高温气冷堆燃料球轨迹CT检测仿真研究与分析

为进一步研究高温气冷堆球流运动,清华大学核能与新能源技术研究院按照1∶5的比例,搭建10 MW高温气冷堆(HTR-10)三维模拟实验台架,采用多层螺旋CT研究燃料球在模拟堆芯中的运动规律,仿真燃料球为外观、质量一致的普通球和目标球。本文对CT球流检测过程进行了仿真,模拟了堆芯中目标球在不同时刻、不同位置的CT重建图像,对图像进行分析,寻找目标球并确定其横向坐标(x,y)和纵向坐标(z)。针对多目标球情况,建立了目标球匹配准则,匹配目标球用不同颜色(c)进行标识,最终完整还原了目标球的五维(x,y,z,t,c)历史运动轨迹信息并动态重现,本文对研究分析高温堆燃料球的行为特征具有重要的参考价值。

双视角^(60)Co集装箱检测系统的研制

介绍了60Co集装箱检测单源-双视角成像技术的基本原理与特点、系统构成与性能指标以及推广应用。双视角集装箱检测技术通过增加1组探测器阵列,获得两个不同视角的集装箱辐射透射图像,实现对集装箱的双视图对比检测并可生成集装箱的虚拟3D图像,从而实现立体检测,有效改善扫描图像中前后重叠物体和杆状物体的图像分辨效果,显著提高夹藏枪支武器的检出效率。双视角集装箱辐射成像检测技术是常规的单投影集装箱检测技术的重要发展,已在中国海关多个口岸装备运行,并取得巨大的经济社会效益。

基于图像的钴-60货运列车检测系统车厢图像分割方法

提出了一种基于整列列车扫描图像的车厢图像分割与速度匹配方法。该方法利用大内存的计算机系统,采用固定扫描速度完成对整列列车的高速扫描并存储全部图像。通过分析车厢结合处的图像特征,实现车厢图像的分割,并结合控制系统的测速信息和扫描采集速度,完成速度匹配。该方法已经成功应用到新装备的钴-60货运列车检测系统中,取得良好效果。

双视角集装箱检测系统可疑物体的精确定位

双视角钴-60集装箱检查系统中虽可以对被检大型客体实现虚拟3D显示,但是在人工掏箱检查时,3D检测的定位精度较低。利用双视角图像中可疑物体图像的相对位置差,计算出可疑物体在集装箱内的相对精确位置,大大提高了可疑物体的定位精度和掏箱检查的效率,该方法已应用到中国海关多套双视角钴-60集装箱检查系统中。

基于单能射线的厚度测量系统合金补偿研究

针对高精度射线在线检测技术中存在的合金补偿问题,提出了窄束单能入射射线下合金补偿的理论计算公式,找出了合金补偿系数和厚度之间的规律。通过实验方法测量了实际系统中的合金补偿系数,验证了理论分析的正确性。利用蒙特卡罗程序MCNP5建立几何模型进行仿真实验,结果和理论分析相一致,与实验结果亦相似,说明几何模型能准确反映实际情况,可替代实验。对实验和仿真结果按照理论参考值进行合金补偿,补偿效果明显,1.25 MeV射线能量下304不锈钢相对测量误差从约1%减小至约0.1%。

凸度测量中的散射校正研究

本文分别从被测钢板的宽度、厚度和射线能量等3个方面对散射的影响进行了研究。首先建立凸度测量系统的蒙特卡罗模拟计算简化模型,分析了单能情况下钢板宽度和厚度对散射因子(SPR)的影响;然后建立X光机能谱计算仿真模型,模拟出给定管电压下X光机输出射线的连续能谱,并提出用多个单能分段等效的方法来代替连续能谱,模拟在实际连续能谱情况下钢板散射分布的规律,其模拟结果与实验测量结果能较好地吻合。

凸度测量过程中点扩展函数的蒙特卡罗模拟与解析表达研究

散射校正是高精度凸度测量中的技术难点。本文采用点扩展函数(PSF)理想模型估计的方法,建立了点扩展函数的蒙特卡罗(MC)计算模型,分析了PSF随射线能量和钢板厚度的变化关系,并提出用多个单能的线性组合来代替连续能谱计算的方法,取得了较好的效果。采用双高斯函数模型,结合蒙特卡罗模拟的计算结果,对凸度测量系统的单能点扩展函数进行了解析求解,并给出0.18MeV射线下,凸度测量系统PSF的解析公式,为凸度测量系统的散射校正奠定了基础。

关于气体中离子漂移速度研究方法的介绍

气体中离子漂移速度的研究,对于气体电离辐射探测、离子迁移谱技术等领域有十分重要的意义。论文从实验测量和模拟计算两个角度,简述了研究气体中离子漂移速度的常用方法,包括:漂移管测量法、蒙特卡洛方法模拟、气体电子倍增器(GEM)测量法以及高压充气电离室测量法,并分析了各自的特点及适用范围。

基于能谱等效的合金补偿方法研究

针对连续能谱X射线厚度测量中的合金补偿问题,利用能谱等效思想,根据单能射线下合金补偿系数与射线能量之间及连续能谱射线下合金补偿系数与材料厚度之间均存在单值对应关系,以合金补偿系数为参考,将连续能谱射线下的合金补偿问题转化为单能射线下的合金补偿问题。提出了系统标定、厚度标定、单能标定及能量等效的具体方案。利用蒙特卡罗程序建立了适用于X射线厚度测量的仿真模型,对能谱等效结果进行了验证。结果表明,30种不锈钢材料板按能谱等效结果进行合金补偿后,厚度测量相对误差90%以上小于0.1%,表明基于能谱等效思想的合金补偿方法可行性高、适用性广。该方法中的能谱等效结果对连续能谱射线硬化研究有参考意义。

锥束CT平行双丝法获取几何参数研究

几何参数的精确获取是锥束CT高质量成像的关键条件,因此锥束CT几何参数的精确获取是CT技术研究的重点之一。本文设计了一种易于制作、操作简便、集成化的模体,提出了锥束CT几何参数获取方法:平行双丝法。首先介绍了平行双丝法获取重要参数的原理及公式推导,通过仿真计算,论证了方法的鲁棒性。然后对该方法进行了实验验证,结果表明,平行双丝法具有参数获取精度高、鲁棒性好等优点,是一种较好的锥束CT几何参数获取方法。

移动式高精度工业CT结构参数标定的自动化实现方法研究

基于移动式高精度工业CT系统现有的结构参数标定模体,本文提出了一种快速自动获取系统结构参数的方法。通过对模体投影图的精细化分析,利用波形分析法自动获取所需模体投影图信息,实现了移动式高精度工业CT系统结构参数标定的完全自动化,较好地满足了实际工程需求。

基于多轴运动控制器的高精度工业CT转台控制系统

介绍了一种用于高精度工业CT的转台控制系统。分析了转台系统关键部件的选用原则,进行了控制系统的硬件结构设计与上位机控制软件设计。采用ACR9000多轴运动控制器为下位机,实现速度内环与位置外环的双闭环伺服控制结构。系统实际运行结果表明转台控制系统的设计指标和精度要求满足高精度工业CT应用要求。

基于Petri网的高精度工业CT控制软件设计

本文基于软件开发的瀑布模型,根据高精度工业CT检测系统的控制硬件结构和控制软件的功能需求,研究如何设计控制软件体系结构。首先,本文在检测流程控制设计中,采用Petri网建立调用规则模型和控制逻辑模型,并将其转化为有限状态机模型。然后,本文基于图形化编程语言Lab VIEW进行控制软件编码和开发,实现了该设计模型及控制软件所有功能。实际应用结果表明,采用该方法设计的控制软件运行稳定可靠。

一种集装箱检查系统辐射图像的伪彩色变换方法

为提高钴-60集装箱检查系统所得辐射图像的可识别度,提出一种基于图像灰度特性的伪彩色变换方法。该方法首先对辐射图像进行预处理,保证本底灰度的像素映射到灰度0附近,然后根据辐射图像的直方图,动态地将颜色表中的颜色分配到不同灰度上,并根据奥斯特瓦尔德颜色体系设置颜色表,使得彩色的显示更有层次感。该方法应用于某海关集装箱检查系统,取得了较好的显示效果。

基于重投影的CT图像硬化伪影校正

在工业计算机断层成像(CT)技术中所用的X射线源通常是多能的,检测过程中只能获得多能投影数据,若直接重建图像则会出现硬化伪影,硬化伪影校正是提高重建图像质量的一重要步骤。本文采用重投影的方法来校正由于射线硬化导致重建图像出现的硬化伪影,通过硬化校正后的重建CT图像质量得到显著提高。

双投影法识别客体形状及其物性

针对目前单投影检测系统存在的不足,提出了数字辐射图像处理的双投影检测法。该方法根据双投影系统所得灰度曲线的特点,通过分析曲线上拐点的位置及其灰度值,将双透射投影视图数据相互结合计算,得出待测物体的位置、形状、密度、物性等特征信息。另外,通过仿真实验证明该方法的可行性,并对此处理方法的精度、误差来源等进行分析。该系统及辐射图像的处理方法将有效改善目前实际测量系统检测能力不足的问题,可显著提高检测的准确度及效率。

基于ElecNet的凸度仪电离室电场分布模拟

凸度仪对探测器响应时间有很高的要求,对于高压充气电离室探测器,电离室内电场分布是决定其响应时间的一个重要因素。本文通过有限元电场模拟软件ElecNet对凸度仪电离室内部的电场分布进行了仿真,根据仿真结果从理论上分析了高压充气电离室电场分布对其输出波形信号的影响,解释了出现"拖尾"现象的机理,为凸度仪电离室的设计和改进提供了指导。

工业CT反向工程测量涡轮叶片壁厚方法

为保证航空发动机的可靠性,要求能精确测量发动机涡轮叶片的壁厚。为此设计了一套基于工业CT反向工程的叶片壁厚测量方法,该方法采用基于灰度直方图的Otsu阈值分割算法和反向工程软件Imageware重建叶片轮廓曲线,大大简化了原有的工业CT壁厚测量过程、降低了编程开发难度。实验结果表明,该方法的测量精度达到0.01mm,相对误差约为0.33%,较好地满足了叶片壁厚的检测要求。

基于MCNP5的凸度仪固有散射影响分析

本文采用MCNP5软件建立了凸度仪模拟计算模型,并对其进行实验结果验证。分析了凸度仪固有散射的影响,随待测钢板厚度的增大,固有散射影响减小,对1～15mm厚度的钢板,系统固有散射占总散射影响的10%以下,而对大于15mm厚度的钢板,系统固有散射可近似为零。此外,对散射因子曲线在非对应源附近的鼓包现象进行了分析,分析结果表明,探测器支架具有防止另一排探测器散射干扰的作用。

凸度仪电离室探测器响应时间的估算方法

为了实现凸度仪对热轧板带材的在线凸度检测功能,研制能快速响应的高压充气电离室探测器是一项关键工作。通过可靠的方法估算电离室的响应时间可以为凸度仪电离室的研制提供指导,降低研发成本。论文提出一种基于范式方程修正的估算方法,估算出了凸度仪电离室的响应时间。分析结果表明,该方法能够有效地估算电离室的响应时间,对凸度仪电离室探测器的研制具有参考意义。