Устройство для визуальной расшифровки и измерения оптической плотности рентгенограмм

 

Изобретение относится к области неразрушаемого контроля материалов и изделий. Для решения задачи прецизионного измерения оптической плотности рентгенограмм и повышения качества их визуальной расшифровки в устройство, содержащее корпус с установленным в нем вентилятором и источником светового излучения, теплозащитное фасетное интерференционное зеркало, микрозонд, денситометр и шторки для выделения фрагментов изображения, введена подвижная рамка из оптически прозрачного материала с микрозондом в виде фотодатчика с оптическим визиром, светофильтром и светоделителем, излучатель, состоящий из световода, перед входным торцом которого установлен светодиод, питаемый от генератора модулированных сигналов, частота которых соответствует полосе пропускания избирательного усилителя фотодатчика. При этом механизм перемещения рамки снабжен отсчетными координатными шкалами и шаговыми приводами для сканирования в автоматическом режиме под управлением ПЭВМ, а перед источником светового излучения установлен оптический аттенюатор в виде пластины из оптически прозрачного бесцветного стекла или кварца с поверхностями, шероховатость которых плавно возврастает по длине пластине. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий, а более конкретно - к устройствам визуальной расшифровки и измерения оптической плотности рентгенограмм в различных областях машиностроения, энергетики и т.п.

Известен негатоскоп-денситометр, состоящий из корпуса с рассеивающим экраном из матового стекла, освещаемого люминесцентными трубчатыми лампами, на котором располагается рентгенограмма, оптическая плотность которой измеряется встроенным в прибор денситометром с ручным фотодиодным датчиком [1].

Недостатками этого прибора являются низкая яркость экрана, отсутствие регулировки его яркости, необходимость постоянной перекалибровки денситометра при измерениях в различных точках экрана из-за неоднородности его яркости, обусловленной наличием нескольких пространственно разнесенных источников света, а также отсутствие измерительных шкал для определения координат и размеров дефектов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для контроля рентгенограмм, содержащее корпус с установленным в нем вентилятором и источником светового излучения, оптически связанным с матовым рассеивающим экраном для установки контролируемой рентгенограммы, содержащее дополнительно теплозащитное фасетное интерференционное зеркало, микрозонд, денситометр и шторки для выделения фрагментов изображения, а теплозащитное фасетное интерференционное зеркало расположено по ходу излучения между источником излучения и экраном [2].

Недостатками прототипа являются изменение цвета экрана при снижении его яркости за счет изменения напряжения питания лампы, невозможность контроля размеров и оптической плотности малоразмерных дефектов, экранируемых зондом денситометра, а также необходимость перекалибровки датчика денситометра при изменении яркости лампы или при его перемещении по пленке из-за неизбежного падения яркости на краях экрана в силу действия закона обратных квадратов.

Дополнительную погрешность при денситометрировании вносит нестабильность яркости лампы из-за скачков сетевого напряжения. Применение же стабилизаторов напряжения для мощной (до 1,2 кВт) лампы прибора существенно усложнит его конструкцию и повысит стоимость.

Для решения задачи прецизионного измерения оптической плотности рентгенограмм и повышения качества их визуальной расшифровки устройство, содержащее корпус с установленным в нем вентилятором и источником светового излучения, оптически связанным с матовым рассеивающим экраном для установки контролируемой рентгенограммы, содержащее дополнительно теплозащитное фасетное интерференционное зеркало, микрозонд, денситометр и шторки для выделения фрагментов изображения, теплозащитное фасетное интерференционное зеркало расположено по ходу излучения между источником излучения и экраном, дополнительно снабжено подвижной рамкой, на которой с внешней по отношению к экрану стороне закреплен микрозонд в виде фотодатчика денситометра с оптическим визиром, светофильтром и светоделителем, на внутренней части рамки, располагаемой между экраном и теплофильтром, закреплен соосно с фотодатчиком излучатель, состоящий из световода, перед входным торцом которого установлен светодиод, питаемый от генератора модулированных сигналов, частота которых соответствует полосе пропускания избирательного усилителя фотодатчика денситометра, механизмом перемещения рамки, снабженным отсчетными координатными шкалами и шаговыми приводами для сканирования в автоматическом режиме под управлением ПЭВМ, а перед источником светового излучения установлена с возможностью поступательного перемещения пластина из оптически прозрачного бесцветного стекла или кварца с поверхностями, шероховатость которой плавно возрастает по длине пластины, обеспечивая различную степень неселективного рассеяния света и соответствующее ослабление яркости экрана. Рамка выполнена из оптически прозрачного материала, а перед фотодиодным датчиком и соответственно излучающим торцом светодиода излучателя денситометра установлены полупрозрачные зеркала. В фокальной плоскости окуляра беспараллаксного визира установлена измерительная шкала с кольцевой маркой, оптически сопряженной с входной диафрагмой фотодиода, причем диаметр марки соответствует диаметру измеряемой области зонда денситометра. Оптический аттенюатор выполнен в виде двух пластин из оптически прозрачного бесцветного термостойкого стекла или кварца с шероховатостью (степенью матированности), плавно изменяющейся по длине, причем механизм управления аттенюатором обеспечивает их синхронное перемещение (навстречу друг другу или в обратном направлении) с использованием винтовых пар с левой и правой резьбой. Пластина оптического аттенюатора выполнена в виде оптического клина из нейтрального поглощающего стекла, поверхности которого выполнены с плавным изменением шероховатости по ее длине.

Изобретение поясняется фигурами, на которых изображена общая схема конструкции устройства (фиг. 1), конструкции денситометрического датчика (фиг. 2) и оптического аттенюатора (фиг. 3).

Устройство состоит из основания 1, корпуса 2 с рассеивающим экраном 3, фотодатчика 4 и излучателя 5 денситометра, закрепленных на подвижной рамке 6, направляющих 7 и 9, держателей 8, галогенной трубчатой лампы 10, оптического аттенюатора 11, выполненного из одной или двух пластин бесцветного термостойкого стекла типа пирекс или кварца (фиг. 3а) с переменной по его ширине степенью шероховатости (матированности), устройства 12 управления перемещением пластин аттенюатора, теплозащитного фасетного интерференционного зеркала 13, блока 14 индикации денситометра, теплозащитной шкалы 15, полупрозрачных зеркал 17, 20, окуляра 16, линз 18, фотодиода 19, световода 21, высокостабильного источника 22 света денситометра с блоком 23 питания. Вентилятор 24 охлаждает лампу 10 и теплофильтр 13.

На фигурах также изображены шкалы 25 и 27 с нониусами 26 и 28 (фиг. 1А) для отсчета координат дефекта, исследуемая рентгенограмма 29, шторки 30, ПЭВМ 31, управляющая шаговыми двигателями 32 и 33, которые через винтовые механизмы 34 и 35 могут перемещать рамку 6 по двум координатам. При этом шкала 15 выполнена в виде кольцевой марки 36 (фиг. 2а), а перед линзой 18 фотодиода 19 размещен фильтр 37.

Устройство работает следующим образом.

Рентгенограмма 29 располагается на матовом экране 3, который освещается питаемой от сети и охлаждаемой вентилятором 24 галогенной лампой 10 с помощью теплофильтра 13. Перемещая устройством 12 неселективно рассеивающий оптический аттенюатор 11 и вводя последовательно его участки с различной шероховатостью, добиваются нужной яркости рентгенограммы на экране без изменения спектра его излучения и, в случае необходимости, с помощью шторок 30 выделяют интересующую нас зону.

Для измерения оптической плотности и (или) размера и координат интересующего нас фрагмента рентгенограммы (изображение дефекта, тестового образца и т. п.) перемещением рамки 6 по направляющим 7 и 9 наводят денситометр на выделенный участок с помощью беспараллаксного визира, состоящего из находящейся в соприкосновении с рентгенограммой шкалой 15, выполненной на прозрачной основе, и окуляра 16. При измерении размера дефекта в различных направлениях пользуются шкалой 15, установленной в оправе с возможностью вращения относительно оптической оси окуляра. Координаты дефекта отсчитывают по шкалам 25, 27 с помощью нониусов 26, 28. Автоматическое сканирование денситометром производится с помощью ПЭВМ 31, управляющей шаговыми двигателями 32, 33, которые через винтовые механизмы перемещения 34, 35 перемещают рамку 6.

На шкале 15 нанесена оптически сопряженная линзой 18 с фотодиодом 19 кольцевая марка 36, характеризующая размер фотометрируемого участка рентгенограммы.

Таким образом, контролируемый участок рентгенограммы всегда доступен наблюдению. Для исключения влияния излучения экрана на показания денситометра его осветитель выполнен на основе высокостабильного светодиода 22, питаемого от блока питания 23. Модулированное частотой около 1 кГц инфракрасное излучение с длиной волны около 0,85 мкм светодиодом 21 направляется в зону измерения с помощью светоделителя 20. Резонансный усилитель фотодиодного датчика денситометра пропускает только модулированный сигнал фотодиода, инициируемый светодиодом. Для дополнительной селекции паразитных сигналов перед фотодиодом установлен узкополосный светофильтр с полосой пропускания, соответствующей излучению светодиода.

Источники информации 1. Негатоскоп-денситометр НД-1, проспект фирмы "ТРАКИС", Венгрия.

2. А. с. СССР N 1420489, кл. G 01 N 21/88, заяв. 17.07.86., БИ N32, "Устройство для контроля рентгенограмм повышенной плотности".

Формула изобретения

1. Устройство для визуальной расшифровки и измерения оптической плотности рентгенограмм, содержащее корпус с установленным в нем вентилятором и источником светового излучения, оптически связанным с матовым рассеивающим экраном для установки контролируемой рентгенограммы, содержащее дополнительно теплозащитное фасетное интерференционное зеркало, микрозонд, денситометр и шторки для выделения фрагментов изображения, теплозащитное фасетное интерференционное зеркало расположено по ходу излучения между источником излучения и экраном, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит подвижную рамку, на которой с внешней по отношению к экрану стороне закреплен микрозонд в виде фотодатчика денситометра с оптическим визиром, светофильтром и светоделителем, на внутренней части рамки, располагаемой между экраном и теплофильтром, закреплен соосно с фотодатчиком излучатель, состоящий из световода, перед входным торцом которого установлен светодиод, питаемый от генератора модулированных сигналов, частота которых соответствует полосе пропускания избирательного усилителя фотодатчика денситометра, механизм перемещения рамки снабжен отсчетными координатными шкалами и шаговыми приводами для сканирования в автоматическом режиме под управлением ПЭВМ, а перед источником светового излучения установлен оптический аттенюатор, выполненный в виде пластины из оптически прозрачного бесцветного стекла или кварца с поверхностями, шероховатость которых плавно возрастает по длине пластины, что при ее последовательном перемещении обеспечивает различную степень рассеяния света и соответствующее ослабление ярости экрана.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рамка выполнена из оптически прозрачного материала, а перед фотодиодом датчиком и соответственно излучающим торцом светодиода излучателя денситометра установлены полупрозрачные зеркала.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в фокальной плоскости окуляра беспараллаксного визира установлена измерительная шкала с кольцевой маркой, оптически сопряженной с входной диафрагмой фотодиода, причем диаметр марки соответствует диаметру измеряемой области зонда денситометра.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что оптический аттенюатор выполнен в виде двух пластин из оптически прозрачного бесцветного термостойкого стекла или кварца с шероховатостью (степенью матированности), плавно изменяющейся по длине, причем механизм управления аттенюатором обеспечивает их синхронное перемещение навстречу друг другу или в обратном направлении с использованием винтовых пар с левой и правой резьбой.

5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что пластина оптического аттенюатора выполнена в виде оптического клина из нейтрального поглощающего стекла, поверхности которого выполнены с плавным изменением шероховатости по ее длине.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3