焦距变化对裂纹和像质计灵敏度的影响

0 序言

在《讨论:焦点尺寸大小对检测究竟有多大影响？》日志发表后，有几个朋友提议:应该讨论讨论焦点大小或Ug大小对裂纹检出的影响。这个问题，在强天鹏先生主编的教材中，原本讲得很清楚了。为了便于读者理解，笔者以不同视角，再重复介绍一下英国学者做的一组试验。这组试验的原理:是射线机焦点df和工件厚度T不变，变动焦距F，使Ug变化，

Ug=T.df/(F-T)

从而看对裂纹检出，以及对像质计灵敏度的影响。

1 试验情况简介

大约在1990年前后，英国R.Halmshaw博士等人用长50mmX宽40mm、厚度为20～25mm、含有若干自然裂纹的几块典型试块，采用射线机的焦点尺寸df=3mm，使用管电压180KV，采用只改变焦距、其它透照条件不变的方法(当然，曝光时间要相应变化)，进行了一系列透照试验。试块中的自然裂纹平面与试块平面大体垂直，因为试块尺寸较小，又放在辐射场中央，可以认为照射角θ≈0⁰。透照试块源侧表面还放了金属丝、阶梯孔型像质计，以及测量总不清晰度的铂钨双丝计。

2 试验结果

如图1所示，也可见资料〔1〕第90页图3-25。该组图纵座标是裂纹、金属丝等检出的相对比例或编号，横座标是以m为单位的焦距。

             图1  焦距改变对裂纹和像质计灵敏度的影响

3  笔者对试验结果的分析

1)由图1可见，随着焦距从500mm拉大至1500mm，各种像质计和裂纹检出灵敏度都在提高，但像质计变化缓慢，金属丝像质计灵敏度仅提高了一根，而裂纹检出灵敏度却有几倍提高。这就是说：除了片、屏组合和照射角之外，影响裂纹检出还有一个重要因素，那就是焦距，或者说是几何不清晰度(Ug)。

2)由图1可以看出：当焦距(F)小于700mm以后，裂纹检出灵敏度急剧下降。所以欧洲“通用化”的焦距是700(T≤25mm)，即对T不大于25mm的工件，原则上也要求焦距为700mm。我国的通用化焦距似乎正由600mm向700mm过渡，我记得，JB/T4730.2有一处解释，似乎有F=700mm，是曝光量设定值15mA.min的界限。

3)R.Halmshaw博士根据此试验，建议采用Ug=Ui的几何布置透照。例如，当工件厚度T=20mm、使用管电压为180KV、焦点尺寸d_f=3mm时，Ui=0.08mm=Ug，那么，此时焦距

          F=f+b=(T+2)Xd_f/Ug+T+2

           =22X3/0.08+22=847(mm)

而按JB/T4730.2的计算结果，AB级照相，本例焦距F为不小于280mm。

4)笔者认为：采用Ug=Ui的几何布置，势必会采用过大的焦距，这虽然有利于裂纹的检出，但又势必要延长曝光时间t(t大约和F²成正比)，这往往是工效所不容许的；如果不延长曝光时间，那势必提高射线能量，这对裂纹的检出又是不利的。国家标准对焦距F或透照距离f(f≈F-T)的规定，往往是采用了折衷方法。但笔者对标准规定，中心内照，透照距离f可以减为50%，持有反对意见。

总之，笔者认为:在透照距离f满足标准的前提下，再对可疑影像进行进一步“精密检验”时，拉大焦距(采用Ug=Ui的几何布置透照)、延长曝光时间，应该是有利于裂纹检出的方法之一。

资料〔1〕:强天鹏主编.射线检测(2007版)