Сканирующий интроскоп

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, а именно к радиационной интроскопии, и может быть использовано для контроля материалов и изделий, например багажа при таможенном досмотре. Цель изобретения - повышение информативности за счет выявления областей контролируемого объекта с заданным химическим составом. В устройство, содержащее излучатель 1, блок 2 сканирования контролируемого объекта 15, одномерный матричный детектор 3 излучения, мультиплексор 4, аналого-цифровой преобразователь 5 с нормализатором на входе, блок 6 видеопамяти, блок 9 управления, видеоконтрольный блок 8 и блок 14 цветового кодирования, введены блок 7 памяти, логарифматор 10, блоки 11 и 12 буферной памяти и компаратор 13. Определение коэффициентов ослабления материала объекта контроля для двух различных энергий излучения, генерируемого излучателем 1, с помощью логарифматора 10, хранение этих значений в блоках 11 и 12 буферной памяти, анализ соотношения коэффициентов ослабления для каждой точки изображения посредством компаратора 13, изменения цвета областей теневой картины в зависимости от этого соотношения с помощью блока 7 памяти и блока 14 цветового кодирования позволяет выявлять области и элементы контролируемого объекта с заданным химическим составом. 3 ил.

ССЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

151)5 С 01 и 23/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ПСНТ СССР

1 (21) 4461487/31-25 . (22) 15.07.88

{46) 07.08.90. Вюл. М 2о (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) Е.А.Гусев, С.И.Мусянков, А.А.Петушков, В.Н.Птицын, А.М.Счастливцев и В.Г.Фирстов (53) 620.179.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

586373, кл.G 01 N 23/04, 1977.

Проспект фирмы Heiman GMBH. Модель HI"ßCÀÈ-9070, 1984. (54) СКАНИРУЮШИИ HHTPOCKOP. ,(57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю материалов и изделий, а именно к радиационной интроскопии, и может быть использовано для контроля материалов и изделий, например багажа при таможенном досмотре Бель изобретения — повышение информативности за счет выявления областей контролируемого объекта с заданным химическим составом. В уст" ройство, содержащее излучатель I, блок 2 сканирования контролируемого

„„Бц„„1583806 А1

2 объекта 15, одномерный матричный детектор 3 излучения, мультиплексор

4, аналого-цифровой преобразователь

5 с нормализатором на входе, блок

6 видеопамяти, блок 9 управления, видеоконтрольный блок 8 и блок 14 цветового кодирования, введены блок

7 памяти, логарифматор 1 О, блоки 11 и 12 буферной памяти и компаратор

13. Определение коэффициентов ослабления материала объекта контроля для двух различных энергий излучения, генерируемого излучателем 1, с помощью логарифматора 1О, хранение этих значений в блоках 11 и 1 2 буферной памяти, анализ соотношения коэфФициентов ослабления для .каждой точки изображения посредством компаратора 1 3, изменения цвета областей теневой картины в зависимости от этого соотношения с помощъю блока

7 памяти и блока 14 цветового кодирования позволяет выявлять области и элементы контролируемого объекта с заданным химическим составом..

3 ил.!

583806

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, а именно к радиационной интроскопии, и может быть использовано для контроля материалов и изделий, например багажа при таможенном досмотре, где требуется оценить химический состав внутренних неоднородных областей контролируемых объектов в процессе их перемещения.

Цель изобретения — повышение ин" формативности за счет выявления oQластей и элементов контролируемого объекта с различным химическим состав ом.

На фиг. 1 представлена Функциональная схема сканирующего интроскопа, на фиг. 2 — вариант функциональной схемы блока управления; на фиг. 3 — пример зависимости интенсивности рентгеновского. излучения от времени.

Сканирующий интроскоп содержит (фиг.1) излучатель 1, механизм 2 сканирования контролируемого объекта, одномерный матричный детектор 3 излучения, мультиплексор 4, аналогоцифровой преобразователь (ПАП) 5 с с нормализатором на входе, блок 6 видеопамяти, блок 7 памяти, видеоконтрольный блок (ВКБ) Р, блок 9 управления, логарифматор 1 О, блоки

11 и 12 буферной памяти, компаратор !

3 и блок 14 цветового кодирования.

Механизм 2 сканирования перемещает контролируемый объект 15.

Выходы одномерного матричного детектора 3 излучения соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора 4, выход которорого подсоединен к информационному входу АРР. 5, подключенного выходом к входу логарифматора 10 и к информационному входу блока 6 видеопамяти.

Блок 6 видеопамяти соединен с информационным входом блока 14 цветового кодирования, подключенного входом функционального преобразования к выходу блока 7 памяти и выходом — к входу видеоконтрог ьного блока 8. Выход погарифматора 0 соединен с ин- формационными входами блоков 11 и

1 2 буферной памяти, выходы которых подключены соответственно к первому, и второму информационным входам компаратора 1 3, подсоединенного выходом к информационному входу блока 7 памяти. Блок 9 управления подключен первым выходом к управляюгим входам излучателя 1 и механизма 2 сканирования, вторым выходом — к адресным входам мультиплексора 4 и АПП 5, к адресным входам блоков 11 и 1 2,уферной памяти, третьим выходом - к синхровходам блока 6 видеопамяти и блока 7 памяти, а четвертым и пятым выходами — к входам записи соответ0 ственно блоков 11 и 12 буФерной памяти, Блок 9 управления содержит (фиг.2) программируемый контроллер 16, тактовый генератор 17, контроллер 18 памяти и счетчик 19 импульсов. Тактовый генератор 17, гход которого является входом пуска интроскопа, подключен первым, вторым и третьим выходами соответственно к входу программируемого контроллера 1б,первый выход которого является первым вы.— ходом блока, к одному входу контроллера 18 памяти и к информационному

25 входу счетчика 19 импульсов, выход которого является вторым выходом блока. Выход переполнения счетчика

19 импульсов соединен с другим входом контроллера 1 8 памяти, выход которого является третьим выходом блока. Второй выход программируемого контроллера 16, являющийся четвертым выходом .блока, соединен с обнуляющим входом счетчика 19 импульсов, а третий выход программируемого контроллера 16 является пятым выходом блока, на котором Формируется импульс записи блока буферной 12 памяти °

На Фиг. 3 обозначены: I — интенсив40 ность излучения ВО apeMe T; I.1,и I, напряжения на излучателе 1; Т, и Т вЂ” моменты опроса детекторов 3 излучения.

Сканирующий интроскоп работает сле45 дующим образом.

В момент Т (Фиг.3) при пуске интроскопа блок 9 управления вырабатывает импульс, включающий излучатель 1 и механизм 2 сканирования. В момент

Т,, соответствующий напряжению на излучателе 1, мультиплексор 4 осуществляет опрос одномерного матричного детектора 3 излучения, сигнал с выхода которого нормализуется и оцифровывается в ALII 5. Выходной сигнал

A!III 5 записывается в блок 6 видеопамяти и через логарифматор 10 заносится в блок буферной 11 памяти. Логарифматор 10 формирует сигнал, пропорцио83806

Р + К Z U А + K2ZA, (2) .Л где, — коэффициенчы о лабления излучения материалом контро5 лируемого объекта 15, обусловленные соответственно фотоэффектом и рассеянием;

К, К вЂ” константы; 19

Z — атомный номер материала контролируемого объекта

l5;

А - атомный вес материала контролируемого объекта 15.

В интроскопе реализован алгоритм вида

5 l5 нальный показателю экспоненты Функции ослабления в выражении (1) . В момент

Т1, соответствующий напряженИю U> на излучателе 1, детектор 3 излучения вновь опрашивается мультиплексором

4, и информация с их выходов посту" пает в блок )2 буферной памяти. Контролируемый объект 15 sa это время практически не меняет своего местоположения, и поэтому каждый его элемент оказывается просвеченным как бы дважды для двух энергий излучения, соответствующих напряжениям U è U< питания излучателя. l. Выбор напряжения U определяется химсоставом и тол2 шиной контролируемого объекта 15, и ,цля большинства случаев можно принять

U = (1/2)U,. Блок 11 буферной памяти представляет собой статическую память объемом, равным числу детекторов 3 излучения. Блок 12 буферной памяти может быть выполнен аналогично блоку 11 буферной памяти или в виде регистра для фиксации сигнала лишь с одного детектора 3 излучения. В этом случае при втором опросе соответствующего детектора 3 излучения в момент Т1 сигнал i-ro детектора 3 излучения фиксируется в блоке 1 2 буферной памяти и в этот же момент на выходе блока 11 буферной памяти выставляется сигнал i-ro детектора 3 излучения, полученного в момент Т, (фиг.3). Эти сигналы сравниваются в компараторе 13.

Ослабление интенсивности рентгеновского излучения описывается известным экспоненциальным законом.

Iexp(- p,рх)

1 р, у х

2Н

I I exp(- рух), где Т - интенсивность падающего на контролируемый объект 1 5 излучения

I - интенсивность прошедшего через контролируемый объект

)5 излучения;.

- коэффициент ослабления излучения материалом контролируемого объекта 1 5; — плотность материала контролируемого объекта 15, х — толщина материала контролируемого объекта 15.

Коэффициент ослабления р обуславливает зависимость ослабления от напряжения U на излучателе 1 и химического состава материала контролируемого о объекта 15 в виде

М2 (3)

I1-, I exp(-М2p x) - p2y" где Т, Т вЂ” интенсивность прошедшего 2 излучения в моменты Т, и Т2 соответственно; р,и )ч2 — коэффициенты ослабления для энергий при U, и Ц

Н вЂ” пороговый уровень, определяемый Физическими свойствами выделяемых об—

30 ластей и Фона.

Влияние величины р в пределах, огграниченных габаритами контролируемого объекта )5, с одной стороны, и минимальной толщиной металлических включений в материал контролируемого объекта, подлежащих выявлению, с другой, несущественно., В зависимости от энергии излучения и химического состава материала контролируемого объекта 15 тот или иной процесс взаимодействия излучения с материалом контролируемого объекта 15 может преобладать ° Так, например, характерный реяим работы asлучения 1 при контроле багажа составляет 80-140 кВ. Это соответствует эффективным энергиям квантов излучения Е 50-100 кэВ. В этом диапазоне энергий, например для железа и более тяжелых элементов (с Z (13) в процессе взаимодействия преобладает фотоэффект (р = i) а для более легких элементов (с Z (!3) ослабление излучения обусловлено, в основном, рассеянием (р = i) и слабо зависит как от энергии излучения, так и от химического состава материала контролируемого объекта 15.

1 583806

Таким образом, для того, чтоы оценить химический состав материала контролируемого объекта 1.5 в ука" занном диапазоне энергий излучения, необходимо оценить изменение величины ослабления при изменении энергии излучения, Так, для Е, 50 кэВ и Й 100 кэВ, коэффициент ослабления соответственно для железа (с Z 26) и воды (с Z >> 7,8) составляют

Использование изобретения позволит повысить информативность изображения контролируемого объекта за счет выделения его областей и элементов, материал которых имеет определенный химический состав, например выявлять нер„- =(1,93-0,37) см г и

Р и =(О, 22-0,17) см г - .

Н@0 15

В первом случае ослабление изменилось существенно (в 5 раз), а во втором случае несущественно.

Компаратор 1 3 должен быть настроен таким образом, чтобы выделять за" 20 данные изменения в ослаблении излучения и управлять цветовым кодированием при формировании теневого изображения на ВКБ 8. Компаратор 13 представляет собой обычный цифровой компаратор, дополненный умножителем по одному входу. Обычно Н = 2, где К" натуральное число (К = 0,1,2...), и поэтому перемножение достигается простой коммутацией разрядов на одном из входов. В общем случае ста-. вится цифровой перемножитель, на одном входе которого устанавливается порог Н. В зависимости от соотношения р, < Н р или р, ) Н рь на выходе 35 компаратора 13 вырабатывается сигнал, который записывается в блок 7 памяти, представляющий собой однобитовую память размером, равным электронной памяти блока 6 видеопамяти. Таким об- 40 разом, для каждого элемента изображения проверяется соотношение р, i Н р и в завйсимости от него делается вывод о химическом составе материала контролируемого объекта 1 5. Блок 7 памяти управляет выбором функции преобразования в блоке 14 цветового кодирования. Таким образом, элементы контролируемого объекта 15, имеющие определенный химический состав, могут 50 быть выделены на ВКБ 8. дозволенные вложения в багаж-при таможенном контроле.

Формула изобретения

Сканирующий ийтроскоп, содержащий излучатель, механизм сканирования контролируемого объекта, блок управления с. входом пуска и с тремя выходами, одномерный матричный детектор излучения, мультиплексор, аналогоцифровой преобразователь с нормалиэатором на входе, блок видеопамяти, блок цветового кодирования с информационным входом и входом Функционального преобразования и видеоконтрольный блок, вход которого соединен с выходом блока цветового кодирования, блок управления подключен пергым выходом к управляющим входам излучателя и механизма сканирования, вторым выходом — к адресным входам мультиплексора и аналого-цифрового преобразователя и третьим выходом — к синхровходу блока видеопамяти, подсоединенного выходом к информационному входу блока цветового кодирования и информационным входом — к выходу аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора, подключенного информационными входами к соответствующим выходам одномерного матричного детектора излучения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения информативности эа счет выявления областей и элементов контролируемого объекта с заданным химическим составом, в него введены логарифматор, два блока буферной памяти, компаратор и блок памяти, а блок управления снабжен четвертым и пятым выходами, соединенными с входами записи соответственно первого и второго блоков буферной памяти, подключенных адресными входами к второму выходу блока управления, информационными входами. — к выходу логарифматора и выходами — соответственно к первому и второму информационным входам компаратора, выход которого подсоединен к информационному входу блока памяти, подключенного синхровходом к третьему выходу блока управления и выходом — к входу функционального преобразования блока цветового кодирования, а вход логарифматора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя.

1 583806

Составитеть В. Костюхин

Техред Л.Серд окова Корректор М.Пожо

Редактор В. Бугренкова

Заказ 2249 Тирам 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.уагород, ул. Гагарина,101