x射線數(shù)字成像技術(shù)，又稱為DR技術(shù)，數(shù)字射線成像技術(shù)等，下文將介紹一下X射線數(shù)字成像技術(shù)的基本概念和優(yōu)缺點(diǎn)。

圖像灰度與分辨率的定義
(1)圖像灰度與對(duì)比度
與膠片照相技術(shù)的黑度概念相對(duì)應(yīng)，X射線數(shù)字成像技術(shù)引進(jìn)灰度的概念。圖像中黑白的程度用灰度來描述， 將圖像中黑白的變化范圍定義為256個(gè)灰度等級(jí)。顯示器上圖像較亮部位與相鄰較暗部位的灰度差稱為圖像對(duì)比度。
(2) 圖像分辯與圖像不清晰度
圖像分辨率是指顯示器上可識(shí)別的線條能夠分離的小間距，單位是每毫米線對(duì)(LP/mm) 。一個(gè)線對(duì)由一根線條和一個(gè)間距組成，且間距的寬度等于線條的寬度，以一毫米寬度范圍內(nèi)的線對(duì)數(shù)表示。

圖像不清晰度：在X射線數(shù)字成像過程中，一個(gè)明銳邊界的影像因受到某些因素的影響而變得模糊，模糊的范圍擴(kuò)展成一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域的寬度即為圖像不清晰度，單位是毫米。

顯而易見，圖像分辯率和圖像不清晰度實(shí)際上是一個(gè)問題的兩個(gè)表述，反映的都是圖像邊界的清晰程度，它們可以用同一種圖像測(cè)試卡在顯示屏上客觀地測(cè)試出來。根據(jù)定義，圖像不清晰度的量值等于圖像分辨率線對(duì)數(shù)的倒數(shù)的二分之一。

按照視頻技術(shù)的定義，分辨率可分為時(shí)間分辨率和空間分辨率。時(shí)間分辨率多用于儀器時(shí)基線性的分辨。由于幾何位置或材料密度差異引起的視頻分辨率則稱為空間分辨率。因?yàn)閄射線數(shù)字成像技術(shù)不涉及時(shí)間分辨率的問題，所以X射線數(shù)字成像技術(shù)中所講的分辨率就是空間分辨率。

成像技術(shù)指標(biāo)
從試驗(yàn)情況來看，當(dāng)鋼焊縫的透照厚度為10～20mm時(shí)，為使像質(zhì)計(jì)靈敏度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求， 圖像有效評(píng)定區(qū)內(nèi)的灰度應(yīng)控制在130～230，對(duì)比度控制在60～120，圖像不清晰度應(yīng)不大于0.25mm。按照目前的技術(shù)水平，這三個(gè)指標(biāo)是能夠達(dá)到的。

成像技術(shù)
圖像放大
X射線數(shù)字成像技術(shù)與膠片照相技術(shù)的區(qū)別在于：實(shí)時(shí)成像所得到的圖像是放大的，而膠片照相技術(shù)在同一條件下所得到的底片影像基本上是不放大的。在實(shí)時(shí)成像中：
(1)圖像放大的必然性
由于探傷工件不可能緊貼在圖像增強(qiáng)器的輸入屏的表面上，從幾何投影原理可知，所得圖像必然是放大的，放大倍數(shù)M=L/L1=(L1+L2)/L1=1+(L2/L1)
(2)圖像放大的必要性
由于實(shí)時(shí)成像法與膠片照相法的載體不同，為了提高圖像質(zhì)量，特別是為了提高圖像的清晰度，圖像有必要放大，這是因?yàn)椋?br /> 圖像實(shí)際不清晰度U與圖像綜合不清晰度U0有關(guān)， 圖像不清晰度受設(shè)備系統(tǒng)不清晰度(又稱設(shè)備固有不清晰度)Us和幾何不清晰度Ug以及移動(dòng)不清晰度Ur三大因素的綜合影響，但它們之間不是簡(jiǎn)單的算術(shù)和的關(guān)系，根據(jù)英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)介紹，圖像綜合不清晰度與三者之間是立方與立方和的關(guān)系，即：U03=Us3＋Ug3＋Ur3，當(dāng)采集靜止圖像時(shí)，Ur=0 ，則U03=Us3＋Ug3
設(shè)備系統(tǒng)不清晰度Us是設(shè)備本身固有的，可通過圖像測(cè)試卡在系統(tǒng)中直接測(cè)出。幾何不清晰度與成像時(shí)的幾何參數(shù)有關(guān)，根據(jù)射線投影成像原理和圖2所示，實(shí)時(shí)成像中幾何不清晰度Ug與放大倍數(shù)M的關(guān)系是：Ug=(d·L2)/L1=d(M-1)
d為X射線機(jī)的焦點(diǎn)尺寸， mm。若已知焦點(diǎn)尺寸d和放大倍數(shù)M，便可算出幾何不清晰度Ug，從而算出圖像綜合不清晰度U0。
圖像放大后，圖像中一些原來不易分辨的細(xì)小影像也被放大而變得容易分辨，有利于細(xì)小缺陷的識(shí)別，圖像不清晰的程度得到改善，圖像質(zhì)量得到明顯的提高。圖像不清晰度改善的程度可以用 “圖像的綜合分辨率被放大了M倍或圖像的綜合不清晰度被縮小了M倍”來表述：U=U0/M
然而，圖像放大也有一個(gè)適度問題，放大倍數(shù)過大，反而會(huì)降低靈敏度，這是因?yàn)殡S著放大倍數(shù)的增大，幾何不清晰度也隨之增大，會(huì)使影像的邊界變得模糊。另外，放大倍數(shù)過大也會(huì)使圖像實(shí)際檢測(cè)長(zhǎng)度減小，也是不經(jīng)濟(jì)的，因此就有一個(gè)放大倍數(shù)和小缺陷檢出尺寸的問題。 根據(jù)美國(guó)ASME E1000-88標(biāo)準(zhǔn)，
圖像檢測(cè)的放大倍數(shù)Mopt為：Mopt=1+(Us/d)3/2，圖像可檢測(cè)出的小缺陷尺寸dmin為：dmin=Us/M2/3

成像工藝
工藝試驗(yàn)與工藝評(píng)定
X射線數(shù)字成像在正式使用前應(yīng)進(jìn)行工藝試驗(yàn)和工藝評(píng)定，以確定工藝的有效性和穩(wěn)定性。由于X射線數(shù)字成像是一項(xiàng)新技術(shù)，實(shí)時(shí)成像工藝與膠片照相工藝有許多不同，只有經(jīng)過多次的工藝試驗(yàn)才能尋找到較佳工藝參數(shù)，尤其是對(duì)于初次接觸X射線實(shí)時(shí)成像方法的人員來說，多做工藝試驗(yàn)是十分必要的。通過工藝試驗(yàn)，以確定各工藝因素之間的相互關(guān)系。這里講的工藝因素主要有：X射線機(jī)管電壓、管電流、成像距離 (L1、L2) 、放大倍數(shù)、散射線屏蔽、低能射線過濾等。由于需要試驗(yàn)的工藝因素較多，正交試驗(yàn)法是一種較有效的試驗(yàn)方法。工藝評(píng)定是X射線數(shù)字成像時(shí)投入使用之前的必不可少的重要環(huán)節(jié)，工藝評(píng)定是以圖像質(zhì)量指標(biāo)來評(píng)定工藝試驗(yàn)所確定的工藝參數(shù)的有效性。工藝評(píng)定應(yīng)有記錄和評(píng)定報(bào)告，以備查核。當(dāng)工藝條件改變之后，應(yīng)重新進(jìn)行工藝評(píng)定。

對(duì)比試驗(yàn)
工藝評(píng)定合格之后，要進(jìn)行X射線數(shù)字成像與膠片照相法的焊縫缺陷檢出能力的對(duì)比試驗(yàn)。對(duì)比試驗(yàn)的方法是制作一定數(shù)量并含有各種常見焊接缺陷的試件，用兩種方法各自對(duì)標(biāo)樣進(jìn)行探傷比較。對(duì)比試驗(yàn)的作用是培訓(xùn)操作人員和評(píng)定人員，圖像評(píng)定人員對(duì)照檢測(cè)圖像和照相底片，逐漸熟悉掌握?qǐng)D像中焊縫缺陷的特征和評(píng)定方法，取得經(jīng)驗(yàn)后才能獨(dú)立地進(jìn)行圖像評(píng)定工作。

透照方式
X射線數(shù)字成像的透照方式與膠片照相方法基本相同，同樣有縱縫外透法、內(nèi)透法，環(huán)縫外透法、內(nèi)透法，雙壁單影法和雙壁雙影法。例如，透照筒體焊縫時(shí), 可將圖像增強(qiáng)器(或X射線機(jī))固定在筒體外，X射線管頭（或圖像增強(qiáng)器）固定在懸臂上，筒體放在電動(dòng)小車上，懸臂伸進(jìn)筒體內(nèi)，筒體隨小車按規(guī)定的等分轉(zhuǎn)動(dòng)或按等距離移動(dòng)，即可對(duì)環(huán)縫或縱縫進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)。雙壁透照時(shí)，由于工件不可緊靠近圖像增強(qiáng)器，所以，以后側(cè)焊縫還是前側(cè)焊縫為檢測(cè)焊縫就顯得不那么重要，這一點(diǎn)是與膠片照相方法是不同的。

散射線的屏蔽
無用射線和散射線對(duì)圖像質(zhì)量有負(fù)影響作用，應(yīng)加于屏蔽。屏蔽的方法與膠片照相法基本相同。

圖像的觀察
為了適應(yīng)評(píng)定人員的評(píng)片習(xí)慣，圖像可以正像或負(fù)像方式顯示，兩種顯示方式是等效的，彩色顯示對(duì)于分析微小缺陷有明顯的分辨作用。
 

可行性分析
技術(shù)上可行
X射線數(shù)字成像在技術(shù)上是可行的。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)(IIW) 在八十年代后期開展系統(tǒng)的研究，發(fā)表的五篇研究報(bào)告以及英、美等的標(biāo)準(zhǔn)已證明它具有良好的技術(shù)可行性。國(guó)內(nèi)的有關(guān)大學(xué)、研究單位、使用單位自八十年代末以來，對(duì)X射線數(shù)字成像的基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)等課題進(jìn)行了卓有成效的研究，取得了重大的成果，相繼通過了有關(guān)部門的鑒定，為在國(guó)內(nèi)推廣X射線數(shù)字成像技術(shù)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

實(shí)踐證明可行
目前國(guó)內(nèi)已有多家單位試用X射線數(shù)字成像技術(shù)，根據(jù)勞動(dòng)部職鍋局的安排，先有條件的單位試用，待條件成熟后再推廣應(yīng)用。試用單位在技術(shù)驗(yàn)證、工藝試驗(yàn)、工藝評(píng)定、批量試用等方面做了大量的工作，積累了經(jīng)驗(yàn)，并在實(shí)踐中培養(yǎng)了一批技術(shù)骨干隊(duì)伍，為今后推廣該技術(shù)做好準(zhǔn)備。到1996年底已有四家單位通過了勞動(dòng)部職鍋局的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)評(píng)，勞動(dòng)部職鍋局已同意這四家單位在壓力容器焊縫探傷中應(yīng)用X射線數(shù)字成像檢測(cè)技術(shù)，并輔之于20％的拍片復(fù)驗(yàn)；由于我國(guó)尚無X射線數(shù)字成像檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)正在制訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)濟(jì)效益分析
(1)直接經(jīng)濟(jì)效益
由于X射線數(shù)字成像技術(shù)可以代替膠片照相檢方法，其直接經(jīng)濟(jì)效益是很可觀的，對(duì)于一個(gè)中型產(chǎn)量的鍋爐、壓力容器制造廠而言，僅節(jié)約膠片和藥品的費(fèi)用在1～2年便可收回設(shè)備的全部投資。
(2) 間接經(jīng)濟(jì)效益
X射線無損探傷往往是鍋爐、壓力容器生產(chǎn)過程中的“瓶頸”，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度影響較大，如果使用X射線數(shù)字成像技術(shù)對(duì)焊縫進(jìn)行無損探傷，則生產(chǎn)進(jìn)度可大大加快，有利于提高生產(chǎn)效率，有利于提高企業(yè)的竟?fàn)幠芰Α?br /> (3)環(huán)保效益
X射線實(shí)對(duì)成像技術(shù)無需使用膠片，因此，省下了膠片暗室處理的繁瑣工序，且無顯影、定影的殘液造成的環(huán)境污染，有利于保護(hù)環(huán)境。

像質(zhì)計(jì)、分辨率測(cè)試卡和長(zhǎng)度標(biāo)尺的放置
由于X射線數(shù)字成像檢測(cè)工藝具有連續(xù)檢測(cè)、工藝穩(wěn)定、一次檢測(cè)長(zhǎng)度較短等特點(diǎn)，因此，沒有必要也不可能每一幅圖像都放置一個(gè)像質(zhì)計(jì)、分辨率測(cè)試卡和長(zhǎng)度標(biāo)尺，可根據(jù)實(shí)際情況處理，即在透照工藝保持不變的前提下，不論其透照方式如何，每條焊縫中前三幅圖像分別放置像質(zhì)計(jì)、分辨率測(cè)試和長(zhǎng)度標(biāo)尺；只要圖像中的像質(zhì)指數(shù)、圖像分辨率達(dá)到規(guī)定的要求，則表示該焊縫的圖像質(zhì)量合格。鉛質(zhì)長(zhǎng)度標(biāo)尺則是測(cè)量檢測(cè)長(zhǎng)度的客觀標(biāo)志，因?yàn)闄z測(cè)圖像是放大的，有必要在焊縫上放置一把長(zhǎng)度標(biāo)尺與焊縫一同成像，這樣就可以用計(jì)算機(jī)在顯示屏上直接測(cè)量焊縫的長(zhǎng)度或缺陷的長(zhǎng)度，測(cè)量誤差為±0.1mm。
 

檢測(cè)結(jié)果的計(jì)算機(jī)輔助評(píng)定
X射線數(shù)字成像技術(shù)充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)越功能對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行輔助評(píng)定。所謂計(jì)算機(jī)輔助評(píng)定是按照焊縫射線探傷標(biāo)準(zhǔn)，編制計(jì)算機(jī)評(píng)定軟件，應(yīng)用計(jì)算機(jī)直接對(duì)焊縫中的缺陷進(jìn)行定量、定級(jí)，而缺陷的定性則仍以取得RT II級(jí)以上資格人員的評(píng)判為準(zhǔn)。因?yàn)榘匆?guī)定無損檢測(cè)需要具有一定資格的人員來擔(dān)任的，在歷來的無損檢測(cè)人員資格考核中，都十分重視缺陷定性的判斷，如定性錯(cuò)了，其他都錯(cuò)；缺陷的定性很大程度上取決于評(píng)定人員的專業(yè)水平和工作經(jīng)驗(yàn)。雖然計(jì)算機(jī)具有人工智能的因素，但計(jì)算機(jī)本身不可能具有評(píng)定的資格；況且要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)定性，需要建立缺陷的數(shù)學(xué)模型，而數(shù)學(xué)模型的建立是一個(gè)浩大的工程，決非朝夕能完成，即使數(shù)學(xué)模型建立起來，還是受客觀因素的制約，不可能很準(zhǔn)確，所以缺陷的定性要以有資格的人員評(píng)判為準(zhǔn)；而缺陷的定量、定級(jí)由計(jì)算機(jī)來完成是很容易的事。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助評(píng)定，焊縫檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定速度準(zhǔn)確性都大大的提高，評(píng)定報(bào)告由計(jì)算機(jī)打印，既快捷又準(zhǔn)確，這樣就使檢測(cè)評(píng)定人員從緊張、繁瑣的勞動(dòng)中解放出來，在輕松的環(huán)境中完成了繁重的評(píng)定工作。

檢測(cè)圖像的保存
檢測(cè)圖像暫儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)硬盤上，待儲(chǔ)存到足夠數(shù)量(例如≥640M)之后，通過刻錄機(jī)備份到CD光盤上，通常備份一式兩份，一份用于正常的評(píng)定、資料檢索、鍋檢所監(jiān)檢等，另一份作為檔案長(zhǎng)期保存。光盤保存的是數(shù)字量而不是模擬量，只要保存得當(dāng)，數(shù)字是不會(huì)丟失的。用于備份圖像的光盤可用一次性不可擦光盤，它具有容量大，價(jià)格低廉、保存期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。使用光盤保存圖像，可大大降低檢測(cè)成本，保存空間大為減少，保存期不少于50年，完夠適應(yīng)各種(類)鍋爐、壓力容器無損檢測(cè)的要求。所有這些優(yōu)點(diǎn)都是膠片照相法無可比擬的。
 

檢測(cè)圖像與照相底片的對(duì)比
X射線數(shù)字成像的圖像質(zhì)量完全可以與X射線膠片照相的底片質(zhì)量相媲美，更無類似膠片那樣的偽缺陷，圖像放大，并能以正像、負(fù)像或彩色顯示，觀察效果更好。 一幅檢測(cè)圖像的有效檢測(cè)長(zhǎng)度為68mm，5幅圖像的檢測(cè)長(zhǎng)度相當(dāng)于一張80×360mm底片的檢測(cè)長(zhǎng)度。
檢測(cè)5 幅圖像所需時(shí)間為30秒鐘，而拍攝一張底片連暗室處理至少要30分鐘。
通常檢測(cè)圖像在顯示器上按水平方向顯示，一幅圖像取768×200線，即一幅圖像占153600字節(jié)，則一張650M容量的CD光盤可儲(chǔ)存4230幅圖像，相當(dāng)于840張80×360mm的底片。一張光盤目前市場(chǎng)價(jià)格不超過數(shù)元，如果一張底片連沖洗藥品費(fèi)的成本按10元計(jì)算，則數(shù)字成像的檢測(cè)成本僅是膠片照相成本的2％左右，其效益是不言而喻的。

探傷室的管理
X射線數(shù)字成像檢測(cè)的管理與原有的管理辦法基本相同，探傷室的平面布置和安全防護(hù)與原有的基本一致。對(duì)于一個(gè)中等檢測(cè)量的探傷室而言，一般配置1～3套圖像采集系統(tǒng), 以便在工作量大時(shí)同時(shí)采集圖像；通常配置3套圖像評(píng)定系統(tǒng),一套用于初評(píng)，一套用于復(fù)評(píng),另一套為駐廠鍋檢所監(jiān)檢用。探傷室內(nèi)多臺(tái)計(jì)算機(jī)用一臺(tái)服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)管理，探傷室應(yīng)配備計(jì)算機(jī)專業(yè)人員。