泰琛测试技术(上海)有限公司
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  • 2020-03-09

    工业CT检测与文物考古

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    工业CT能够在无损的情况下测量和观察物体的内部,并通过计算机系统表现出来,它系统集现代化射线检测技术自动化控制技术和计算机处理技术于一身,近年来工业CT在各行各业的应用已经越来越广泛、越来越深入,作用越来越明显。正是由于工业CT的检测是无损的和可量化的功能,让工业CT在文物领域也有了用武之地。因为无损即意味着检测时不影响检测对象的原始状态与功能。可量化即表示所有检测项目均可量化的表达。工业检测结果的可量化使其在满足常规工业CT的检查结果的可量化使其在满足常规检测功能的同时还具备了测试功能,赋予了此种类设备更广阔的应用前景。

    工业CT在文物考古检测领域的应用有很多方面,中国兵器工业213研究所陈慧能教授和陕西考古研究所杨军昌教授等很多专家做过相关研究。比如检测对象内部各组分相对位置状况的判定;还有对检测对象功能的分析;又比如对检测对象结构尺寸的测量;还有经常遇到的是密度测量等等。

    工业CT在文物考古上的常规应用主要是检测对象内部各组分相对位置状况的判定,对检测对象功能的分析,对检测对象结构尺寸的测量和密度测量等应用。判断检测对象内部各组分相对位置状况对机的空间分辨率的要求相对较高。对文物而言,其结构尺寸分布较广,大到上百毫米,小至2-3mm,它的结构形式和材料种类分布及其广泛。CT图像对检测对象的表征方式是CT图像上的值(灰度值),即公式所表达的透射射线强度值,CT图像灰度值与检测对象的成分密度近似成比例,也就是说成分密度高的物体灰度值高,CT值高,密度低的物体灰度值低,CT值也低。不同的灰度值代表不同的结构材料或相同材料的不同密度,具体情况根据检测图像进行分析。

    精确测量检测对象的结构参数是无损检测中非常重要的环节之一。目前采用的测量方法有多种,主要分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量时探头与样件有接触,样件必须完全固定。测量受人为经验和探头接触点的可达性限制。非接触式测量主要应用光学仪器测量,它能准确的定位、测量样件表面光线可直接达到的区域。对样件内部表面的测量只能采取破坏试件的方法,这样做的后果会导致部分数据残缺和样件的损毁。用工业进行无损测量’这种测量方法可以避免以上误差和缺陷。工业CT设备的空间分辨率越高,图像越清晰,尺寸测量精度也就越高。

    工业CT不仅能满足对文物的进行定性分析的功能,还能对所检测的对象进行定量分析。工业CT图像与X射线拍片图像不同,CT图像和DR图像是对检测对象在投影方向上严格的比例放大或缩小图像,所以工业CT可以准确的测量图像上任意方位的长度尺寸,任意位置曲线的直径、弧长等尺寸。密度的測量由公式(可以直观地看到,透射射线强度与材质密度并不是线性比例关系,而是指数关系。这在以灰度值显示的CT图上很难区分不同密度的物质。实际上观察到的图像是经过线性化处理,降噪处理和一系列数学校正后的图像。CT图像上的CT值与检测对象对应位置物质的密度有近似成比例的关系,但是不是严格意义上的成比例关系,CT值除主要受物质密度影响外,还受入射射线强度、扫描厚度、探测器灵敏度、穿透厚度、以及扫描断层上该物质的面积、构成元素等因素的影响等。入射射线强度是与检测时使用的射线电压平方和电流之积成正比的。工业CT设备的密度分辨率越高,图像显示对比度越强,分辨不同物体和密度差异的能力也就越髙。密度测量只能在CT图上进行为了便于确定组分的密度分布状况,应在检测许可的范围内,尽量使用斜率大的曲线,也就是说尽量提高检测电压、增加扫描断层厚度和探测器灵敏度系数,来提高图像的动态范围。

    综上所述,工业CT在文物考古研究领域有着广泛的应用前景,高分辨率的工业最新技术的应用使得此项检测具备了更广阔的前景,国外已有报道,最高分辨率的三维图像能显示出文物表面的精美图案。我国的工业用CT机的空间分辨率巳经能达到微米级的测量精度,可以满足常规检测测试的需要。密度分辨率的应用研究正在进一步深人进行。同时也对图像处理软件的功能提出了新的需求,图像软件不仅能准确地再现物体的形貌,还能对结构轮廓进行修改。总之,工业在文物考古领域上的应用越来越广泛,我们应该努力提高我国的工业CT检测水平。泰琛测试一直致力于引进国外先进工业CT,并和中国工业CT从业人士共同努力,提高中国的工业CT检测水平,为中国文物科学研究贡献自己的力量。


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