[科普中國(guó)]-ICT仿真技術(shù)

ICT仿真技術(shù)(Industrial Computerized Tomography)是一項(xiàng)集輻射、光學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)于一體、綜合性強(qiáng)的高新技術(shù)。作為二十世紀(jì)八十年代發(fā)展起來的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展1。

簡(jiǎn)介ICT(Industrial Computerized Tomography，工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層攝影）技術(shù)是一項(xiàng)集輻射、光學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)于一體、綜合性強(qiáng)的高新技術(shù)。作為二十世紀(jì)八十年代發(fā)展起來的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展1。

ICT仿真技術(shù)檢測(cè)特點(diǎn)ICT仿真技術(shù)檢測(cè)特點(diǎn)是不受試件材料種類、形狀結(jié)構(gòu)等因素影響，成像直觀，分辨率高，尤其在檢查復(fù)雜的構(gòu)件方面顯示了特有的優(yōu)勢(shì)。ICT的技術(shù)特點(diǎn)決定了其優(yōu)越的應(yīng)用價(jià)值，也使ICT受到普遍關(guān)注，對(duì)ICT應(yīng)用的需求逐漸強(qiáng)烈起來1。

ICT仿真技術(shù)檢測(cè)對(duì)象ICT仿真技術(shù)檢測(cè)對(duì)象可從幾毫米的陶瓷零件到直徑2.4米，高度5.1米，重達(dá)47噸的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品。

ICT成像原理現(xiàn)代ICT系統(tǒng)一般均由若干子系統(tǒng)組成，其典型子系統(tǒng)包括射線源、機(jī)械掃描系統(tǒng)、輻射探測(cè)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、圖象顯示系統(tǒng)及數(shù)據(jù)存貯設(shè)備等。

CT的獨(dú)特之處在于：它不需要對(duì)物體作實(shí)質(zhì)性的破壞，只需收集物體“側(cè)面”各個(gè)方向的透視X光強(qiáng)度(這一過程稱之為投影)，進(jìn)而計(jì)算出物體的橫截面圖像，即斷層切片圖像。

當(dāng)X射線穿過任何物質(zhì)時(shí)，它會(huì)與物質(zhì)的原子相互作用而引起能量衰減。衰減的射線強(qiáng)度與物體的材料成分、密度、尺寸及入射前的能量有關(guān)。也就是說，不同的物質(zhì)成分對(duì)X射線具有不同的吸收系數(shù)；反之，通過測(cè)量物質(zhì)對(duì)X線的吸收系數(shù)可以判定物質(zhì)的組成成分。當(dāng)一束X射線穿過物體時(shí)，它所經(jīng)路徑中所有物質(zhì)對(duì)X射線吸收系數(shù)的總和都將反映在最后對(duì)X射線強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果中。ICT的成像原理正是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上，通過對(duì)穿過物體截面的X掃描線進(jìn)行測(cè)量和運(yùn)算，獲取與物體體層空間位置一一對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)從而恢復(fù)物體截面的結(jié)構(gòu)信息。

ICT圖像是計(jì)算出的數(shù)值陣列，圖像上每一點(diǎn)為像素。像素的數(shù)值（CT值）與相應(yīng)物體小體元的材料衰減系數(shù)的平均值成比例。試件上的某一缺陷能否被檢測(cè)到，取決于這個(gè)缺陷是否引起所在位置像素值的變化。缺陷在像素對(duì)應(yīng)的物體體元內(nèi)所占比例越大，在圖像上引起的反差也越大。反之則小，此缺陷也難檢出。缺陷在圖像上引起的反差大小除與缺陷本身大小有關(guān)外，還與射線源的焦點(diǎn)尺寸、探測(cè)器尺寸、機(jī)械系統(tǒng)精度、重建算法、掃描工藝等綜合因素有關(guān)。像素尺寸是CT測(cè)量的最小量度，它與物體尺寸和重建矩陣有關(guān)1。

缺陷仿真技術(shù)ICT仿真技術(shù)是基于ICT成像原理來進(jìn)行人工缺陷的仿真。西北工業(yè)大學(xué)的CBVCT圖像工程中心從1994年開始，在國(guó)內(nèi)率先嘗試將ICT技術(shù)應(yīng)用于CAD/CAM領(lǐng)域。先后獲得了航空院校自選課題基金、航空科學(xué)基金和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。在基于ICT的仿真技術(shù)、應(yīng)用等方面做了大量深入的研究，形成了自己的ICT系統(tǒng)仿真模塊，此仿真模塊包括三個(gè)部分：射線源系統(tǒng)、檢測(cè)樣本系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)。

檢測(cè)樣本系統(tǒng)包括被檢測(cè)試件的幾何信息和材質(zhì)信息。幾何信息是定義被測(cè)試件的位置、幾何尺寸等;材料信息的定義可通過文件的描述把材料的密度、衰減率等屬性和對(duì)應(yīng)的幾何定義實(shí)體聯(lián)系起來1。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所