CN113702408B - 变厚度碳化硅纤维复合材料x射线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种变厚度碳化硅纤维复合材料X射线检测方法，包括：提供检测试块、确定最佳透照参数，并计算在所述最佳透照参数下的X射线的有效透照厚度范围，以及选择位于此厚度范围内的待检测变厚度碳化硅纤维复合材料，并采用所述最佳透照参数的X射线参数对其进行检测。不仅减少了X射线透照试验次数和对零部件的透照次数，提高了效率，减少了能耗；而且也考虑了SiC纤维复合材料零部件厚度变化可能对X射线检测效果的影响，避免了微细缺陷漏检的风险，进而更有利于提高X射线检测的可靠性，更加适合变厚度SiC纤维复合材料零部件X射线检测。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测领域，特别涉及一种变厚度碳化硅纤维复合材料X射线检测方法。
背景技术
在SiC纤维增强复合材料零部件制造过程中，为了保证质量，必须对其进行100％无损检测。X射线是目前检测SiC纤维增强复合材料零部件的一种重要检测方法，为了获得理想的X射线透照效果，实现SiC纤维增强复合材料零部件的可靠的无损检测，必须选择合适的X射线透照参数，才能得到有效反映被检测对象内部缺陷的X射线灰度图像，通常用灰度值来表征X射线图像中灰度，根据灰度值进行缺陷的判别。而X射线灰度图像的灰度值分布与X射线透照参数的选择直接相关。在其他条件一定时，X射线透照参数的选择直接与被检测SiC纤维增强复合材料零部件照射区的厚度有关。因此，X射线灰度图像的灰度值分布与被检测SiC纤维增强复合材料零部件照射区的厚度有关。
目前现有技术中对于SiC纤维增强复合材料X射线检测通常使用以下方法：
1)根据被检测SiC纤维增强复合材料零部件照射区的厚度，通过X射线透照试验，确定X射线透照参数，其主要不足是：需要进行多次X射线透照试验，效率低，增加了能耗，增强了检测成本；
2)对于变厚度SiC纤维增强复合材料零部件，采用同一X射线透照参数进行检测，其主要不足是：没有考虑SiC纤维增强复合材料零部件厚度变化可能对X射线检测效果的影响，存在微细缺陷漏检的风险，进而影响了X射线检测的可靠性。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种变厚度碳化硅纤维复合材料X射线检测方法，旨在解决上述背景技术提到的问题。
为实现上述目的，本发明提出的变厚度碳化硅纤维复合材料X射线检测方法，包括：获取待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围；
按照所述待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围提供多个检测试块，多个所述检测试块的内部均具有预设缺陷，且多个所述检测试块的厚度范围涵盖所述待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围；
分别使用不同透照参数的X射线对多个所述检测试块进行检测，并分别获取多个所述检测试块在不同透照参数下的X射线灰度分布图；
根据多个所述检测试块在不同透照参数下的X射线灰度分布图中的缺陷区和非缺陷区的灰度值确定最佳透照参数，并计算在所述最佳透照参数下的X射线的有效透照厚度范围；
按照所述有效透照厚度范围，选择位于此厚度范围内的待检测变厚度碳化硅纤维复合材料，并采用所述最佳透照参数的X射线对其进行检测。
可选地，按照多个所述检测试块在不同透照参数下的X射线灰度分布图中的缺陷区和非缺陷区的灰度值确定最佳透照参数包括：
分别计算多个所述检测试块在不同透照参数下的X射线灰度分布图中的缺陷区和非缺陷区的灰度值之差的绝对值，并选定缺陷区和非缺陷区的灰度值之差的绝对值最大的一组所对应的透照参数为所述最佳透照参数。
可选地，所述缺陷区和所述非缺陷区的灰度值均取平均值。
可选地，计算所述最佳透照参数所对应的多个所述检测试块各自的X射线灰度分布图的灰度值，并根据多个所述检测试块各自的厚度及其对应的X射线灰度分布图的灰度值构建厚度灰度函数，所述厚度灰度函数为hi＝G(Gi)
根据所述厚度灰度函数计算在所述最佳透照参数下的X射线的有效透照厚度范围；
其中，hi为所述检测试块的厚度，Gi为厚度为hi检测试块的X射线灰度分布图的灰度值。
可选地，根据所述厚度灰度函数计算在所述最佳透照参数下的X射线的有效透照厚度范围包括：
最小有效透照厚度为hmin＝G(GRmax×k1％)；
最大有效透照厚度为hmax＝G(GRmin×k2％)；
其中，GRmax、GRmin分别为X射线用于成像的最大灰度值和最小灰度值，k1、k2均为常数。
可选地，所述检测试块的数量至少为5。
可选地，至少使用3组不同透照参数的X射线对多个所述检测试块进行检测。
可选地，所述k1、k2位于0.05-0.2之间。
可选地，采用X射线照相法或数字式X射线成像法对所述待检测变厚度碳化硅纤维复合材料进行检测。
本发明技术方案利用提供涵盖了待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围的多个厚度的检测试块，进行X射线检测，从而可以基于待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围确定最佳的透照参数，然后根据构建的厚度灰度函数，确定该最佳的透照参数的X射线的有效透照厚度范围，从而对该范围内的待检测变厚度碳化硅纤维复合材料进行检测，减少了X射线透照试验次数和对零部件的透照次数，提高了效率，减少了能耗；另一方也考虑了SiC纤维复合材料零部件厚度变化可能对X射线检测效果的影响，避免了微细缺陷漏检的风险，进而更有利于提高X射线检测的可靠性，更加适合变厚度SiC纤维复合材料零部件X射线检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结果获得其他的附图。
图1为本发明的变厚度碳化硅纤维复合材料检测方法一实施例的步骤图；
图2为本发明一实施例中最佳透照参数下的灰度值曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，其他材料也可以采用本发明专利实时多频超声检测。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改多时，则该方向性指示也相应地随之改多。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1，本发明提出一种变厚度碳化硅纤维复合材料检测方法，包括以下步骤：
步骤S100：获取待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围；
步骤S200：按照所述待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围提供多个检测试块，多个所述检测试块的内部均具有预设缺陷，且多个所述检测试块的厚度范围涵盖所述待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围；
步骤S300：分别使用不同透照参数的X射线对多个所述检测试块进行检测，并分别获取多个所述检测试块在不同透照参数下的X射线灰度分布图；
步骤S400：根据多个所述检测试块在不同透照参数下的X射线灰度分布图中的缺陷区和非缺陷区的灰度值确定最佳透照参数，并计算在所述最佳透照参数下的X射线的有效透照厚度范围；
步骤S500：按照所述有效透照厚度范围，选择位于此厚度范围内的待检测变厚度碳化硅纤维复合材料，并采用所述最佳透照参数的X射线对其进行检测。
具体地，在步骤S100中，首先需要获取待检测变厚度碳化硅纤维复合材料零部件厚度变化范围，可以从而以往的经验数据和设计图纸作为输入，也可以人工计量其最大厚度和最小厚度。
然后在步骤S200中，根据上一步骤获取的待检测变厚度碳化硅纤维复合材料零部件厚度变化范围，提供多个检测试块，每个检测试块的厚度军部相同，且需要满足，检测试块的厚度范围涵盖了待检测变厚度碳化硅纤维复合材料零部件的最大厚度和最小厚度，而且每个检测试块内部均具有缺陷区。
优选地，至少提供5个不同厚度的检测试块。
然后在步骤300中，使用不同透照参数的X射线，对在步骤200中提供的检测试块进行透照检测，每一透照参数的X射线进行透照检测后均能获取一组X射线透照灰度分布图。
优选地，至少选择三个不同透照参数的X射线进行检测，那么也就至少能够获取三组X射线透照灰度分布图，而且每一组X射线透照灰度分布图也至少包含了五个不同厚度检测试块对应的X射线透照灰度分布图。
在步骤S400中根据步骤S300中获取的多组X射线透照灰度分布图，确定最佳透照参数。
以在步骤S200中提供五个检测试块，在步骤S300中选择三种不同透照参数为例，那么在步骤S300中可以获取三组不同参数的X射线灰度分布图，每一组均具有五个不同厚度检测试块对应的X射线灰度分布图，首先计算每一组X射线灰度分布图中缺陷区和非缺陷区的所对应的灰度值，这里可以取缺陷区的平均灰度值作为缺陷区的灰度值，同样可以取非缺陷区的平均灰度值作为非缺陷区的灰度值，然后计算全部五组的缺陷区灰度值和非缺陷区灰度值差值的绝对值，则绝对值最大一组所对应的透照参数即为最佳透照参数。
确定了最佳透照参数后，计算该最佳透照参数的X射线的有效透照厚度范围，首先选定最佳透照参数所对应的一组X射线灰度分布图，包括了物种不同厚度的检测试块的X射线灰度分布图，检测试块的厚度为hi可以提前获取，根据每个厚度对应的X射线灰度分布图，分别计算所对应的灰度值Gi，，因此可以获取五个厚度hi以及对应的五个灰度值Gi，并根据五组数据构建厚度灰度函数hi＝G(Gi)；
然后在根据hmin＝G(GRmax×k1％)和hmax＝G(GRmin×k2％)，分别计算该透照参数下的X射线的最大有效透照厚度hmax和最小有效透照厚度hmin，其中，GRmax、GRmin分别为X射线用于成像的最大灰度值和最小灰度值，k1、k2均为常数，k1、k2由试验和实际X射线成像检测效果确定，优选在0.05-0.20之间选择。
得到了最佳透照参数下的X射线的最大有效透照厚度hmax和最小有效透照厚度hmin后，进行步骤S500，按照此有效透照厚度范围，对位于此厚度范围内的零件，采用该最佳透照参数对其进行检测。
优选地，对位于此厚度范围内的零件进行检测时，采用X射线照相法或者X射线成像法(DR)。
本发明技术方案利用提供涵盖了待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围的多个厚度的检测试块，进行X射线检测，从而可以基于待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围确定最佳的透照参数，然后根据构建的厚度灰度函数，确定该最佳的透照参数的X射线的有效透照厚度范围，从而对该范围内的待检测变厚度碳化硅纤维复合材料进行检测，减少了X射线透照试验次数和对零部件的透照次数，提高了效率，减少了能耗；另一方面也考虑了SiC纤维复合材料零部件厚度变化可能对X射线检测效果的影响，避免了微细缺陷漏检的风险，进而更有利于提高X射线检测的可靠性，更加适合变厚度SiC纤维复合材料零部件X射线检测。
接下来，根据具体实施例做进一步阐述。
选择型号为FDR-160X的射线检测***，根据待检测零件的厚度范围，选择5个不同厚度的检测试块，5个检测试块中据具有能够检测出的缺陷，5个检测试块中最小厚度dmin＝1mm，最大厚度dmax＝5mm；选择三组不同透照参数的X射线，以及GRmax＝255，GRmin＝0，k1＝0.05，k2＝0.05；
在确定了最佳透照参数后，对应计算该透照参数下的5个厚度对应的X射线灰度分布图，分别计算所对应的灰度值Gi，，因此可以获取五个厚度hi以及对应的五个灰度值Gi，并可以绘制灰度值曲线图，如图2所示。
绘制了灰度值曲线图之后，分别计算该透照参数下的X射线的最大有效透照厚度hmax和最小有效透照厚度hmin，如图2所示，而后就可以选择在hmax至hmin的厚度区零件进行检测。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构多换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种变厚度碳化硅纤维复合材料X射线检测方法，其特征在于，包括：
获取待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围；
按照所述待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围提供多个检测试块，多个所述检测试块的内部均具有预设缺陷，且多个所述检测试块的厚度范围涵盖所述待检测变厚度碳化硅纤维复合材料的厚度范围；
分别使用不同透照参数的X射线对多个所述检测试块进行检测，并分别获取多个所述检测试块在不同透照参数下的X射线灰度分布图；
根据多个所述检测试块在不同透照参数下的X射线灰度分布图中的缺陷区和非缺陷区的灰度值确定最佳透照参数，并计算在所述最佳透照参数下的X射线的有效透照厚度范围；
按照所述有效透照厚度范围，选择位于此厚度范围内的待检测变厚度碳化硅纤维复合材料，并采用所述最佳透照参数的X射线对其进行检测；
按照多个所述检测试块在不同透照参数下的X射线灰度分布图中的缺陷区和非缺陷区的灰度值确定最佳透照参数包括：
分别计算多个所述检测试块在不同透照参数下的X射线灰度分布图中的缺陷区和非缺陷区的灰度值之差的绝对值，并选定缺陷区和非缺陷区的灰度值之差的绝对值最大的一组所对应的透照参数为所述最佳透照参数；所述缺陷区和所述非缺陷区的灰度值均取平均值；
计算所述最佳透照参数所对应的多个所述检测试块各自的X射线灰度分布图的灰度值，并根据多个所述检测试块各自的厚度及其对应的X射线灰度分布图的灰度值构建厚度灰度函数，所述厚度灰度函数为hi＝G(Gi)；
根据所述厚度灰度函数计算在所述最佳透照参数下的X射线的有效透照厚度范围；
其中，hi为所述检测试块的厚度，Gi为厚度为hi检测试块的X射线灰度分布图的灰度值；
根据所述厚度灰度函数计算在所述最佳透照参数下的X射线的有效透照厚度范围包括：
最小有效透照厚度为hmin＝G(GRmax×k1％)；
最大有效透照厚度为hmax＝G(GRmin×k2％)；
其中，GRmax、GRmin分别为X射线用于成像的最大灰度值和最小灰度值，k1、k2均为常数；
所述k1=0.05，k2=0.05。
2.如权利要求1所述的变厚度的碳化硅纤维复合材料X射线检测方法，其特征在于，所述检测试块的数量至少为5。
3.如权利要求1所述的变厚度的碳化硅纤维复合材料X射线检测方法，其特征在于，至少使用3组不同透照参数的X射线对多个所述检测试块进行检测。
4.如权利要求1-3任一项所述的变厚度的碳化硅纤维复合材料X射线检测方法，其特征在于，采用X射线照相法或数字式X射线成像法对所述待检测变厚度碳化硅纤维复合材料进行检测。
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