工業(yè)CT行業(yè)分析及工業(yè)CT行業(yè)市場發(fā)展環(huán)境分析

• 黃文玉 2023年9月5日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 349 15
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工業(yè)CT是工業(yè)用計算機斷層成像技術(shù)的簡稱，它能在對檢測物體無損傷條件下，以二維斷層圖像或三維立體圖像的形式，清晰、準確、直觀地展示被檢測物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成、材質(zhì)及缺損狀況，被譽為當(dāng)今最佳無損檢測和無損評估技術(shù)。

工業(yè)CT行業(yè)市場發(fā)展如何?工業(yè)CT是指應(yīng)用于工業(yè)中的核成像技術(shù)。其基本原理是依據(jù)輻射在被檢測物體中的減弱和吸收特性。同物質(zhì)對輻射的吸收本領(lǐng)與物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。所以，利用放射性核素或其他輻射源發(fā)射出的、具有一定能量和強度的X射線或γ射線，在被檢測物體中的衰減規(guī)律及分布情況，就有可能由探測器陳列獲得物體內(nèi)部的詳細信息，最后用計算機信息處理和圖像重建技術(shù)，以圖像形式顯示出來。

工業(yè)CT是工業(yè)用計算機斷層成像技術(shù)的簡稱，它能在對檢測物體無損傷條件下，以二維斷層圖像或三維立體圖像的形式，清晰、準確、直觀地展示被檢測物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成、材質(zhì)及缺損狀況，被譽為當(dāng)今最佳無損檢測和無損評估技術(shù)。工業(yè)CT技術(shù)涉及了核物理學(xué)、微電子學(xué)、光電子技術(shù)、儀器儀表、精密機械與控制、計算機圖像處理與模式識別等多學(xué)科領(lǐng)域，是一個技術(shù)密集型的高科技產(chǎn)品。工業(yè)CT廣泛應(yīng)用在汽車、材料、鐵路、航天、航空、軍工、國防等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，為航天運載火箭及飛船與太空飛行器的成功發(fā)射、航空發(fā)動機的研制、大型武器系統(tǒng)檢驗與試驗、地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、鐵道車輛提速重載安全、石油儲量預(yù)測、機械產(chǎn)品質(zhì)量判定等提供了的重要技術(shù)手段。

工業(yè)CT是隨著計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展而興起的一門高新技術(shù)，最近二十年發(fā)展尤其迅速。目前市場上主流的工業(yè)CT機一般由射線源、機械掃描系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)和屏蔽設(shè)施等部分組成。工業(yè)CT廣泛應(yīng)用在汽車、材料、航天、航空、軍工、國防等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，為檢測航天運載火箭及飛船航空發(fā)動機、大型武器的檢測、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析以及機械產(chǎn)品質(zhì)量的重要檢測手段。

當(dāng)前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新成效顯著，已融入45個國民經(jīng)濟大類，累計遴選140個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺創(chuàng)新應(yīng)用項目，央地協(xié)同形成全國“一盤棋”。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺由單項賦能向綜合賦能轉(zhuǎn)變，由試點應(yīng)用向規(guī)?；茝V發(fā)展。

工業(yè)CT部件的發(fā)展現(xiàn)狀分析

射線源常用X射線機和直線加速器。X射線機的峰值能量范圍從數(shù)十到450 keV，且射線能量和強度都是可調(diào)的;直線加速器的射線能量一般不可調(diào)，常用的峰值射線能量范圍在1一16 MeV。其共同優(yōu)點是切斷電源以后就不再產(chǎn)生射線，焦點尺寸可做到微米量級。

目前常用的探測器主要有高分辨CMOS半導(dǎo)體芯片、平板探測器和閃爍探測器三種類型。半導(dǎo)體芯片具有最小的像素尺寸和最大的探測單元數(shù)，像素尺寸可小到10 μm左右。平板探測器通常用表面覆蓋數(shù)百微米的閃爍晶體(如CsI)的非晶態(tài)硅或非晶態(tài)硒做成，像素尺寸約127 μm，其圖像質(zhì)量接近于膠片照相。閃爍探測器的優(yōu)點是探測效率高，尤其在高能條件下，它可以達到16 ~ 20 bit的動態(tài)范圍，且讀出速度在微秒量級。其主要缺點是像素尺寸較大，其相鄰間隔(節(jié)距)一般≥0. 1 mm。

樣品掃描系統(tǒng)從本質(zhì)上說是一個位置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。工業(yè)CT常用的掃描方式是平移一旋轉(zhuǎn)((TR)方式和只旋轉(zhuǎn)(RO)方式兩種。RO掃描方式射線利用效率較高，成像速度較快。但TR掃描方式的偽像水平遠低于RO掃描方式，且可以根據(jù)樣品大小方便地改變掃描參數(shù)(采樣數(shù)據(jù)密度和掃描范圍)。特別是檢測大尺寸樣品時其優(yōu)越性更加明顯，源探測器距離可以較小，以提高信號幅度等。

對于普通的工業(yè)CT系統(tǒng)，其核心性能指標只有空間分辨率和密度分辨率;而對于一臺高精度測量工業(yè)CT系統(tǒng)而言，除了上述兩個核心性能指標外，還有另外兩個核心性能指標：①幾何測量精度：在CT圖像上測得某對象的幾何尺寸與該對象真實尺寸之間的絕對誤差。②密度測量精度：在CT圖像上測得某對象的密度值與該對象真實密度值之間的相對誤差。

工業(yè)CT行業(yè)市場發(fā)展環(huán)境分析

近年來，隨著計算機科學(xué)的進步及探測器技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)CT的性能逐年提高，目前工業(yè)CT作為一種實用化的無損檢測手段，正逐漸從滿足一般工業(yè)應(yīng)用的低能工業(yè)CT，向滿足大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件檢測需求的高能工業(yè)CT技術(shù)發(fā)展。數(shù)模對比所采用的方法是:首先對產(chǎn)品進行數(shù)字化掃描，再根據(jù)掃描獲取的數(shù)據(jù)重建其三維數(shù)字化模型，然后與其原始三維CAD模型進行比對分析。

目前對產(chǎn)品進行數(shù)字化掃描常用的技術(shù)有三坐標機測量、超聲波測量和工業(yè)CT等。其中工業(yè)CT掃描技術(shù)能以圖像形式準確反映工件的內(nèi)外部情況，且不受工件復(fù)雜程度的影響，目前已成為檢測復(fù)雜產(chǎn)品(特別是含有內(nèi)腔的產(chǎn)品)的重要手段。

工業(yè)CT現(xiàn)有X射線斷層掃描(XCT)、康普頓散射斷層掃描(CST)、穆斯堡爾效應(yīng)斷層掃描(MCT)等。主要應(yīng)用于工業(yè)在線過程的實時檢測和大型工業(yè)部件的探查。工業(yè)CT與傳統(tǒng)的X射線探傷和超聲波探傷相比，具有空間分辨率高、無損檢測、速度快等特點，因而在工業(yè)產(chǎn)品的檢測中具有其他方法無可取代的作用。在實時檢測方面，可用于在線檢測熱軋無縫鋼管中的氣孔、劃痕、裂縫、分層等各種缺陷，同時給出鋼管的壁厚、同心度、單位長度的重量等;亦可用于發(fā)電設(shè)備的實時檢測。在大型部件檢測方面，特別適用于火箭、核燃料元件、彈藥、飛機發(fā)動機等的無損檢測。

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