏的底片的固有不清晰度有所增大；b.随着铅增感屏厚度的变化，固有不清晰度也将有所改变；c.在射线和高能X射线照相中，使用铜、钽、钨制作的增感屏可以得到比铅屏更小的固有不清晰度；d.在使用增感屏时，如果屏与胶片贴合得不紧，留有间隙，将使固有不清晰度明显增大。解释：由屏发射出的电子脱离屏表面后，如果未立即进入胶片乳剂层，而是在空气中经过一段距离后再进入乳剂层，那么，由于电子通过空气时的动能损失较小，其总的作用

29、距离将大于那些完全在乳剂层中穿行的电子的作用距离。因此导致固有不清晰度增大。结果：前后屏与胶片不贴紧影响前屏与胶片不贴紧影响后屏与胶片不贴紧影响。前屏与胶片间隙0.1mm，Ui增加一倍e.射线照相的固有不清晰度可采用铂一钨双丝象质计测定。双丝型像质计 双丝型像质计是一种特殊的像质计，它的基本结构是一系列的丝对（分为圆形截面和矩形截面两种），像质计中的丝对由直径相等、丝的间距等于丝的直径的两根丝组成，这样的一系列不同直径的丝对按一定间距封装起来、并加上适当的标记构成了双丝型像质计。丝的材料应是钨等对射线具有高吸收特性的物质，丝径的值和允许的偏差都有严格的规定。表2-15列出的是ASTM E 20

30、0298中关于丝形截面的双丝像质计的尺寸和对应的不清晰度值。Ug和Ui的关系以及对照相质量的影响1）射线照相中，通常主要考虑的是几何不清晰度Ug和固有不清晰度Ui，两者共同作用形成的总的不清晰度U。2）由于U是Ug和Ui的综合结果，提高清晰度效果显著的方法是设法减小Ug和Ui中较大的一个，而不是较小的一个。如，当Ui值远小于Ug值时，再进一步减小Ui值，以期望减小U，其效果是不显著的。3）在X射线照相中，Ui值很小，影响照相清晰度的决定因素是Ug值。4）在Co60、Cs137及Ir192射线照相中，Ui值较大，对照相清晰度有显著影响，为提高清晰度，宜尽量减小Ug，使之不超过Ui值。考虑提高对细

31、小裂纹的检出率宜选择Ug=Ui的条件，必要时可取Ug=Ui/2的透照条件。2/122)(igUUU【例题1】透照板厚为40mm的双面焊对接焊缝，焦距600mmX射线机焦点尺寸2*2mm，照相几何不清晰度Ug为多少？如透照管电压为300KV，又已知固有不清晰度Ui与管电压千伏值V的关系为Ui=0.0013V0.79，试计算固有不清晰度Ui值，并计算出总的不清晰度U值为多少？解解：（1）Ug=df*TA/(F-TA)=2*(40+4)/600-(40+4)=0.158mm（2）Ui=0.0013V0.79=0.0013*3000.79=0.0013*90.56=0.118mm（3）U=【例题2】透

32、照板厚为34mm的双面焊对接焊缝，射源尺寸为2*2mm，焦距600mm，透照管电压280KV，试计算（1）透度计放射源侧时的影像几何不清晰度和总的不清晰度。（2）透度计放胶片侧时的影像几何不清晰度和总的不清晰度（设固有不清晰度Ui与管电压千伏值V的关系为Ui=0.0013V0.79；透度计放胶片侧时，设透度计至胶片距离L2=1mm）。解：由已知条件得出 b=34+4=38mm；F=600mm；df=2mm （1）Ui=0.0013V0.79=0.00132800.79=0.111 Ug=df*b/(F-b)=2*38/(600-38)=0.135 U=（2）由以上已求得Ui=0.111，透度计

33、放胶片侧时：b=1mm 则Ug=df*b/(F-b)=2*1/(600-1)=0.00334 U=U=Ui五、射线照相颗粒度五、射线照相颗粒度1.颗粒性：颗粒性：指均匀曝光的射线底片上、影象黑度分布不均匀的视觉印象。对受到高能量射线照射的快速胶片来说，不用放大镜，颗粒性就很明显；而对受低能量射线照射的慢速胶片来说说，可能要经中度放大才能使颗粒性明显。2.颗粒度：颗粒度：是根据测微光密度计测出的数据、按一定方法求出的所谓底片黑度涨落的客观量值。用仪器测定各影像不均匀引起的透射光强变化，其测定结果称为颗粒度。由于颗粒度大小是随机分布的，所以颗粒度一般采用均方根离差来表示。目前较通用的方法是用直径2

34、4微米的扫描孔测定颗粒度。21121)(NiiDNDD 颗粒性心理颗粒性照相质量主观评价法 颗粒度显微密度计照相质量客观评价法3.颗粒性产生的原因：是胶片噪声，相关于银盐粒度和感光速度；是量子噪声，即光子随机分布的统计涨落，相关于射线能量、曝光量和底片黑度。一般来说，颗粒性随胶片粒度和感光速度的增大而增大，随射线能量的增大而增大，随曝光量和底片黑度的增大而减小。另外也与显影配方、活度、温度等因素有关。理解：理解：同样也易于理解，胶片的颗粒性随能量的提高而增大。因为在低能量下、吸收一个光子只使一个或几个溴化银颗粒感光，而在高能量下，一个光子能使许多个颗粒感光，这样就使得随机分布的黑度起伏变大，显

35、示出颗粒增大的倾向。对速度很慢的胶片来说，要产生黑度2.0，一个小区域中可能要吸收10，000个光子。而对快速胶片，产生黑度1.5所需的光子要少得多，考虑光子吸收过程中的迭加作用对吸收随机性和颗粒性的影响，需要的光子数越多，射线照相影象的颗粒性就越不明显。可见胶片速度会影响胶片颗粒性。一般说来，慢速胶片中的溴化银晶体比快速胶片中的晶体小，故曝光和显影后产生的光吸收银也较少。因此要产生一定的黑度，在慢速胶片中吸收的光子数要比快速胶片多，故胶片颗粒性较弱。4.颗粒度对射线照相的影响：颗粒度限制了影象能够记录的细节的最小尺寸。一个尺寸很小的细节，在颗粒度较大的影象中，或者不能形成自己的影象，或者其影

36、象将被黑度的起伏所掩盖，无法识别出来。5.影像颗粒与胶片卤化银颗粒是不同的概念：影像颗粒大小取决于以下因素：胶片卤化银颗粒度、曝光光子能量和显影条件。5、关于信噪比的讨论A 概念1)噪声D :由于胶片中吸收的光子有随机分布的特征，在均匀射线束中胶片上任一区域的曝光，很可能与相同尺寸的另一区域的曝光量有微小差别，这种差别在处理后的底片上表现为黑度的所谓统计涨落，这种涨落称“噪声”。2)信号 N:由被透工件A区中的细节传到胶片上的“信号”，是指通过细节到达胶片上的光子数与到达胶片上细节影象处相似区域光子平均数之差N。3)信噪比N/D:噪声与信号的比值。NDNN B 与细节可见性的关系1)要获得细节

37、中的最小可见度，此信噪比至少须达35。C 与胶片梯度的关系 1)若有关黑度只落在特性曲线趾部，这里胶片梯度很小，细节影像就会看不见，而不管信噪比是多少。适当增加曝光时间，以使用特性曲线较陡的部分，可得到较高的胶片梯度，从而获得较好的射线底片。2)只需信噪比始终大于所需要的最小值，提高胶片梯度就易于提高小细节影像的可见度。3)若信噪比不够，即使增加胶片梯度也不会使影像可见。不是通过改变曝光量来提高胶片梯度(即不改变信噪比)，只会增大噪声引起的黑度变化，以及细节影像引起的的黑度变化，而不会改善细节可见度。六、灵敏度和缺陷检出的有关研究六、灵敏度和缺陷检出的有关研究1.最小可见对比度最小可见对比度D

38、min 最小可见对比度又称为识别界限对比度，其定义是在底片上能够辨认的某一尺寸影象的最小黑度差。注意：Dmin与D是两个不同的概念：D是底片上的客观存在的量值，而Dmin在很大程度上取决于观片灯亮度，在合适的观片条件下，Dmin的数值小；而观片条件变差，则Dmin数值会变大，观片条件是适当的而且是固定的。则Dmin与影象大小，底片黑度，颗粒度，人眼敏锐度等诸多因素有关，实质上Dmin反映的是在一定条件下，人眼对底片影象黑度差的辨别能力，即识别灵敏度。Dmin的数值越小，意味着人眼对底片影像的辨别能力越强，对缺陷影像的识别灵敏度越高。D与Dmin的关系为：当DDmin时，影像能够识别，反之则不能

39、识别。Dmin与底片黑度，金属丝影像宽度，以及底片颗粒度的相对变化关系:1)Dmin随黑度的增加而增大，且金属丝宽度越小，Dmin的增大程度越显著。2)Dmin与金属丝影像宽度的关系是：在影像宽度较大时，Dmin不随宽度变化而变化，但在影像宽度较小时，Dmin随宽度的减小而增大，且当底片黑度越高时，增大的比例越大。3)颗粒度对Dmin的影响：对宽度相同的金属丝影像来说，颗粒较细的胶片与增感屏组合后得到的Dmin要比颗粒较粗的胶片小。2.射线底片黑度与灵敏度1)从右图可以看出：对于非增感胶片的G值随黑度的增加而增大，又由射线照相对比度公式得知，G增大时，D也会增大，因此黑度增大会使D增大。另一方

40、面，黑度与Dmin的关系为在低黑度范围，Dmin大致是一定的，但在高黑度范围，Dmin随黑度的增加而增大，综合以上关系，可得到图3.11，图中线径d所对应的D只有在线径d所对应的Dmin以上的范围，该线径d才能识别。2)由图中曲线可知，对于任何材质(p)或散射比(n)的变化，可识别最小线径d的黑度值大致在2.5左右(即图中点划线)，此黑度称为平板试件照相的最佳黑度。3)为使焊缝部位和母材灵敏度相等，就需要在平板试件照相最佳黑度的基础上，适当增大母材黑度（与D=2.5适当大一些），同时适当减小焊缝黑度。黑度的调节是通过改变射线能量进而改变和n来实现的，黑度的具体数值大小与射线能量和余高高度等参数

41、有关。此时的黑度称为有余高焊缝试件照相的最佳黑度 3.缺陷检出试验缺陷检出试验1)胶片和增感屏组合对裂纹检出的影响：a.胶片种类对裂纹检出的影响，随着胶片的颗粒度增大和梯噪比减小，像质计灵敏度变化虽然不明显，但裂纹识别度明显下降。b.铅箔增感屏、金属荧光增感屏和荧光增感屏与不同胶片组合对裂纹识别度的影响：在相同条件下铅箔增感屏的裂纹识别度大于金属荧光增感屏和荧光增感屏。2)不同射源、胶片、增感屏组合对未焊透及未熔合检出的影响 使用X射线透照时，胶片型号改变时对未焊透检出的影响不大；使用射线透照时，胶片型号改变时对未焊透检出有显著影响；使用粗粒胶片与金属荧光增感屏组合，即使用X射线透照，未焊透也

42、可能漏检，缺陷检出率极低 对未熔合缺陷的检测时，射线照相总体不可靠，底片显示的缺陷尺寸和实际尺寸存在较大误差；使用射线（Ir192）的缺陷检出率明显低于X射线3)不同透照角度对裂纹检出的影响 不同透照角度对裂纹检出的影响，由于裂纹检出率还受到板厚，照相灵敏度以及裂纹几何尺寸的影响 从实验结果得知：a.照射角度约在10以下时，裂纹的识别情况变化不大；但照射角度超过15时，随着照射角度的增大，裂纹不能识别的情况就增多，裂纹检出率显著降低。b.裂纹的检出率对照射角度为0的纵轴来说是大致对称的。由此可以推断：在试验所用的试件中，裂纹大致是在厚度方向的。5.不同缺陷的灵敏度关系公式1）阶边像质计和厚度灵

43、敏度 使用材质与被检工件相同的由不同厚度组成的平面阶梯块作为像质计，所谓“阶边”像质计。阶边像质计灵敏度定义为在射线底片上可检出的最小厚度变化，并可表示为总厚度的百分比。实际上就是阶边像质计灵敏度而所测得的灵敏度只是射线照相对比度的量值 厚度灵敏度公式：在射线底片上可显示的最小阶样厚度X与人眼可识别的最小黑度差Dmin之间有下式关系；X2.3Dmin/（Cs*GD）式中 Cs主因比衬度 线衰减系数(cm-1)；n散射比(nIs/I)；GD胶片特性曲线上某一黑度处的梯度。厚度灵敏度公式很好地表达了在射线底片上可识别的最小厚度差与透照工艺因素(包括能量、散射、胶片、显影，观片等因素)的关系。在正常

44、的观片条件下，Dmin可近似取为0.006，故最小可检阶厚为 X0.014Cs-1GD-1 当Dmin0.01时，X0.023Cs-1GD-1 2）建立不同形状的缺陷与阶边灵敏度关系式的假设底片上记录的影像宽度W是点源的投影宽度W与总不清晰度之和，即 WW+Ut缺陷影像的可识别性取决于影像黑度峰值与背景的黑度差。胶片乳剂颗粒性对影像的减弱作用可忽略不计(指用颗粒较细的胶片)。小缺陷影像对比度取决于小缺陷体积V而不是高度T对不同形状缺陷的影像前沿的黑度变化，需要用形状系数修正。3）不同形状的缺陷的灵敏度关系式）不同形状的缺陷的灵敏度关系式a.射线底片上刚可识别的小缺陷体积与影像面积和对比灵敏度(

45、最小厚度差)相关性的基本公式。式中：V-小缺陷体积；A-小缺陷投影的影像面积；-形状系数；X-可识别最小厚度差，X0.014 GD-1Cs-1 任何一种象质计的灵敏度(丝或小孔)都是这一通用公式的特解。XAV(1)金属丝像质计与阶边像质计灵敏度的关系：式中：min-最小可见金属丝。M=0.83X(X-底片上阶边像质计可见厚度)；U-不清晰度 金属丝象质计实际上是代表一种线性不连续，其长度引起的灵敏度损失可忽略不计。而要考虑的唯一因素是其宽度。可求出给定条件下金属丝象质计灵敏度的绝对值。丝的相对灵敏度则为：2/12min2/2/MUMM（2）阶梯孔像质计（采用AFOR型六角阶梯孔像质计，其孔径与

46、阶梯厚度相等）与阶边像质计灵敏度的关系：式中：min-最小可见金属丝。X-底片上阶边像质计可见厚度；U-不清晰度 阶梯孔像质计根据小孔的可见性来测量灵敏度。这种像质计的读数要比金属丝像质计更多地与清晰度有关。当缺陷形状近似于垂直的圆柱孔时，这种像质计能对缺陷灵敏度给出很恰当的评价。3/12/1223/12/122min3223223pqqpqqXUXXP23223227UXUXXq（4）裂纹（两侧面平行的人工裂纹型窄槽）与金属丝像质计灵敏度的关系：式中：d-裂纹自身高度；W-裂纹开口宽度；-金属丝直径；U-不清晰度UdW1/8.02（3）裂纹（两侧面平行的人工裂纹型窄槽）与阶边像质计灵敏度的关

47、系：式中：d-裂纹自身高度；W-裂纹开口宽度；dsin-裂纹自身高度在胶片上的投影尺寸；Wcos-裂纹开口宽度在胶片上的投影尺寸；X-底片上阶边像质计可见厚度 U-不清晰度 当倾角较小时，此式近似于：dW=X（d+W+U）当裂纹与X射线方向一致时，则：dW=X（W+U）当裂纹开口宽度很小时（即WU）且=0时，则：dW=XUUWdXdWcossin6.射线照相裂纹检出研究射线照相裂纹检出研究1）裂纹缺陷的特殊性 裂纹的自身特征参数有6个：长度l(长度方向的廷伸可能是曲折的）；走向（对焊接接头来说，主要走向是纵向和横向，但也可能发生在其他任意方向）；裂纹平面对射线束的倾角(此角度可能沿裂纹长度方向

48、有变化)裂纹上端离试件表面的距离，即埋藏深度h；裂纹在试件厚度方向的尺寸、即自身高度d(高度方向的廷伸可能是曲折的）；两裂面之间的间距，即裂纹的开口尺寸或宽度W(对自然裂纹，从裂纹的一端开始，W往往是有变化的)。从射线检测的角度来看，其中W、d是关键参数2）裂纹的检出率与像质计灵敏度对应关系）裂纹的检出率与像质计灵敏度对应关系 底片的灵敏度是用像质计来衡量的，像质计灵敏度高，缺陷的检出率就高。这一关系对应体积型缺陷是成立的，但对裂纹类缺陷，检出率与像质灵敏度对应关并不好。在某些范围，像质计灵敏度提高很多，而裂纹的检出率并未增加多少；有时虽然底片的灵敏度足够高，但仍发生裂纹漏检事故。裂纹能否检出

49、并不完全取不决于照相灵敏度，还受到其他因素影响。是因为裂纹缺陷与像质计人工缺陷的形状、分布状态、尺寸有较大差异。丝型像质计的人工缺陷-金属丝与裂纹比较，存在以下差异：（1）在截面形状方面：金属丝截面为圆形，而裂纹截面的模型为三角形（表面裂纹）或棱形（埋藏裂纹）或进一步简化为窄槽型。有关研究表明：对小缺陷来说，缺陷的截面形状对其影像对比度有影响。（2）在投影方向方面：因为金属丝截面为圆形，所以不具有方向性；而裂纹则具有明显的方向性。试件中向不同方向延伸的裂纹，或从不同方向照射裂纹的射线，得到的影像是不同的。（3）在尺寸方面：裂纹的横向尺寸（开口宽度）一般比金属丝直径要小。有关研究表明：对小缺陷来

50、说，其横向尺寸越小检出率越低。3）透照角对裂纹检出率的影响 由于裂纹是一种面积型缺陷，射线从不同方向透照穿过裂纹的行程不一样。射线方向与裂纹影像的方向一致时，底片上裂纹影像的对比度最大，检出率最高。一般认为裂纹是垂直于工件表面的，所以照相工艺中要求主射线束与工件表面垂直。为防止横向裂纹漏检，要求控制透照厚度比K值。有些裂纹方向与工件表面不是垂直的（如焊道下裂纹），如欲检测此类裂纹，则应使主射线束与裂纹方向尽量一致。4）裂纹的开口宽度W和透照几何条件对裂纹检出率的影响对开口宽度尺寸远远小于焦点尺寸的裂纹，必须考虑几何因素对影像对比度的影响，相关的几何因素包括：df、L1、L2、W(1)df、L1