GB／T 41123.3-2021  无损检测 工业射线计算机层析成像检测 第3部分：验证

检测验证中，宜确认CT检测技术是否满足检测精度要求。下列验证是确定工业CT适用性的典 型过程。

置。因CT系统的检测性能取决于测试样品和被检特征的类型、位置和尺寸，故宜已知以下信息 a） 被测物体： 1）尺寸； 2）重量； 3）材质； 4）X射线在材料中的透照厚度。 b） 被检特征： 1）类型； 2）位置； 3）尺寸； 4）分布、频率。 c 特征可检性： 1）极限缺陷； 2）极限特征。 由于特征可检性直接决定CT系统性能参数进而影响成本，因此在确定检测灵敏度要求时应特别 董慎。如因缺少信息而无法设定被检特征的极限值，针对特定方法和CT系统宜使用尽可能好的检测 艮敏度，并采用破坏性试验验证被检特征的可检性

三层标准规范范本4.2.3特征可检性/检测系统/系统参数设置

CT系统的适用性和系统参数的选择由特征可检性的要求决定。典型变量包括以下内容。 空间分辨率： 1）CT图像整体空间分辨率； 2）扫描几何布置； 3） 探测器空间分辨率； 4） 射线源焦点尺寸。 b) 对比度分辨率： 1）CT图像整体对比度分辨率； 2） 探测器设置； 3） 管电压； 4）管电流。 C) 重建/可视化： 1 投影数量； 2 重建/可视化CT灰度值动态范围； 3）X、Y、Z轴CT图像尺寸。

按GB/T41123.2一2021中4.2和5.1的描述确定CT系统的设置和图像质量参数。

4.2.4适用性的验证

对于CT系统的缺陷检测灵敏度和缺陷可检性的合理描述应通过测试要求的检测精度（公差、波动 程度）体现。下列为几种可选方案，

4.2.4.2自然缺陷参考样品

如果有已知缺陷的参考样品，通过检测样品验证缺陷可检性。 如果参考样品有未量化的缺陷，先检测样品，再重新验证缺陷可检性，例如使用破坏性试验等进行 验证。

4.2.4.3人工缺陷参考样品

4.2.4.4参数未知的参考样品

尺寸等)能估算缺陷可检性。也能使用 考样品

CT扫描步骤复杂，因此不能保证在扫描过程中完全消除误差。CT扫描完成后，能通过下列几点 溯可能的错误源： 重建：尺寸，CT切片位置，可能的伪像； CT图像比例； 正弦图（CT灰度值及曲线变化)或CT投影序列（投影之间的比较，如投影的图像质量、强度 变化）； 系统状态（错误信息）。 如果存在误差，应修正误差或消除误差源后重新检测

验证报告中描还开呈现验证步中的所有 设置和验证结果。按最终用户要求确定CT图像 存档期限。保存测试参数，以便重复测试部件和特征时使用相同的测试流程

结构数 这些数据基于轮廓过渡处的X射线物理吸收差异， 与传统的接触法或光学测量过程相比，可出 量值的微小差异。下列章节将阐述影响

4.3.2检测和测量任务

4.3.3尺寸测量/检测系统/系统参数设置

下面描述的程序，根据测量任务，允许对达到的精度做出声明。描述的测量方法提供了测量链整体 精度。

4.3.4.2参考样品

在测量中使用参考样品，并采用其他标准对比测量技术，如接触式或光学以及必要的破坏性方法测 量参考样品。比较测量数据，描述精度（样品的不同部位精度可能有所不同）。所得到的精度能用于相 同CT系统参数下相似物体和可对比的被测物体 典型参数包括以下内容： a）参考尺寸； b）对比测量程序信息；

4.3.4.3参考试件

如果无法进行完整的对比测量，则测量与参考样品具有相似衰减值和儿何结构的参考试件能估计 测量精度。使用球体和哑铃状的参考试件也是一种估计测量精度的方法， 典型参数包括以下内容： a）参考尺寸； b）对比测量程序信息和样品内不同测试区域的信息；

c）以测量误差的标准差为参考数据记录

CT系统保证高质量、稳定和可重复结果的能力依赖于所有系统组件及其相互配合的一致性。在 日常操作中为了确保这一点，宜按照相关要求定期进行系统验证。 宜区分为以“整体性能”测试为主的短周期（如每周)验证，和以质量等级描述、单个系统组件的可能 变化测试为主的长周期（如每年）验证

对于常规系统监测，参考样品宜与CT系统使用的典型样品类似。在整体验证过程中，宜采用与检 侧典型样品相似的系统参数， 为了评价系统质量，将当前测试结果与参考测量结果相比较。宜将不同物体结构，例如材料缺陷 气孔、裂纹）、参考试块上最薄处与最厚处、壁厚等的测量结果作为质量评价基准。 如果使用组合系统（两个射线管和/或探测器），对于各个系统组合（例如微焦点和小焦点应用)应分 别使用不同的参考试块， 应记录测试结果和系统状态并存档， 如果发现差异，应进一步检查以确定原因（见5.3）。系统维修或进行重大调整后，使用该系统前宜 进行系统性能验证

定期和当怀疑系统有变化（维修后或发 查可能受到影响的下列系统组件

5.3.3图像放大倍数

按GB/T41123.2一2021中图1，宜使用 知空间结构的高精度球体组（如球杆、哑铃）检查CT 放大倍数。这些样本所使用的CT灰阶阈值的差异不影响所获得的尺寸结果

5.3.4射线束垂直度

使用合适的测试样品（如钨丝或尖端、球体等）检查射线束轴线与探测器的垂直度。

应使用合适的方法核查射线源焦点位置，例如，通过核查不同放大倍数下CT扫描获得的尺寸

的方法核查射线源焦点位置，例如，通过核查不同放大倍数下CT扫描获得的尺寸（在

规定的误差范围内）的一致性确保焦点位置

测量剂量率能核查X射线管输出的稳定性。

通过与交付条件的比较，例如对阶梯参考试块成像，能核查探测器的动态特性。宜定期核查探测 象素故障。 使用随时间变化的强度测量能核查探测器的稳定性

在重新安装、更换硬件或升级后 用已知投影数据进行重建。将重建结果（CT灰度值和体 )与之前的重建结果比较以评价重建效果

在重新安装、更换硬件或升级后，宜加载一组已知的CT图像，将可视化结果和测量结果与之前 果比较以评价可视化效果

6CT系统分辨率评价方法示例

CT系统的性能与许多因素有关，这些因素的影响取决于被测物体的类型（低衰减或高衰减）和检 测目的（查找缺陷、密度测量等）。处理这一问题的另一种方法是注意CT系统的性能始终是各种参数 折衷的结果，这些参数包括下列内容： 一一空间分辨率； 一密度分辨率； 一采集时间。 这三个参数相互依赖，试图提高任何一个参数导致降低其他一个或两个。因此试图评价CT系统 的“绝对性能”毫无意义。在任何情况下，评价应针对具体的被测物体。 尽管如此，基于空间分辨率和密度分辨率的量化性能评价适用于大多数现有的CT系统，结果适用 于大部分检测。 这种方法的目的不是给出被评价CT系统的检测极限，而是通过量化性能比较不同的设备，或者检 测性能随时间的变化。该方法也能用于特定情况（被测物体类型、剂量约束和采集时间）下的参数优化， 参考试件应适用于特定的设备，如微焦点系统和高能系统。通常，参考试件在衰减和尺寸上宜尽可 能接近被测物体。如必要，定制更多的参考试件以符合要求 下列条款描述了参考试件和在设计、制造方法和年代不同的几个装置上部分实现比较系统的方法 宜根据检测情况选择推荐的方法。制作参考试件的指导原则见6.3。 理论上，下列方法给出的测量值适用于所有情况

6.3制作参考试件的建议

推荐的方法使用两类参考试件，包括下列类型： 按GB/T41123.2一2021中图A.1描述的一种用于测量空间分辨率，由包含一行经校准的孔 的部件组成； 一另一种用于测量密度分辨率，由一个包含添加物的部件组成，见图1。 由于所有的测量都和参考试件的特性相关，因此定义和创建它们时宜格外谨慎。 为保证最优的测量条件，参考试件应满足特定的要求。为避免出现按GB/T41123.2一2021描述 的由于角度效应导致的边缘伪像，选择圆柱形几何结构。 为测量密度分辨率，添加物的线衰减系数应接近基体材料的线衰减系数，以避免出现按 GB/T41123.2一2021描述的“边缘效应”伪像。添加物之间的衰减系数差异应保持在较低水平以确保 更高的检测灵敏度。CT图像重建时，应进行适当的射线束硬化校正。此外，为确保适用性，参考试件 的材质应与被测物体在化学和密度上具有相似性。这是由于CT图像测量的是与材料密度相关（非直 接正比）的X射线衰减系数。 构成基体和添加物的材料应均匀；密度变化应至少比预期的CT系统精度低10倍。其感兴趣区域 图像大小应至少包含几十个像素，以便通过像素平均测量密度。 测量空间分辨率时，应校准人工缺陷。加工精度通常远远小于所需的空间分辨率，这给微焦点系统 的参考试件制造带来了一定的问题。如果试件制造时不能保证足够高的精度，应通过制造后的检验与 测量确定加工精度

6.4密度分辨率测量方法

下面给出了如何通过应用6.4.4所述的方法基于CT图像测量密度分辨率。另一种方法是通过对 比度噪声比（CNR）测量密度分辨率。 根据射线源所用能量，采用两种不同的参考试件：一种用于较低能量设备（加速电压小于200kV） 另一种用于较高能量设备（加速电压200kV~450kV）

6.4.2 高能参考试

该试件为一个直径为80mm、厚度为30mm的圆柱体，包含6个直径为15mm的添加物，见图1。 基体和添加物由热固性聚合物和铝、氯化钾矿物填料制成。根据不同浓度的矿物填料得到每个添加物 的密度，并应使用其他适用的技术测量

标引序号说明 一添加物。

6.4.3低能参考试件

为避免原子序数对衰减的强烈影响汽车标准，该参考试件由密度接近1、成分相似的不同密度的独立介质 组成。

为避免原子序数对衰减的强烈影响，该参考试件由密度接近1、成分相似的不同密度的独立介 成。

添加物I的平均CT灰度值N；是通过计算添加物中感兴趣区域内至少100个体素的灰度值得 CT图像的背景灰度值N作为参考，并对应于背景密度d的精确值。 由X射线层析成像确定的添加物密度值d：，按公式（1)计算：

的。CT图像的背景灰度值N作为参考，并对应于背景密度d的精确值。 由X射线层析成像确定的添加物密度值d；，按公式（1)计算： d; =(N;/N)Xd （1 将计算值与每个添加物实际密度值比较， 使用添加物密度值d；与CT灰度值N；相关曲线评价系统性能。 注：就高压和物理滤波器而言，由于采集参数非严格一致，可能需要使用偏移量修正测量值，但这并不会改变CT系 统的密度分辨率。 对于每个CT系统，计算曲线的线性回归系数k。是每个感兴趣区域内CT灰度值标准偏差估计 值，在置信度为3时，材料密度分辨率按公式（2）计算：

d,=(N./N.)Xd

这种密度误差未考患 ?些多能射线源装置， 的绝对密度值

这种密度误差未考患 ?些多能射线源装置吊环标准， 的绝对密度值