光电检测技术在无损探伤中的应用

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1、光电检测技术在无损探伤中的应用摘要：无损检测技术(Non-destructivetesting),是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象屮是否存在缺陷或不均匀性，并给出缺陷的大小、位置、性质和数量的所有技术手段的总称。光电检测技术是光电信息技术的主要技术之一它是以激光红外光纤等现代光电子器件作为基础通过对被检测物体的光辐射经光电检测器接受光辐射并转换为电信号，再经过后续的处理，获取冇用信息的技术。光电检测技术与无损检测技术的结合，可以取两者的优点，得到越来越广泛的应用，本文对

2、无损检测屮的X射线检测技术的原理和适用范围做了详细的论述，并举例说明了它在实际生活中的应用。关键词:光电检测，无损检测，X射线检测前言：检测技术在国民经济的各个行业中，起着举足轻重的作用，无论科学研究、产品质量及自动控制都需要检测，利用现代光电子技术作为检测手段，具有无接触、无损、远距离、抗干扰能力强、受环境影响小、检测速度快、测量精度高等优越性，是当今检测技术发展的主要方向。光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为棊础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接受光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等

3、检测电路提取有用信息，再经模/数转换接口输入计算机运算处理，最后显示输出所需要的检测物理量等参数。光电检测在机械设计中的应用也越来越多。1光电检测的基本原理光电检测系统原理框图光电检测系统主要由投光器(光源)、受光器、信号处理装置等组成。根据受光器所感知的信号判断被测对象的有无、形状、方位和颜色时，按投光器和受光器的相对位置不同可分为反射型和透过型两种型式，见图1。作为光电检测媒介的光可以是自然光如白炽灯、萤光灯或卤素灯发出的光。随着光电技术的发展，现常用的是一种特殊的经过调制的光，它是反光二极管在电压作用下发出的光。

4、因为半导体没有热惯性，可以在通电的瞬间发光，并且可发出与电流波形相同的光，这大大提高了其抗干扰能力。投光器发出的光采用不同形式接触被测物后照射在受光器上，而受光器是在光照射下产生电流（或电导率发生变化），即所谓的具有光电效应的光敏元件，常用的有光电二极管和光电三极管。光电二极管的PN结在没有光照时和普通二极管一样具有单向导电性，使用时处于反向偏置;光线照射管芯，会产生光生载流子，在反向电压作用下，生载流子导电产生光电流，即随入射光强度的变化在负载电阻的两端就会产生随光强度变化的光电压，经检波、放大处理去推动控制系统。2

5、X射线无损检测2.1X射线检测原理X射线是一种类似于光、热和无线电波的电磁辐射波，它的特点是波长短（工业X射线探伤中常用的波长范围约在0.1-0.001nm之间）。由于辐射物质的波长越短，它穿透物质的能力也愈大，所以X射线具有极大的穿透物质的能力，正是利用这一特性进行X射线检测。图2.1是一种常见的X射线检测系统的系统构造图，X射线照射到物件上，由于它有极强的穿透能力，所以在下方的探测器可以检测到穿过物件的X射线，通常会形成一幅阁像，其阁像灰度值与材料、厚度和内部结构密切相关［71。正是由于通过图像分析可以得到缺陷的具

6、体形式，从而X射线在物价的内部探伤中得到了广泛的应用。X射线源入射接收电信号计算机传送带物料X射线缘探测器变频器计算机&□像采集卡图2.1X射线检测2.2X射线检测在铸件缺陷检测中的应用由于铸造方法具冇成本低廉、一次成形以及可以制造复杂结构大型件等优点，被广泛应用于工业生产的众多领域，特别是汽车制造业。在航空航天制造业中，很多部件也是铸件。为保证产品质量及节右成本，在生产流程的早期阶段及时检测出缺陷是很必要的。无损检测由于可避免材料浪费和提高生产效率，成为铸件缺陷检测的首选方法。到目前为止，研究最多且比较有效的方法包括

7、超声波探伤法、X射线透照法和射线层析摄影法。随着生产规模的扩大和质量检测标准的提高，对射线检测设备及相关技术的耍求也越来越高。对于X射线检测，新的研究重点在于不断提高X射线阁像的获取技术，以及发展现代计算机软硬件技术，以使检测过程在高速和真正完全自动化的模式下进行。一种常用的X射线检测技术在铸件缺陷检测中的应用是X射线图像自动缺陷检测系统。该系统由四个部分组成[8]:试件支撑系统；X射线产生装置；将X射线能量转换为电信号的传感器和阁像处理器。由于X射线得到的阁像的特殊性，和应的获取图像的传感器也有所不同，主要有W种：一

8、种是基于非定晶硅或硒传感器阵列的平栅格；另一种则是基于线性二极管的阵列。图4.2是通过X射线检测技术获取的铸件图片。图4.2通过X射线检测技术获取的铸件图片通过图4.2屮的图片，经过后续的图像处理，就可以得到铸件屮缺陷类型、位置和大小。X射线检测系统也是一种机器视觉系统，只是成像的方式发生了改变，不再是通过简单的光学成像来获取缺陷