射线检测实验.docx
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射线检测实验
实验一曝光曲线的制作
一、实验目的与任务
1．掌握常用曝光曲线的制作方法；
2．制作某一型号X射线机的曝光曲线。
二、实验设备与器材
1．X射线机一台
2．阶梯试块一套
3．密度计一台
4．铅箔增感屏和胶片等若干
5．普通坐标纸和对数坐标纸各一张
三、实验原理
选用任意一台X射线机，采用相同的增感屏、胶片、显影液、定影液及显影、定影时间和显影温度的情况下，对同一材料的不同厚度工件的透照时，所用的曝光条件（焦距、管电压、管电流和曝光时间），是不一样的，如果我们固定其中的一些因素，使透照厚度仅随其中某一种因素的变化而改变，那么我们就可以获得一条相关曲线，这条曲线就是曝光曲线。
曝光曲线是检测的工具。
一台X射线机在不同的工艺和环境条件下其曝光曲线是不同的。
因此，已经制成的曝光曲线只适用于与当时特定条件相同的状态，否则应制作新的曝光曲线。
常用曝光曲线有两种：
1．管电压——厚度曝光曲线：
在X射线机、胶片、增感屏、焦距、暗室处理条件保持不变的情况下，固定曝光量（mA·min）对阶梯试块进行透照。
为了使不同厚度部分的黑度值一样，就必须随着厚度的变化而改变曝光强度（管电压KVP），这就是我们在实际生产运用中最常用的基本曲线。
根据数学分析可以知道，管电压与透照厚度之间不存在简单的线性关系，因而得到的不是直线而是一条曲线，但从实验中可以看出这条曲线的曲率不大，在某些区域内可以近似的看作直线，在实验中用阶梯试块实现不同厚度d的透照，在同一焦距和曝光量条件下，用不同的管电压进行多张胶片曝光，经暗室处理可得一组底片，通过这组底片可获得多条黑度与厚度的曲线（每张底片即是一条黑度——厚度的曲线），当我们选取某一黑度值时，不同管电压对应的不同厚度即有一对应点，将选取的各点标注于普通坐标纸上便可得一条曝光曲线，这一曝光曲线，就是管电压——厚度曝光曲线。
2．曝光量——厚度曝光曲线
同制作管电压——厚度曝光曲线一样，在各种条件不变的情况下，固定管电压（KVP）改变曝光量（mA·min），对阶梯试块进行分次曝光。
在管电压不变的情况下，d与logIt呈直线关系。
在实验中用阶梯试块实现不同厚度d的透照，在同一管电压下用不同的曝光量进行多张胶片曝光，经暗室处理可得一组底片。
通过这组底片可获得多条黑度——厚度的关系曲线（每张底片即是一条黑度——厚度的曲线）。
我们选取某一黑度值时不同的曝光量对应不同的厚度即有一对应点。
将各实验点标注于对数坐标纸上便可得一条曝光曲线，这一曝光曲线就是曝光量——厚度曝光曲线。
曝光量——厚度曝光曲线在对数坐标纸上是一条直线，这是因为：
I=I0t－μd（1-1）
通过推论可得：
log（1-2）
四、实验方法与步骤
1．阶梯试块的准备
加工阶梯试块，其材质与被检工件相同或相似。
形状、尺寸如图1-1所示。
阶梯厚度梯按极差为2mm的等差数列变化，从2mm～20mm，另外再制备厚度为10mm和20mm的平板试块各一块，如加在阶梯试块下面，可扩大制作曲线的厚度范围。
图1-1阶梯式块示意图
2．制作管电压——厚度曝光曲线（钢铁材料）
管电压——材料厚度曝光曲线是常用的一种曲线，实验时要求：
（1）按阶梯试块大小切好四张胶片（300×80mm），胶片用0.03毫米的铅箔增感，放入暗袋中；
（2）按表1-1所给定的条件逐张分别进行曝光，曝光时应固定焦距，曝光量及暗室处理条件，放置识别标记等；
（3）将曝光后的胶片进行暗室处理；
（4）暗室处理后的底片用黑度计测量每一厚度对应的黑度值，并填入表1-1中；
（5）根据表1-1的数据，在普通坐标纸上作出不同管电压时，材料厚度——黑度的关系曲线，纵坐标为黑度D，横坐标为材料厚度d（mm）；
（6）选黑度D=1.5时，作横坐标的平行线，与每根D——d曲线相交，并读取交点处的管电压和厚度值并填入表1-2；
（7）根据表1-2的数据，在普通坐标纸上绘制管电压——材料厚度的曝光曲线，纵坐标为KVP，横坐标为d（mm）。
3．制作曝光量——厚度曝光曲线（钢铁材料）
（1）按钢铁阶梯试块的大小切好四张胶片，用0.03毫米铅屏增感，放入暗袋中；
（2）按表1-3所给定的条件逐张分别曝光，曝光时间应固定焦距，管电压及暗室处理条件，放置识别标记等；
（3）将曝光后的胶片进行暗室处理；
（4）暗室处理后的底片用黑度计测量每一厚度对应的黑度值，并填入表1-3中；
（5）根据表1-3的数据，在普通坐标纸上作出不同曝光量时，材料厚度——黑度的关系曲线，纵坐标为黑度D，横坐标为材料厚度d（mm）；
（6）选黑度D=1.5时，作横坐标的平行线，与每根D-d曲线相交，并读取交点处的曝光量和厚度值并填入表1-4中；
（7）根据表1-4的数据，在对数坐标纸上绘制it（或Logit）与d的曝光曲线，纵坐标为mA·t（或Logit），横坐标为d（mm）。
五、数据处理
1．从表1-4得到一组离散数据，由于d与Log之间存在线性关系，这是因为：
（1-1）
（1-2）
因此，这些点可以连成一条直线，但是在实验过程中由于各种因素的影响而产生误差，这些点都可能偏离直线，利用实验所取得的数据求出直线方程，就是数据处理的主要任务，求解直线方程的方法很多，在此我们采用一元回归方程：
y=bx+a（1-3）
通过一元回归方程，求出（1-3）式中系数a和b。
回归直线方程也就得到了。
设有一组实验数据，自变量为x，应变量为y，在求回归方程时，首先按表1-5，将xi和yi值填入，并计算出xiyi，xi2以及它们的和，然后按下式计算系数b和d。
（1-4）
（1-5）
根据求得的b和a值即可得一条直线，这条直线称为y对x的回归直线，（1-3）式y对 x的回归方程，b为回归系数，a为一常数。
这个回归方程所代表的直线，是平面XOY上一切直线中与已知观测值最靠近的一条直线。
曝光量——厚度曝光曲线的Logit与d之间已从数学表达式（1-2）知道具有线性关系，因此可用一元回归法求此直线方程。
2．在实际工作中，由散点图得到的不一定是直线，经常遇到曲线。
因此选择适当类型的曲线去拟合各散点，如果各离散实验点趋近于在一直线的附近时，则可用上面的方法进行拟合。
六、实验报告要求
1．简述两种曝光曲线的作用；
2．列出实验数据，画好曝光曲线，并作简要分析；
3．用一元回归方程拟合曝光量——厚度曲线，求出方程，画出直线并与连点法所得直线进行比较；
4．分析讨论管电压——厚度曲线能否用一元回归法拟合，为什么？
5．实验体会（认识、疑问、新的见解等）；
6．将所有实验表格附于报告内。
表1-1
机型
透照规范
焦距：
mm，曝光量：
mA·t
管电压（KVP）
底片黑度测量值
d
D
d
D
d
D
d
D
表1-2（D=1.5时）
厚度d（mm）
管电压（KVP）
表1-3
机型
透照规范
焦距：
mm，管电压：
KVP
曝光量（mA·t）
底片黑度测量值
d
D
d
D
d
D
d
D
表1-4
厚度d（mm）
mA·t
Logit
注：
1．机型和透照规范实验前由老师提供；
2．实验结束后将本页剪下附于实验报告内。
表1-5
实验点
x
y
xy
1
2
┆
┆
┆
┆
┆
x
实验数据（依据表1-4）
实验点
1
2
3
4
注：
本页附于实验报告内。
实验二焊缝的射线探伤检测
一、实验目的：
掌握利用X射线机对金属结构焊缝进行无损检测的方法。
二、实验器材：
1．X射线机一台
2．焊缝试板一件
3．R16系列像质计一套
4．胶片、铅箔增感屏、暗袋和铅字若干
5．密度计一台
6．观片灯一个
7．《JB4730-94压力容器无损检测》标准一本
三、实验原理：
1．X射线和射线具有穿透物质的特性，在穿透物质过程中，会被物质所吸收，使透过的射线强度减弱，我们称其为衰减作用，这种物质对射线的衰减作用具有一定的衰减规律，其衰减规律可用下列公式表示：
（2-1）
式中：
I——通过物体后的射线强度；Io——通过物体前的射线强度；
μ——物质的衰减系数；d——物体的厚度。
不同的物质对射线的吸收和衰减系数是不一样的，测量其变化就可以探测物体内部有无缺陷，如图2-1所示：
设：
为射线透过无缺陷部位强度，则：
I1=I0e－μd（2-2）
设：
为射线透过有缺陷部位强度，则：
I2=I0e－μ（d－x）（2-3）
如果缺陷部位含有杂质或夹有其它物质，则：
I2=I0e－μ（d－x）－μ′x=I0e－μd＋（μ－μ′）x（2-4）
图2-1射线透照示意图
透过有缺陷部位和无缺陷部位后的射线强度比为：
I2/I1=I0e－μ（d－x）－μ′x/I0e－μd=I0e－μd＋（μ－μ′）x/I0e－μd=e（μ－μ′）x（2-5）
由2-5式可知，被透照物质吸收系数与缺陷部位吸收系数差越大，则透过有缺陷部位与无缺陷部位的射线强度差越大，从而反映在底片上的黑度差越大。
这样就可以通过X或射线透照，来判断缺陷的种类，数量和大小。
2．X或射线对某些物质可以产生光化学作用，利用光化学作用，可以采用荧光显示摄像或感光胶片摄像，将上述过程进行显示和记录，即我们通常所说的X或射线适时成像和X或射线照像技术。
四、实验步骤：
1．根据焊缝试块厚度及形状，制定工艺卡，选择适当的工艺规范。
2．将胶片置于试块下面，在试块上放好中心标记、搭接标记、试件编号、检验日期、检验者代号等标记，垂直于焊缝，距焊缝边缘5mm以上。
在胶片三分之一处外侧放置与工件厚度相应的像质计，像质计的金属丝与焊缝垂直相交跨越放置，细丝朝外。
如图2-2。
图2-2识别标记摆放示意图
3．按照选择的工艺规范进行曝光。
4．暗室处理及水洗和干燥。
5．按照《JB4730-94压力容器无损检测》标准进行评片并填写探伤报告，如表2-1。
五、实验报告要求：
按照《JB4730-94压力容器无损检测》标准，对所拍底片进行级别评定。
填写探伤报告应包括以下内容：
试件名称、焊缝及底片编号、使用仪器、验收标准、透照规范、暗室处理
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