射线检测问答题（三）（含答案）

三、问答题

3.1 什么是射线照相灵敏度？绝对灵敏度和相对灵敏度的概念又是什么？

3.2 简述像质计灵敏度和自然缺陷灵敏度的区别和联系？ 3.3 什么是影响射线照相影像质量的三要素？

3.4 什么叫主因对比度？什么叫胶片对比度？它们与射线照相对比度的关系如何？

3.5 写出透照厚度差为△X的平板底片对比度公式和像质计金属丝底片对比度公式，说明公式中各符号的含义，并指出两个公式的差异？

3.6 就像质计金属丝的底片对比度公式讨论提高对比度的主要途径，并说明通过这些途径提高对比度可能会带来什么缺点？ 3.7 何谓固有不清晰度？

3.8 固有不清晰度大小与哪些因素有关？ 3.9 何谓几何不清晰度？其主要影响因素有哪些？

3.10实际照相中，底片上各点的Ug值是否变化？有何规律？ 3.11试述Ug和Ui关系以及对照相质量的影响。 3.12试述底片影像颗粒度及影响因素。

3.13什么叫最小可见对比度？影响最小可见对比度的因素有哪些？ 3.14为什么射线探伤标准要规定底片黑度的上、下限？

3.15采用源在外的透照方式比源在内透照方式更有利于内壁表面裂纹的检出，这一说法是否正确，为什么？

3.16在底片黑度，像质计灵敏度符合要求的情况下，哪些缺陷仍会漏检？ 3.17为什么裂纹的检出率与像质计灵敏度对应关系不好？

问答题答案

3.1答：射线照相灵敏度是评价射线照相影像质量的最重要的指标，从定量方面来说，是指在射线底片上可以观察到的最小缺陷尺寸或最小细节尺寸；从定性方面来说，是指发现和识别细小影像的难易程度。 绝对灵敏度是指在射线照相底片上所能发现的沿射线穿透方向上的最小缺陷尺寸。

相对灵敏度是指该最小缺陷尺寸与射线透照厚度的百分比。

3.2答：为便于定量评价射线照相灵敏度，常用与被检工件或焊缝的厚度有一定百分比关系的人工结构，如金属丝、孔、槽等组成所谓透度计，又称为像质计，作为底片影像质量的监测工具，由此得到的灵敏度称为像质计灵敏度。

自然缺陷灵敏度是指在射线照相底片上所能发现的工件中的最小缺陷尺寸。

像质计灵敏度不等于自然缺陷灵敏度，因为自然缺陷灵敏度是缺陷的形状系数、吸收系数和三维位置的函数；但像质计灵敏度的提高，表示底片像质水平也相应提高，因而也能间接地反映出射线照相相对最小自然缺陷检出能力的提高。

3.3答：影响射线照相影像质量的三个要素是：对比度、清晰度、颗粒度。 射线照相对比度定义为射线照相底片上某一小区域和相邻区域的黑度差。

射线照相清晰度定义为射线照相底片上的黑度变化过渡区域的宽度。用来定量描述清晰度的是“不清晰度”。 射线照相颗粒度是根据测微光密度计测出的数据、按一定方法求出的所谓底片黑度涨落的客观量值。 3.4答：由于不同区域射线强度存在差异所产生的对比度称为主因对比度，其数学表达式为：

ΔI/I=（μΔT）/（1+n）

式中：I：透过试件到达胶片的射线强度；ΔI：局部区域射线强度增量； μ：射线的吸收系数；ΔT：局部区域透射厚度差；n：散射比。

由上式可以看出，主因对比度取决于透照厚度差、射线的质以及散射比。 胶片对比度就是胶片梯度，用胶片平均反差系数定量表示，数学式为：

=ΔD/ΔlgE

式中：：胶片平均反差系数；ΔD：底片黑度差；ΔlgE：曝光量对数值的增量。

影响胶片对比度的因素有：胶片类型、底片黑度、显影条件。

射线照相底片对比度是主因对比度和胶片对比度的综合结果，主因对比度是构成底片对比度的根本因素，胶片对比度可以看作是主因对比度的放大系数。 3.5答：厚度为ΔX的平板底片对比度公式

ΔD=-0.434μGΔX（1+n） （1）

像质计金属丝底片对比度公式

ΔD=-0.434μGσ·d/（1+n） （2）

式中：μ：射线吸收系数；G：胶片反差系数；σ：几何修正系数；ΔX：平板透照厚度差；d：像质计金属丝直径；n：散射比。

两个公式的差别在于几何修正系数σ，由于像质计金属丝直径d远小于焦点尺寸，在一定透照条件下，几何因素会影响金属丝影像对比度，所以公式（2）引入σ对底片对比度进行修正。当缺陷尺寸大于焦点尺寸时，焦点尺寸对底片对比度的影响可忽略不计，所以公式（1）中没有几何修正系数σ。 3.6答：像质计金属丝底片对比度公式

ΔD=-0.434μGσ·d/（1+n）

提高对比度主要途径和由此带来的缺点：

（1）增大μ值。在保证穿透力的前提下，尽量采用能量较低的射线，但这样会使曝光时间增加。 （2）增大G值。可选用G值更高的微粒胶片；由于非增感型胶片G值和黑度成正比，也可通过提高底片黑度增大G值。但高G值的微粒胶片感光速度往往较慢，需要增大曝光时间，提高黑度也需要增加曝光时间，此外，黑度的提高会增大最小可见对比度ΔD min，对灵敏度产生不利影响。 （3）提高σ值。可选择焦点尺寸小的射源，或增大焦距，这样做也会使曝光时间延长。

（4）减小n值。要减小散射线，就要使用铅窗口与铅屏蔽，这些也将降低工作效率，使曝光时间延长。 3.7答：当射线穿过胶片时，会在乳剂层中激发出电子，这些电子具有一定动能，会向各个方向飞散，并能使途经的卤化银晶体感光，其结果使得试件轮廓或缺陷在底片上的影像产生一个黑度过渡区，造成影像模糊，这个过渡区称为固有不清晰度Ui。 3.8答：固有不清晰度Ui值受以下因素影响：

（1）射线的质。透照射线的光子能量越高，激发的电子在乳剂层中的行程就越长，固有不清晰度也就越大。 （2）增感屏。据文献报道：在中低能量射线照相中，使用铅增感屏的底片的固有不清晰度大于不使用铅增感屏的底片；增感屏厚度增加也会引起固有不清晰度增大；在γ射线和高能量X射线照相中，使用铜屏、钽屏、钨屏、钢屏的固有不清晰度均小于铅屏。

（3）屏—片贴紧程度。透照时，如暗盒内增感屏和胶片贴合不紧，留有间隙，会使固有不清晰度增大。 固有不清晰度与胶片的类型和粒度无关，与暗室处理条件无关。

3.9答：由于射线源具有一定尺寸，所以照相时工件表面轮廓或工件中的缺陷在底片上的影像边缘会产生一定宽度的半影，此半影宽度就是几何不清晰度Ug，Ug的最大值Ugmax发生在远离胶片的工件表面。

Ug的计算式： Ug=dfb/（F－b）；Ugmax=dfL2/L1 式中：df：射源尺寸；F：焦距；b：缺陷至胶片距离； L1：焦点至工件表面距离；L2：工件表面至胶片距离。

由以上公式可知，Ug值与射源尺寸和缺陷位置或工件表面至胶片距离成正比，与射源至工件表面距离成反比。

3.10答：实际照相中，底片上不同部位影像的Ug值是不同的，但为了简化计算，便于应用，有关技术标准仅以透照中心部位的最大Ug值作为控制指标。对不同部位Ug值的变化忽略不计。底片上不同部位的Ug值变化规律如下：

（1）焦点尺寸变化引起Ug值变化：由于X射线管的结构原因，沿射线管轴向不同位置焦点投影尺寸是变化的。阳极侧焦点小，阴极侧焦点大。因此底片上偏向阳极一侧的Ug值小，偏向阴要一侧的Ug值大。 （2）L2/L1变化引起Ug值变化：透照纵缝时，被检区域各部位L2/L1不变，Ug值不变，而透照环缝时，被检区域各部位的L2/L1值都比中心部位要大，因此端部的Ug值也会增大。 3.11答：可简要归纳为以下几点：

（1）射线照相中，通常主要考虑的是几何不清晰度Ug和固有不清晰度Ui，两者共同作用形成总的不清晰度U，比较广泛应用的表达U、Ug、Ui的关系式是：

（2）由于U是Ui和Ug的综合结果，提高清晰度效果显著的方法是设法减小Ug和Ui中较大的一个，而不是较小的一个。例如，当Ui值远小于Ug值时，再进一步减小Ui值，以期望减小U，其效果是不显著的。 （3）在X射线照相中，Ui值很小，影响照相清晰度的决定因素是Ug值。

（4）在Co60，Cs137及Ir192γ射线照相中，Ui值较大，对照相清晰度有显著影响，为提高清晰度，宜尽量减小Ug，使之不超过Ui值。考虑提高对细小裂纹的检出率宜选择Ug=Ui的条件，必要时可取Ug=Ui/2的透照几何条件。

3.12答：底片影像是由许多形状大小不一的颗粒组成的，人们观察影像时在感觉上产生的不均一或不均匀的印象称为颗粒性，用仪器测定由各影像不均匀引起的透射光强变化，其测定结果称为颗粒度。由于颗粒大小是随机分布的，所以颗粒度一般是采用均方根离差σ来变量。目前较通用的方法是用直径24微米的扫描孔测定颗粒度。

肉眼所观察到的颗粒团实际上是许多颗粒交互重迭生成的影像。影像颗粒与胶片卤化银颗粒是不同的概念，影像颗粒大小取决于以下因素：胶片卤化银粒度、曝光光子能量和显影条件。

3.13答：在射线底片上能够辨认某一尺寸缺陷的最小黑度差称为最小可见对比度，又称识别界限对比度。当射线底片对比度ΔD大于识别界限对比度ΔDmin时，缺陷就能识别，反之则不能识别。最小可见对比度ΔDmin与影像大小和黑度分布、底片颗粒度、黑度、观片条件以及人为差异等因素有关。

3.14答：探伤标准中规定底片黑度上、下限是为了保证底片具有较高的对比度ΔD和较小的识别界限对比度ΔDmin，从而得到较高的灵敏度。

题3.14图

非增感型胶片G值随黑度的增加而增大，G值增大，ΔD也会增大，因此，底片取较大的黑度可获得较高的对比度ΔD，另一方面，ΔDmin在低黑度范围内大致不变，在高黑度范围内随黑度的增加而增大，为得到较小的识别界限对比度，ΔDmin，又要控制底片黑度不能过大，综合以上关系，黑度对ΔD及ΔDmin的影响如图。由图可见，当黑度D过大或过小，都会使ΔDmin＞ΔD，使像质计影像不能识别，从而降低探伤灵敏度。

此外，底片黑度的上限值还受到观片灯亮度的影响，当透过底片光强超过100cd/m人眼的识别缺陷能力最强，透过光强低于30cd/m时，识别能力显著下降。为保证足够的透过光强，受观光灯亮度限制，也必须规定底片黑度上限。

3.15答：采用源在外的透照方式比源在内的透照方式更有利于内壁表面裂纹的检出，这一说法是正确的，在试验和实际工作中均已得到验证，从理论上分析也是有道理的。

源在内透照时，胶片贴在工件表面，由几何不清晰度公式Ug＝df·b/F(F－b)可知，裂纹影像存在一定的几何不清晰度，此外，由于裂纹的开口尺寸W大大小于焦点尺寸df，几何修正系数σ大大小于1，照相几何条件（焦距F、缺陷到胶片距离b）会对裂纹影像对比度产生影响，使对比度下降，从而使缺陷检出率降低。 而当源在外透照时，胶片贴在工件内表面，此时胶片与内表面裂纹的距离b值最小，裂纹影像的几何不清晰度最小，对比度也最高，所以缺陷检出率高。

3.16答：（1）小缺陷。如果小缺陷的影像尺寸小于不清晰度尺寸，影像对比度小于最小可见对比度，便不能识别。因此对一定的透照条件，存在着一个可检出缺陷临界尺寸，小于临界尺寸的缺陷便不能检出；例如小气孔、夹渣、微裂纹、白点等。

（2）与照射方向不平行的平面型缺陷。平面型缺陷具有方向性，当缺陷平面与射线之间夹角过大，会使对比度降低，甚至在底片上不产生影像，从而造成漏检。例如坡口及层间未熔合、钢板分层的漏检以及透照工艺不当，θ角过大造成横向裂纹漏检均属此类情况。

（3）闭合紧密的缺陷。对某些紧闭缺陷即使透照角度在允许范围内，仍不能产生足够的透照厚度差，从而造成漏检。例如紧闭的裂纹、未熔合、锻件中的折迭等。

2

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3.17答：裂纹的检出率与像质计灵敏度对应关系之所以不好，是因为裂纹缺陷与像质计人工缺陷的形状、分布状态、尺寸有较大差异。

例如以丝型像质计的人工缺陷—金属丝与裂纹比较，存在以下差异：

在形状方面：两者截面形状不同。金属丝截面为圆形，而裂纹截面的模型为三角形（表面裂纹）或菱型（埋藏裂纹）或进一步简化为窄槽型。有关研究表明：对小缺陷来说，缺陷的截面形状对其影像对比度有影响。 在投影方向方面：因为金属丝截面为圆形，所以不具有方向性；而裂纹则具有明显的方向性：试件中向不同方向延伸的裂纹，或从不同方向照射裂纹的射线，得到的影像是不同的。

在尺寸方面：裂纹的横向尺寸（开口宽度）一般比金属丝直径要小。有关研究表明：对小缺陷来说，其横向尺寸越小检出率越低。

3.17答：裂纹的检出率与像质计灵敏度对应关系之所以不好，是因为裂纹缺陷与像质计人工缺陷的形状、分布状态、尺寸有较大差异。

例如以丝型像质计的人工缺陷—金属丝与裂纹比较，存在以下差异：

在形状方面：两者截面形状不同。金属丝截面为圆形，而裂纹截面的模型为三角形（表面裂纹）或菱型（埋藏裂纹）或进一步简化为窄槽型。有关研究表明：对小缺陷来说，缺陷的截面形状对其影像对比度有影响。 在投影方向方面：因为金属丝截面为圆形，所以不具有方向性；而裂纹则具有明显的方向性：试件中向不同方向延伸的裂纹，或从不同方向照射裂纹的射线，得到的影像是不同的。

在尺寸方面：裂纹的横向尺寸（开口宽度）一般比金属丝直径要小。有关研究表明：对小缺陷来说，其横向尺寸越小检出率越低。

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