Способ радиационного контроля весового содержания компонентов в изделии

 

Использование: в области неразрушающего контроля при радиационной томографии промышленных объектов для увеличения точности получения весового распределения содержания каждого из компонентов в изделии. Сущность изобретения: облучают изделие потоком ионизирующего излучения при относительном перемещении объекта и системы измерений, регистрируют прошедшее через изделие излучение, получают с ЭВМ томограммы и выделяют области интереса, определяют средние значений линейных коэффициентов ослабления, входящих в зоны томограммы, размеры которых соответствуют выделенным областям интереса, регистрируют дополнительно сформированный сигнал, соответствующий внешней границе изделия, координаты которой используют для определения площади части изделия, входящего в область интереса, после чего производят вычисление весового содержания компонента по предлагаемой формуле. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего контроля внутреннего строения объектов радиационными методами.

Известен способ контроля неравномерности распределения компонентов в изделии, заключающийся в разрезке компонентов на части и химическом выделении исследуемого компонента в каждой части. Этот метод позволяет довольно точно определять вес компонентов в каждой части, но при этом происходит разрушение изделия. Известен способ неразрушающего контроля распределения поглотителя при сканировании объекта коллимированным потоком гамма-излучения и вычислении распределения величин поглощения в направлении просвечивания [1]. Недостаток этого метода- невозможность получения количественной оценки. Он позволяет получить только относительное весовое содержание компонентов, коррелированное с объемом объекта.

Наиболее близким техническим решением является способ радиационной вычислительной томографии, заключающийся в том, что исследуемый объект облучают потоком проникающего излучения при относительном перемещении исследуемого объекта и системы измерений, регистрируют проходящее через исследуемый объект по заданным совокупностям траекторий излучение, получают в ЭВМ томограмму и выделяют области интереса томограммы [2].

Недостатком этого способа является получение распределения суммарной плотности всех компонентов; входящих в изделие или область интереса, а не веса каждого из компонентов.

Цель предполагаемого изобретения заключается в том, чтобы увеличить точность получения весового распределения содержания каждого из компонентов в изделии.

Поставленная цель достигается тем, что в способе радиационного контроля изделий, заключающемся в облучении изделия потоком проникающего излучения при относительном перемещении объекта и системы измерения, регистрации прошедшего через объект излучения, получении в ЭВМ томограммы и выделении областей интереса определяют средние значения линейных коэффициентов ослабления областей, входящих в зоны томограммы, размеры которых соответствуют выделенным областям интереса, но не превышают размера томограммы, определяют внешнюю границу изделия, входящего в эту область, по дополнительно сформированному сигналу, после чего в выделенной области по формуле вычисляют весовое содержание компонента где среднее значение линейных коэффициентов ослабления для зоны томограммы; S_o - площадь области интереса; S_u - площадь части изделия, входящего в область интереса; μ_к, ρ_к - линейный коэффициент ослабления и плотность искомого компонента; μ_пр - линейный коэффициент ослабления прочих компонентов в изделии; h - толщина контролируемого слоя.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1 и заключается в следующем. Проводят томографическое исследование изделия послойно. Для этого изделие 1 располагают между источником 2 и детектором 3. При относительном перемещении регистрируют сигналы с детекторов в счетчиках 4. Эти сигналы, соответствующие интенсивности потоков излучения, прошедшего через изделие по набору направлений, передают в процессор ЭВМ через коммутатор 5. По ним получают томограмму, используя один из известных математических алгоритмов. Набор чисел томограммы передается в запоминающее устройство 7. Одновременно с этим с пульта оператора 8 выделяются зоны интереса путем задания их координат. Для точного определения внешней границы изделия, входящего в выбранную область, используется дополнительно сформированный световой сигнал от источника 10, который фиксируется регистрирующим прибором 11 и передается в блок определения внешней границы 12, координаты которой используются для вычисления площадей S_o и S_u в регистре вычисления 9. Координаты выделенной зоны интереса поступают в регистр вычисления 13, который управляет вводом в процессор 6 набора чисел томограммы, входящих в выделенную зону и используемых для вычисления Вычисленные данные передаются в промежуточное запоминающее устройство 14 и используются для вычисления веса компонентов в зоне интереса. Затем последовательно обрабатываются все выделенные зоны. При необходимости возможно выделение областей интереса в нескольких смежных слоях и получение весового распределения искомого компонента по всему объему исследуемого изделия.

Данное техническое решение можно рассмотреть на примере исследования объекта, содержащего 2 компонента - пустую породу и металл. Выбираем область интереса, равную четверти томограммы. В случае осесимметричных объектов часть объекта, входящая в область интереса, равна четверти объема объекта. Таким образом, легко получить весовое содержание металла в четвертях объекта, обработав полученные наборы чисел, в четвертях томограммы и вычислив вес по вышеупомянутой формуле.

Установлено, что результаты определения веса компонента в частях объекта расходятся с химическим анализом не более чем на 5%, в то время как по результатам способов-прототипов возможно оценить весовое содержание металла не выше чем на 15-20%.

Таким образом, использование предлагаемого способа радиационного исследования обеспечивает по сравнению с прототипом увеличение точности в 1,5-2 раза. В то же время не требуется разрушения объекта исследования.

Формула изобретения

Способ радиационного контроля весового содержания компонентов в изделии, заключающийся в облучении изделия потоком проникающего излучения при относительном перемещении объекта и системы измерений, регистрации прошедшего через изделие излучения, получении в ЭВМ томограммы и выделении областей интереса, отличающийся тем, что для увеличения точности получения распределения весового содержания каждого из компонентов в изделии или его областях определяют средние значения линейных коэффициентов ослабления, входящих в зоны томограммы, размеры которых соответствуют выделенным областям интереса, регистрируют дополнительно сформированный сигнал, соответствующий внешней границе изделия, координаты которой используют для определения площади части изделия, входящего в область интереса, после чего производят вычисление весового содержания компонента по формуле

где среднее значение линейных коэффициентов ослабления для зоны томограммы;
S_o - площадь области интереса;
S_и - площадь части изделия, входящего в область интереса;
μ_к,ρ_к - линейный коэффициент ослабления и плотность искомого компонента;
μ_пр - линейный коэффициент ослабления прочих компонентов и изделий;
h - толщина контролируемого слоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1