微型X射线数字成像系统_郑玉权
X射线数字成像检测系统(郑金泉)
X射线数字成像检测系统目录一、目的意义 (3)二、系统介绍 (3)2.1 CR技术与DR技术的共同点 (4)2.2 CR技术与DR技术的不同点 (4)2.3对比分析 (5)2.4 系统组成 (5)2.5 X射线数字平板探测器 (6)2.6 X射线源 (7)2.7 图像处理系统 (8)2.8成像板扫描仪 (9)2.9IP成像板 (9)三、DR检测案例 (10)3.1 广西220kV振林变 (10)3.2 广西220kV水南变 (11)3.3 温州220kV白沙变 (13)3.4 广西110kV城东变 (15)3.5 广西乐滩水电站 (16)四、CR检测案例 (18)4.1百色茗雅220kV变电站 (18)一、目的意义气体绝缘全封闭组合电器（GIS）设备结构复杂，由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，内部充有SF6绝缘气体，给解体检修工作带来很大的困难，且检修工作技术含量高，耗时长，停电所造成的损失大。
通过对GIS设备事故的分析发现，大部分严重事故，未能通过现有的检测手段在缺陷发展初期被发现，导致击穿、烧损等严重事故的发生。
通过GIS设备局放监测，结合专家数据库和现场经验，可大致判断GIS设备局放类型，进行大致的定位，但无法明确GIS设备内部的具体故障。
结合X射线数字成像检测系统，对GIS设备进行多方位透视成像，配合专用的图像处理与判读技术，实现其内部结构的“可视化”与质量状态快速诊断，极大地提高GIS 设备故障定位与判别的准确性，提高故障诊断效率，为整个设备的运行安全与质量监控提供一种全新的检测手段。
对GIS设备局放可能造成的危害及其影响范围和程度，提出相应策略，采取相应的措施，对电网的安全、稳定、经济运行具有重要意义。
二、系统介绍按照读出方式（即X射线曝光到图像显示过程）不同，可分为：◆数字射线成像（DR-Digital Radiography ）◆计算机射线成像（CR-Computed Radiography）图1-1检测原理图2.1 CR技术与DR技术的共同点1、将X射线影像信息转化为数字影像信息，不以X射线胶片为记录和显示信息的载体；2、CR与DR虽在成像原理方面有区别，但是一旦获得了数字化信号图像并经过图像处理系统处理时，就可以在一定范围内任意改变图像的特性，可以根据需要进行各种图像后续处理来实现图像的优化以达到最佳的视觉效果，从而提高图像质量；3、CR与DR的X射线转换效率高，因此比传统胶片照相检测所需的X射线的剂量要低得多，再通过数字化图像处理技术就能得到高清晰的图像，明显缩短了曝光时间，使操作者减少了受X射线辐射的危害，而且X射线发生器也只需要在较小功率下工作就能满足要求；4、CR与DR技术的应用不需要洗片过程，没有了显影、定影液等化学药品的消耗，不但能节约大量胶片、药水、洗片机、暗室处理的辅助设备等材料及胶片存储等的费用，还能较好的进行质量的控制。
小型Offner光谱成像系统的设计
小型Offner光谱成像系统的设计
郑玉权
【期刊名称】《光学精密工程》
【年(卷),期】2005(013)006
【摘要】研究了在发散光束中使用色散元件的小型Offner光谱成像系统,分析了Offner凸光栅光谱成像系统和Offner曲面棱镜光谱成像系统的优缺点,与传统准直光束中使用光栅或棱镜的方法相比,Offner光谱成像系统具有体积小、质量轻、无谱线弯曲、色畸变小的特点.给出了两种系统的设计结果,并研究了滤除二级和高级次光谱的方法,给出了与Offner光谱成像系统匹配的不同形式的像方远心前置光学系统,可满足微小卫星超光谱成像仪的要求.
【总页数】8页(P650-657)
【作者】郑玉权
【作者单位】中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033
【正文语种】中文
【中图分类】TH744.1;TP73
【相关文献】
1.插入Féry棱镜的小型Offner超光谱成像系统的设计 [J], 程欣;洪永丰;张葆;薛庆生
2.小型Offner色散型高光谱成像系统设计 [J], 李霂;周学鹏
3.小型Offner凸光栅光谱成像系统的结构设计及分析 [J], 刘伟
4.Offner型高光谱成像系统的设计 [J], 柏财勋;刘勤;孟鑫;于帅;李建欣;朱日宏
5.Offner型高光谱成像系统的设计 [J], 柏财勋;刘勤;孟鑫;于帅;李建欣;朱日宏;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
用系统理论指导GB／T 17925《X射线数字成像检测》标准的修订
用系统理论指导GB／T 17925《X射线数字成像检测》标准
的修订
曾祥照
【期刊名称】《无损检测》
【年(卷),期】2011(033)010
【摘要】X射线数字成像检测是无损检测新技术，GB1792519996《气瓶对接焊缝X射线实时成像检测》在气瓶行业已有十多年的成功应用。
在总结经验的基础上，对GB17925--1999标准进行修订时，该标准被更名为GB／T17925—2011《气瓶对接焊缝X射线数字成像检测》，并增加不少新内容。
本次修订以系统控制理论指导数字成像检测图像的评定、存储和传输。
新标准理论基础深厚，具有较强条理性、完整性和可操作性。
【总页数】5页(P43-47)
【作者】曾祥照
【作者单位】广东盈泉钢制品有限公司,清远511538
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
【相关文献】
1.全数字化乳腺X射线成像系统质量控制检测智能评价系统的研究 [J], 付丽媛;梁永刚;陈自谦;倪萍;吴剑威;马骏驰;钟群;肖慧;刘冰川
2.数字探测器阵列X射线成像检测系统在承压设备焊缝检测中的应用 [J], 堵澄花;
朱建平
3.X射线数字成像检测系统在电缆终端头中的应用 [J], 邹洪民;唐峰
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微焦点X射线数字影像技术
对于微焦点Ｘ 射线数字 影像技术的应用， 最具代表性的就是三
图 １微 焦点 Ｘ射 线成 像 扫 描 控 制 与 数 据 获取
图 ２微 焦 点 ×射 线数 字影 像 系统 扫 描 轨 迹
表１ Ｘ射 线数 字 影 像 转 换 方 式 列表
检 测方 法 影像 板 （ Ｉ Ｐ板 ） （ 存储荧 光 体）
ＣＲ
光子 转换方 式 间接 直 接 间接 间接 间接 Ｘ射 线一 潜 像一可 见光 一 影像 Ｘ射 线一 影 像 Ｘ射 线一 可 见光一 影像 Ｘ 射 线 Ｘ 射 线～ 可 见光一 影 像
１微焦 点Ｘ 射 线 数字 影像 技 术 的原 理 ｌ 表１ ）
微焦点Ｘ 射 线 数 字 影像 技术 通 过 微 焦 点射 线管 产生 射 线 ， 射 线 能 够 穿透 所 要检 测物 体 ， 在 物 体表 面 发生 散 射 ， 进 而 得 到 图 像增 强 器 上 物 体 的 图像 ， 该 图像 是扫 描 后 的透 视 图像 。 该 图像 需 利 用 平 板 探测器 、 影像增强器或 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 系统 才 能够 形 成 视 频 信 号 进 行 输 出， 物 体 扫 描 的 图像 可 以在 监 视 器 或 计 算 机 上 观 察 到 ， 还能够使 用 视 频 采 集 卡 用 以存 储 。 整 个扫 描 过 程 可 以 实现 手动 控 制 ， 也 可 利 用 上 文提 到 的脚 本 编程 来实 现… 。 目前 ， 采取 较 多 的运 动 方 式 为 微 焦点
成像光谱仪分光技术概览_郑玉权
文章编号:1007-4619(2002)01-0075-06成像光谱仪分光技术概览郑玉权,禹秉熙(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130022)摘 要: 论文介绍了多种成像光谱仪的分光技术。
棱镜或光栅色散型成像光谱仪技术成熟,应用广泛;在发散光束中使用光栅的方法,克服了准直光束用法中的一些缺陷;傅里叶变换光谱仪是遥感探测可见和红外弱辐射的有力工具;光楔成像光谱仪结构简单,随着渐变滤光片工艺技术的成熟,已走向实用化;采用可调谐滤光片的成像光谱仪由于滤光片水平的限制,投入应用还有待时日;采用二元光学元件的成像光谱仪结构紧凑,体积小,扫描速度快,已研制出地面实用型产品;层析成像光谱仪原理新,目前还处在实验阶段;三维成像光谱仪可以同时获取二维影像和一维光谱信息,可实现对迅变目标的观测。
关键词: 成像光谱仪;分光技术;傅里叶变换光谱仪;可调谐滤光片;二元光学元件;层析;三维成像光谱仪中图分类号: TP702 文献标识码: A1 引 言成像光谱仪(即超光谱成像仪)是20世纪80年代开始在多光谱遥感成像技术的基础上发展起来的新一代光学遥感器,它能够以高光谱分辨率获取景物和目标的超多谱段图像,在大气、海洋和陆地观测中正在得到广泛的应用。
成像光谱仪是成像技术和光谱技术的有机结合,它的光学系统一般由望远系统和光谱仪系统组成,光谱仪系统采用的分光技术直接影响着整个成像光谱仪的性能、结构的复杂程度、重量和体积等。
本文在介绍传统的棱镜、光栅色散型成像光谱仪的基础上,概括了新发展起来的成像光谱仪分光技术,主要包括傅里叶变换光谱仪、采用可调谐滤光片的凝视型成像光谱仪、渐变滤光片(光楔)成像光谱仪、采用二元光学元件的成像光谱仪、层析成像光谱仪和完全无动件的三维成像光谱仪。
2 棱镜、光栅色散型成像光谱仪2.1 在准直光束中使用棱镜或光栅的分光技术 棱镜和光栅色散型成像光谱仪出现较早、技术比较成熟,绝大多数航空和航天成像光谱仪均采用了此类分光技术,棱镜和光栅的典型应用方式如图1所示。
高质量X射线检测数字化成像及图像采集
高质量X射线检测数字化成像及图像采集程耀瑜;胡鶠;韩焱;朱明武【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2002(010)004【摘要】X射线数字成像检测是工业无损检测的新技术.非胶片实时数字成像检测以其高效率、低成本,特别是数字图像的可交换性和存储方便等特点成为射线检测的发展趋势.通常使用的由射线像增强器、视频摄像机、图像采集卡和计算机组成的系统成像质量差且只能在低能X射线下使用,作者经过反复研究和实验,研制了基于单晶闪烁屏和科学级CCD相机的可用于高、低能X射线高分辨率、高对比灵敏度数字成像检测系统.介绍了整个检测系统的组成,设计了科学级制冷CCD相机、预处理电路、A/D转换电路、微机EPP方式快速数据采集电路和软件等.给出了某铝铸件(厚150mm)在加速器高能X射线下的成像结果.实验证明该系统比普通像增强器和视频相机组成的系统具有适应射线能量范围宽和成像质量好的优点(成像时间长一些).系统的空间分辨率大于3lp/mm, 检测物体50mm(等效钢厚)以上时,对比度灵敏度小于1%.【总页数】6页(P359-364)【作者】程耀瑜;胡鶠;韩焱;朱明武【作者单位】华北工学院,七系,山西,太原,030051;南京理工大学,机械学院,江苏,南京,210014;华北工学院,七系,山西,太原,030051;华北工学院,七系,山西,太原,030051;南京理工大学,机械学院,江苏,南京,210014【正文语种】中文【中图分类】O438【相关文献】1.基于图像采集卡的高分辨率X射线检测系统设计 [J], 杜宣燕;潘玉田;刘智超;马昀2.基于图像采集卡的成像系统数据采集处理 [J], 汪龙祺;阚珊珊;李友一3.基于图像采集卡的成像系统数据采集处理 [J], 汪龙祺;阚珊珊;李友一4.机器视觉系统中采集高质量图像方法的研究 [J], 沈虹;刘卜源;赵建辉5.美国博世公司发布新型远距离有源成像系统——可在全黑的情况下提供1km远的高质量图像 [J], 高国龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第16卷 第4期2008年4月光学精密工程O pt ics and Precision Eng ineeringV ol.16 N o.4A pr.2008收稿日期:2007-10-08;修订日期:2007-11-20.基金项目:吉林省高技术研究发展项目(N o.20040324-1)文章编号 1004-924X(2008)04-0591-07微型X 射线数字成像系统郑玉权1,王 慧2(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130031;2.空军航空大学,吉林长春130022)摘要:针对微小物体的无损检测,研制了一套采用X 射线敏感CCD 的微型X 射线数字成像系统,测试了系统的性能。
根据选定的E2V 公司X 射线敏感CCD,采用两片CP LD 产生系统所需的各种时序,对CCD 进行驱动,设计并制作了CCD 驱动电路、模数转化电路、数据采集与通讯电路、图像获取及处理软件等。
该系统采用U SB2.0接口与计算机进行通信,并采用U SB 接口电源供电。
最后,对系统的性能指标进行了对比测试。
测试结果表明:微型X 射线数字成像系统的辐射剂量低于传统胶片辐射剂量的20%,系统的分辨率>10lp/mm 。
该数字X 射线成像系统具有体积小、结构简单、分辨率高的特点,能够满足牙齿实时诊断以及微细结构无损探伤的要求。
关 键 词:X 射线成像;X 射线敏感CCD ;分辨率;辐射剂量中图分类号:T H 878;O434.19 文献标识码:AA compact digital X -ray imaging systemZH EN G Yu -quan 1,WANG H ui2(1.Changchun I nstitute of Op tics ,Fine Mechanics and P hy sics ,Chinese A cad emy of Science,Chang chun 130031,China;2.A viation Univer sity of A ir For ce,Changchun 130022,China)Abstract:A co mpact digital X -ray imag ing system fo r the nondestructive inspectio n of small objects w as dev elo ped.Based on the selected E2V CCD and tw o CPLDs generated timing clo ck to contro l CCD,the driv er,A/D,data acquistion and comm unication circuits w er e desig ned and manufactured.The system com munication w as contro lled by a computer through USB2.0interface,w hich supplied pow er to the system.Finally,the characteristics o f this system w ere tested,the results show that the radiog raphic dosag e of this digital imag ing sy stem is less 20%than that o f tr aditional X -ray film,and the r esolution is higher than 10lp/mm.T he ex perimental results indicate that the com pact digital X -ray im aging sy stem adopting an X -r ay sensitive CCD as detecting device has the character istics o f sm all volumn,hig h resolution and r ea-l time detecting.Key words:X -ray imaging;X -ray sensitive CCD;reso lution;r adiographic dosag e1 引 言1895年,德国物理学家威廉伦琴发现了X射线,这被认为是19世纪的重大发现。
目前,X射线的探测和成像技术在医疗、工业和航天领域里得到广泛的应用,已成为疾病诊断、无损探测和天文观察的重要手段[1-3]。
为了更加安全、有效地利用X射线,人们致力于新型X射线探测器和系统的研究,使得在X射线照射强度较低的情况下也能获得满意的图像观察效果。
随着X射线检测和诊断技术的发展,X射线数字成像检测以其高效率、低成本、特别是数字图像的可交换性和存储方便等特点成为X射线检测的发展趋势[4-5]。
在医学牙科诊断、工业电子元器件无损检测等领域,多需要成像面积小,分辨率高,能够观察内部微细结构,为准确诊断和判别损伤和缺陷提供准确依据的检测技术,这对微小型、高分辨率X射线数字成像系统的开发和研究提出了新的课题,国外已经有多家公司如SCH ICK、SIRONA、IOX、SU NI、E2V、DENOP-T ICX、H AM AM ATSU、SIGMA、M PS等分别研制出了用于牙科诊断的微小型数字X射线成像系统,并已经开始投入使用,正在逐步取代传统的X射线胶片牙科诊断设备[6]。
X射线数字成像方法与X射线胶片照相方法在基本原理上是相同的。
胶片照相方法的原理是X射线穿透工件或诊断部位,部分射线能量被材料吸收,其余的射线能量穿过工件后使胶片感光,在底片上产生灰度差异的影像,从而达到检测目的;而X射线数字成像方法是将穿透的射线能量经X射线图像转换器件转换为可见图像,经计算处理后,在显示器屏幕上观察检测结果。
目前在牙科诊断方面,国内医院仍然普遍采用胶片式X射线照相方式,系统操作复杂,需要照相、洗像和诊断等多个过程,费用高、诊断周期长。
欧美等发达国家正在逐步采用直接数字成像系统代替传统的胶片照相方式,而我国还没有该类成型的产品,鉴于该产品直观、易用的特点,以及未来广阔的应用前景和巨大的市场需求潜力,本文进行了微型X射线数字成像系统的研究工作。
2 微型X射线数字成像系统的组成微型X射线数字成像系统的组成如图1所示。
系统主要由4个部分组成:X射线源、X射线敏感CCD、CCD驱动与接口电路、图像获取与处理软件。
X射线源控制器控制射线源产生X射线,X射线透过物体后其强度分布携带了被测部件的信息,透过的X射线到达X射线敏感CCD 内的X射线转换屏,通过转换屏转换为可见光图像,每一点出射的可见光强度与入射的X射线辐射剂量成正比,转换屏直接贴在CCD的光敏面上,转换屏出射的可见光直接被CCD的光敏面接收、经过一定时间的照射曝光,形成一定灰度的图像,读出CCD图像信号经A/D转换后,通过USB2.0接口与计算机及数据获取与处理软件进行数据通讯,实现图像采集、存储和处理,然后利用获取的图像对被测目标的损伤或缺陷情况进行诊断和检测。
其中核心部分是X射线敏感CCD相机及其图像信号的计算机采集。
图1 微型X射线实时成像系统原理图F ig.1 Principle diag ram of compact dig ital X-ray im-ag ing sy stem3 X射线敏感CCDX射线敏感CCD是本系统的关键器件,关系到系统的成像性能。
X射线敏感CCD是数字成像平板探测器(Flat Panel Detector,FPD)的一种,平板探测器技术是20世纪90年代后期发展起来的新型射线无损检测技术[7-8]。
作为目前最先进的数字化成像技术,FPD技术有许多优点,它被认为是目前唯一可以取代传统胶片照相的技术。
X射线敏感CCD是一种间接获取图像的FPD,主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二592 光学 精密工程 第16卷极管作用的非晶硅层(amo rphous Silicon,a -Si)再加TFT 阵列构成的平板检测器组成。
此类平板闪烁体或荧光体层经X 射线曝光后,可以将X 射线光子转换为可见光,而后由具有光电二极管作用的非晶硅层变为图像电信号,经过TFT 阵列获得数字图像。
间接FPD 由于有可见光的转换过程,因此会有光的散射问题,因而影响图像的分辨率。
对于一些小物体的检测来说,不需要很大的成像面积,但需要有足够高的分辨率,此系统中图像传感器采用的是E2V 公司的牙医专用X 射线全帧CCD,如图2所示。
该X 射线敏感CCD 的性能指标如下:图2 E2V 公司的牙医专用X 射线敏感CCD Fig.2 X -r ay sensitive CCD specially used in dentistsin E2V像元尺寸 22 m 22 m 像元数912pix el 1368pix el 图像感光面积 20.064mm 30.096mm 有效面积100%最大像素时钟频率1M H z读出噪声150e -(RM S)饱和电压100mV4 X 射线敏感CCD 的驱动电路设计目前国内外对X 射线数字成像系统的研究已经做了大量的工作[9-12]。
通过对X 射线敏感CCD 静态和动态电压及驱动时序的深入分析理解,综合考虑各种因素,对整个系统进行了总体设计[13-14]。
该系统的总体框图如图3所示。
首先通过USB 接口把来自USB 总线的+5V 电源通过DC -DC 变换以及稳压等技术产生系统所需的各种电源电压,其中大部分电源要图3 系统电路总体框图Fig.3 Block diagr am of system cir cuit求纹波要小,诸如模拟电路等关键部分还要达到很低的电源噪声。
单片机是整个系统的控制核心,负责各个部件协调工作。
此外,单片机和U SB2.0接口芯片还用于实现计算机和该系统的通信过程。
该通信过程用来传递计算机发来的命令以及把图像传回到计算机。
两片低功耗CPLD 产生系统所需的各种时序。
其中CPLD1主要用于产生帧存储器控制所需的地址和读写控制信号,CPLD2主要产生CCD 需要的驱动时序。
当然两片CPLD 之间也有一些信号用于两者之间的通信。
CPLD2产生的驱动时序波形需要经过驱动器后才可以加到X 射线CCD 上,驱动的目的主要是产生CCD 所需的脉冲电平,同时能够提供一定的驱动电流。
因为CCD 的各个栅级节电容都较大,而且驱动工作频率也较高,为了提高电荷的转移效率以保证图像质量,驱动器必须要有足够的驱动能力。