Сканирующий интроскоп

(5 РЕТ У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПОИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю материалов и изделий, а именно к радиационной интроскопии, и может быть использованодля контроля материалов и изделий,например багажа при таможенном досмотре. Бель изобретения - повышение информативности за счет выявления областей контролируемого объекта с за"данным химическим составом. В уст"ройство, содержащее излучатель 1,блок 2 сканирования контролируемого 2объекта 15, одномерный матричный детектор 3 излучения, мультиплексор 4, аналого-цифровой преобразователь 5 с нормализатором на входе, блок 6 видеопамяти, блок 9 управления, видеоконтрольный блок 8 и блок 14 цветового кодирования, введены блок 7 памяти, логарифматор 1 О, блоки 11 и 12 буферной памяти и компаратор 13, Определение коэффициентов ослабления материала объекта контроля для двух различных энергий излучения, генерируемого излучателем 1, с помощью логарифматора 10, хранение этих значений в блоках 1 и 12 буферной памяти, анализ соотношения коэфФициентов ослабления для .каждой точки изображения посредством компаратора 1 3, изменения цвета областей теневой картины в зависимости от этого соотношения с помощъю блока 7 памяти и блока 14 цветового кодирования позволяет выявлять области и элементы контролируемого объекта с заданным химическим составом.3 ил.Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, а именно к радиационной интроскопии, и может быть использовано для контроля материалов и изделий, например багажа при таможенном досмотре, где требуется оценить химический состав внутренних неоднородных областей контролируемых объектов в процессе их перемещения.Цель изобретения " повышение ин" Формативности за счет выявления областей и элементов контролируемого объекта с различным химическим составом.На фиг. 1 представлена Функциональная схема сканирующего интроскопа, на Фиг. 2 - вариант функциональной схемы блока управления; на фиг. 3 - пример зависимости интенсивности рентгеновского. излучения от времени.Сканирующий интроскоп содержит (Фиг.1) излучатель 1, механизм 2 сканирования контролируемого объекта, одномерный матричный детектор 3 излучения, мультиплексор 4, аналогоцифровой преобразователь (ПАП) 5 с с нормализатором на входе, блок 6 видеопамяти, блок 7 памяти, видео- контрольный блок (В 1(Б) 8, блок 9 управления, логарифматор 1 О, блоки 11 и 12 буферной памяти, компаратор 3 и блок 14 цветового кодирования. Механизм 2 сканирования перемещает контролируемый объект 15.Выходы одномерного матричного детектора 3 излучения соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора 4, выход которо- рого подсоединен к информационному входу АЦП 5, подключенного выходом к входу логарифматора 10 и к информационному входу блока 6 видеопамяти. Блок 6 видеопамяти соединен с информационным входом блока 14 цветовогокодирования, подключенного входом функционального преобразования к выходу блока 7 памяти и выходом - к входу видеоконтрог ьного блока 8. Выход погарифматора 1 О соединен с ин-Формационными входами блоков 1 и1 2 буФерной памяти, выходы которых подключены соответственно к первому , и второму информационным входам компаратора 1 3, подсоединенного выходом к информационному входу блока 7 памяти, Блок 9 управления подключен первым выходом к управляюггим входамизлучателя 1 и механизма 2 сканирования, вторым выходом - к адреснымвходам мультиплексора 4 и А 11 П 5, кадресным входам блоков 11 и 1 2 буферной памяти, третьим выходом - ксинхровходам блока 6 видеопамяти иблока 7 памяти, а четвертым и пятымвыходами - к входам записи соответОственно блоков 11 и 12 буФерной памяти,Блок 9 управления содержит (фиг.2)программируемый контроллер 16, тактовый генератор 17, контроллер 18памяти и счетчик 19 импульсов. Тактовый генератор 17, вход которогоявляется входом пуска интроскопа,подключен первым, вторым и третьимвыходами соответственно к входу программируемого контроллера 1 б,первыйвыход которого является первым вы. -ходом блока, к одному входу контроллера 8 памяти и к информационному25входу счетчика 19 импульсов, выход которого является вторым выходомблока. Выход переполнения счетчика19 импульсов соединен с другимвходом контроллера 1 8 памяти, выходкоторого является третьим выходомблока, Второй выход программируемогоконтроллера 16, являющийся четвертымвыходом .блока, соединен с обнуляющимвходом счетчика 19 импульсов, а третий выход программируемого контроллера 16 является пятым выходом блока,на котором Формируется импульс записи блока буферной 12 памятиНа Фиг. 3 обозначены: 1 - интенсив 4 О ность излучения во времени Т;, Г, и П-напряжения на излучателе 1; Т, и Т -моменты опроса детекторов 3 излучения.Сканирующий интроскоп работает сле 45 дующим образомВ момент Т(фиг.3) при пуске интроскопа блок 9 управления вырабатываетимпульс, включающий излучатель 1 имеханизм 2 сканирования. В моментТ соответствующий напРяжениюна излучателе 1, мультиплексор 4 осуществляет опрос одномерного матричного детектора 3 излучения, сигнал свыхода которого нормализуется и оцифровывается в АЫП 5. Выходной сигналАЦП 5 записывается в блок 6 видеопамяти и через логарифматор 10 заносится в блок буферной 11 памяти, Логарифматор 1 О формирует сигнал, пропорцио.йгде ,- коэФфициенты ослабления излучения материалом контро лируемого объекта 15, обусловленные соответственно Фотоэффектом и рассеянием;К , К- константы;1Е - атомный номер материалаконтролируемого объекта15;А - атомный нес материалаконтролируемого объекта 15.В интроскопе реализован алгоритмнида 5 15 нальный показателю экспоненты Функции ослабления в выражении (1). В момент Т, соответствующий напряжению Г на излучателе 1, детектор 3 излучения вновь опрашивается мультиплексором 4, и инФормация с их выходов поступает в блок 12 буферной памяти. Контролируемый объект 15 за это время практически не меняет своего местоположения, и поэтому каждый его элемент оказывается просвеченным как бы дважды для двух энергий излучения, соответствующих напряжениям 0 и 11 питания излучателя, . Выбор напряжения У определяется химсоставом и тол 2шиной контролируемого объекта 1 5, и для большинства случаев можно принять 11= (1/2)13,. Блок 11 буФерной памяти представляет собой статическую память объемом, равным числу детекторов 3 излучения. Блок 12 буферной памяти может быть выполнен аналогично блоку 11 буферной памяти ипи в виде регистра для Фиксации сигнала лишь с одного детектора 3 излучения. В этом случае при втором опросе соответствующего детектора 3 излучения в момент Т сигнал -го детектора 3 излучения фиксируется в блоке 1 2 буФерной памяти и в этот же момент на выходе блока 11 буферной памяти выставляется сигнал 1.-го детектора 3 излучения, полученного в момент Т, (Фиг,3). Эти сигналы сравниваются и компараторе 13.Ослабление интенсивности рентгеновского излучения описывается известным экспоненциальным законом. 1 д 1 ехр(-р,рх) 1 р,у х1 рр 11 ехр(- рух),где 1 - интенсивность падающего наконтролируемый объект 1 5излучения,1 - интенсивность прошедшегочерез контролируемый объект15 излучения;.- коэфФициент ослабления излучения материалом контролируемого объекта 1 5;- плотность материала контролируемого объекта 15,х - толщина материала контролируемого объекта 15,Коэффициент ослабления р обуславливает зависимость ослабления от напряжения 11 на излучателе 1 и химического состава материала контролируемогоо объекта 15 в виде(3) 1 т 1 ехр( М 9 х) Р х где 1 , 1 - интенсивность прошедшего 2 излучения в моменты Т, и Т соответственно; 25 р,и 1 ц - коэффициенты ослаблениядля энергий при Б, и Б, Н - пороговый уровень, определяемый Физическимисвойствами выделяемых об- ЗО ластей и Фона.Влияние величины р в пределах, огграниченных габаритами контролируемого объекта 15, с одной стороны, и минимальной толщиной металлических включений в материал контролируемого объекта, подлежащих выявлению, с другой, несущественно., В зависимости от энергии излучения и химического состава материала контролируемого объекта 15 тот или иной процесс взаимодействия излучения с материалом контролируемого объекта 15 может преобладатьТак, например, характерный ревком работы излучения 1 при контроле багажа составляет 80-140 кВ. Это соответствует эффективным энергиям квантов излучения Е д 50-100 кэВ. В этом диапазоне энергий, например для железа и более тяжелых элементов (с 2 (13) в процессе взаимодействия преобладает Фотоэффект ( р = ь), а для более легких элементов (с Е (3) ослабление излучения обусловлено, н основном, рассеянием ( р = С) и слабо зависит как от энергии излучения, так и от химического состава материала контролируемого объекта 15.Таким образом, для того, чтоы оценить химический состав материалаконтролируемого объекта 1.5 в ука"занном диапазоне энергий излучения,необходимо оценить изменение величины ослабления при изменении энергии излучения, Так, для Е, "50 кэВи Й100 кэВ, коэффициент ослабления соответственно для железа(с Е ф 26) и воды (с 2 7,8)составляют 10 Использование изобретения позволит повысить информативность изображения контролируемого объекта за счет выде" ления его областей и элементов, мате" риал которых имеет определенный химический состав, например выявлять нер =(1 ) 93-0,37) см ги1 и =(0,22-0,17),м,-,Н,о ф ф 15В первом случае ослабление изменилось существенно (в 5 раз), а вовтором случае несущественно.Компаратор 1 3 должен быть настроен таким образом, чтобы выделять за" 20данные изменения в ослаблении излучения и управлять цветовым кодированием при Формировании теневого изображения на ВКБ 8. Компаратор 13 представляет собой обычный цифровой компаратор, дополненный умножителем поодному входу. Обычно Н = 2 , где К "натуральное число (К = 0,1,2), ипоэтому перемножение достигаетсяпростой коммутацией разрядов на одном из входов. В общем случае ста-.вится цифровой перемножитель, на од-.ном входе которого устанавливаетсяпорог Н, В зависимости от соотношенияр,Н 1 л или р, ) Н р на выходе 35компаратора 13 вырабатывается сигнал,который записывается в блок 7 памяти, представляющий собой однобитовуюпамять размером, равным электроннойпамяти блока 6 видеопамяти. Таким образом, для каждого элемента изображения проверяется соотношение 4,Н 4и в завйсимости от него делается. вывод о химическом составе материалаконтролируемого объекта 1 5. Блок 7 45памяти управляет выбором Функции преобразования в блоке 14 цветового кодирования. Таким образом, элементыконтролируемого объекта 15, имеющиеопределенный химический состав, могут 50быть выделены на ВКБ 8. дозволенные вложения в багаж притаможенном контроле. Формула изобретенияСканирующий ийтроскоп, содержащий излучатель, механизм сканирования контролируемого объекта, блок управления с. входом пуска и с тремя выходами, одномерный матричный детектор излучения, мультиплексор, аналогоцифровой преобразователь с нормалиэатором на входе, блок видеопамяти, блок цветового кодирования с информационным входом и входом Функционального преобразования и видеоконтрольный блок, вход которого соединен с выходом блока цветового кодирования, блок управления подключен первым выходом к управляющим входам излучателя и механизма сканирования, вторым выходом - к адресным входам мультиплексора и аналого-цифрового преобразователя и третьим выходом - к синхровходу блока видеопамяти, подсоединенного выходом к информационному входу блока цветового кодирования и информационным входом - к выходу аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора, подключенного информационными входами к соответствующим выходам одномерного матричного детектора излучения, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния информативности эа счет выявления областей и элементов контролируемого объекта с заданным химическим составом, в него введены логарифматор, два блока буферной памяти, компаратор и блок памяти, а блок управления снабжен четвертым и пятым выходами, соединенными с входами записи соответственно первого и второго блоков буферной памяти, подключенных адресными .входами к второму выходу блока управления, информационными входами - к выходу логарифматора и выходами - соответственно к первому и второму информационным входам компаратора, выход которого подсоединен к информационному входу блока памяти, подключенного синхровходом к третьему выходу блока управления и выходом - к входу Функционального преобразования блока цветового кодирования, а вход логарифматора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя.583806 Тр г,Р то ГКНТ СС Производст Заказ 2249ВНИИПИ Госу Составитеть В. Костюхин Бугренкова Техред Л.Сердокова Корректор М.ПожоТирак 499 Подписно твенного комитета по изобретениям и открытиям и 13035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5