本文描述了(le)工(gong)業CT的主要部件對zui終系統性(xing)能的影響，旨在(zai)幫(bang)助不(bu)具備(bei)CT專業知識的使用(yong)者(zhe)理解其(qi)工作原理與方式(shi)，使用(yong)戶(hu)能夠在選擇工業CT系(xi)統時，能夠基于(yu)實際使用要求在性能與價格之間合理地進行選(xuan)擇。
工業計算機斷層掃描(工業CT)使用X射(she)線來對(dui)工件的內(nei)外(wai)部(bu)結構進行三維掃描與再現。工業CT掃描已經(jing)越(yue)來越(yue)多地應(ying)用到零件的(de)內外(wai)部檢測(ce)中，典(dian)型的(de)應(ying)用如材料缺陷檢測(ce)、失效(xiao)形式分(fen)析、幾何與形位公差測(ce)量、裝配分(fen)析與逆(ni)向(xiang)工程等。
市場上現有的工業CT系統其設計理念不盡(jin)相同，造成(cheng)其性(xing)能也有所差異(yi)。使(shi)用者(zhe)應該著眼于(yu)自(zi)身(shen)的使(shi)用要求，對被測(ce)工(gong)件和測(ce)量任務加以分析，才能選(xuan)擇一款合適的工(gong)業CT系統。在選擇過程中，使用者應把握一(yi)些CT系(xi)統(tong)的關鍵要素，這能幫助使用者更好地找到一(yi)款性價比出色的CT設備(bei)。
當選擇工業CT系(xi)統時，使用(yong)者容易對一些(xie)概念(nian)有所誤解，由此對工業CT的(de)性能產生了(le)某些不切實際的(de)期望。工(gong)業(ye)CT是一個非常復雜的(de)系統，有很多系統參(can)數對性能的(de)影響是互(hu)相關聯(lian)與制(zhi)約的(de)。
在所(suo)有的(de)(de)(de)參數(shu)中，zui為典型的(de)(de)(de)一對(dui)互相(xiang)(xiang)制(zhi)約(yue)因素是工件尺(chi)寸(cun)與空間像素分辨率。人們總是期望(wang)即使是掃(sao)描大零件的(de)(de)(de)時候也能獲(huo)得高分辨率，但如前所(suo)述，這一對(dui)參數(shu)相(xiang)(xiang)互制(zhi)約(yue)的(de)(de)(de)特性(xing)，使之無(wu)法同時達到*值。
空間像素又稱為體素，表征了一個CT系統能夠重現(xian)的zui小空(kong)間單元(yuan)。如圖(tu)2所(suo)示，當空間像素尺寸減(jian)小(xiao)一(yi)半時(shi)，其體積(ji)縮小(xiao)到僅為(wei)原來的1/8。換句話說，對(dui)于同(tong)一零件，如(ru)果將200µm的體(ti)素(su)分辨率提高到100µm ，會導致數據量變為原來的8倍。
因此(ci)，較(jiao)大(da)的(de)零件尺寸與較(jiao)高的(de)分辨率之間(jian)的(de)矛(mao)盾就在于此(ci)，兩者同時滿足的(de)情況下會產(chan)生過大(da)的(de)數據量導(dao)致。
在談及分辨率時，用戶非常容易會被產品手冊或是CT生產廠家所謂的“zui高(gao)分辨率”誤(wu)導(dao)。這個(ge)概念僅僅是一個(ge)理(li)論(lun)上(shang)能(neng)夠達(da)到的數(shu)字，但對于(yu)絕(jue)大(da)多數(shu)的應用是不切實際的。要達(da)到這一理(li)論(lun)數(shu)字，工件必須被置于(yu)離X射線管非(fei)常(chang)近的地方(fang)，以獲得(de)非(fei)常(chang)大的幾何放大倍數(shu)。在這一情況(kuang)(kuang)下，零件的尺寸被大大限(xian)制，通常(chang)情況(kuang)(kuang)下僅為1~2 mm (如圖3所示(shi))。隨著零件尺寸(cun)的增加，幾何(he)放大倍數與分辨率也會隨之迅速下降。
因此，基于工件本身以及具體的測量要求來進行合理選擇顯得尤為重要。出于不同的設計理念，工業CT系統zui終會(hui)有(you)許多不同(tong)之處(chu)，例如機(ji)型尺寸、有(you)無(wu)放大(da)軸(zhou)、閉合管/開(kai)放管、探測器像(xiang)素尺寸等等。所有(you)這些系統(tong)參(can)數(shu)都(dou)會對CT系統的性能(neng)產生非常大的影響。
1. X射線利用率(lv)
首先，CT系(xi)統(tong)的設(she)計是否緊(jin)湊是一個至關重要的因素。[3] 這不僅僅影響機型的大小，更重要的是它決定了X射線的利用率。*，X射線(xian)（光子）會隨(sui)著(zhu)傳播距(ju)離的增加而衰減，并且基(ji)本上遵循衰減與距(ju)離的平(ping)方成反比的規律(lv)，如圖4所示。[4] 換言之，X射(she)線源與探測器之間的距離越長，X射線的(de)利用(yong)率就(jiu)越低。因此，將(jiang)CT系(xi)統(tong)設(she)計得越緊湊(cou)越好是首(shou)要(yao)的(de)原則(ze)之一。
zui后也是非常重要的一點，軟件對于工業CT系(xi)統的zui終性能(neng)也起(qi)到了非常(chang)重要的作用。從圖(tu)像獲(huo)取(qu)、探測器數據讀出、A/D轉(zhuan)換、三維重建到數據評價，每一步都包含了復雜的(de)算(suan)法和大量的(de)計算(suan)。好的(de)軟件(jian)能夠使(shi)系(xi)統各個部件(jian)很好地協同工作，并發揮出系(xi)統的(de)*性能。工業CT的硬件(jian)決定了(le)這個系統理論上的性(xing)能極限，而軟(ruan)件(jian)則決定了(le)系統zui終達到的實際性(xing)能。由于(yu)工業(ye)CT系統越來越多地用(yong)于幾何尺寸與形(xing)位(wei)公差測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)，測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)軟(ruan)件(jian)的選(xuan)擇也(ye)成為(wei)了(le)一個關鍵(jian)因素(su)。對于幾何尺寸與形(xing)位(wei)公差測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)，其(qi)要求不同于其(qi)它檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)，只有經過專業機(ji)構認證(zheng)(zheng)的測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)軟(ruan)件(jian)才能保證(zheng)(zheng)可靠(kao)的測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)結果。
總而言之，工業CT系統的(de)選擇必須從實際(ji)需求觸發，系統各部件的(de)合(he)理搭配(pei)才(cai)能(neng)保證良好的(de)系統性(xing)能(neng)，以及合(he)理的(de)價格(ge)和使用成本(ben)。
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