專利名稱:探查物體內(nèi)部的裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一個裝置，該裝置利用放射線探查物體的內(nèi)部并且該裝置可用于狹窄和有限的空間內(nèi)。更具體地說，本發(fā)明涉及一個探查物體內(nèi)部的裝置，該裝置適用于探查和斷定不易進(jìn)行運(yùn)輸和移動的大型物體的內(nèi)部情況，例如封閉的或密封類型的容器。
一般來說，其內(nèi)部情況必須進(jìn)行探查和診斷的具有一個封閉或密封類型的容器的大型物體，但這種物體又不易進(jìn)行運(yùn)輸和移動，包括封閉類型的電力設(shè)備，核動力設(shè)備，等等。在這些物體中，以下的描述將通過舉例主要針對封閉的電力設(shè)備。
封閉的開關(guān)，例如采用SF6一類的絕緣介質(zhì)的充氣電路斷電器和斷路開關(guān)是具有封閉類型的容器的電力設(shè)備，這是人所共知的例子。
在上述封閉類型的開關(guān)中裝配有一個采用球式觸點(diǎn)的接觸部分和一個具有一對可接觸并分離的觸點(diǎn)的觸點(diǎn)裝置，并且當(dāng)電路斷開時觸點(diǎn)間產(chǎn)生一個電弧。在充氣電路斷電器的情況下，觸點(diǎn)裝置被短路電流損壞而在氣體斷路裝置的情況下則被環(huán)路電流所損壞。零部件是根據(jù)損壞的程度進(jìn)行更換。在這種情況下，重要的是要判斷零部件是否必須更換。由于遭受損害的觸點(diǎn)裝置或類似裝置被裝在一個不透明的金屬容器內(nèi)，其中還密封有SF6或類似的物質(zhì)作為絕緣介質(zhì)，因而觸點(diǎn)裝置的損壞程度就不易檢測和診斷。由于這些原因，就希望為封閉類型的電力設(shè)備(如充氣的電路斷電器和供電用的斷路開關(guān))提供一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以從外部測量和檢測連接部分或連接裝置的損壞程度。
熒光檢查裝置在本領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)為人所知。這種裝置的一個實例的結(jié)構(gòu)中有一個由直流電源驅(qū)動的X射線發(fā)生器，一個由熒光板構(gòu)成的成像裝置用于將放射線轉(zhuǎn)換為可見光，以及一個掃描/驅(qū)動裝置用于順序地掃描出現(xiàn)在熒光板上的圖像以便使成像裝置緊湊，此后再生出一個圖像。
1985年12月8日公開的題為“X線熒光檢查裝置”的日本專利公開公告No.21840/1984就是探查物體內(nèi)部的裝置的一個例子。由于該先有技術(shù)參考文件的X射線發(fā)生器是由直流電源驅(qū)動，它很重。因為驅(qū)動裝置機(jī)械地驅(qū)動一個鏡面，它的大小和重量都不適合于在有限的空間內(nèi)使用。
本領(lǐng)域內(nèi)已知道的一種自校控制式的X射線發(fā)生器重量較輕。然而，這種X射線發(fā)生器產(chǎn)生的X射線脈沖被間歇性地校正，因而每單位時間的X射線輻射量小于直流驅(qū)動式的X線發(fā)生器。因此，必須用膠片來取得熒光板上的圖像。
本發(fā)明的一個目的是提供一個探查物體內(nèi)部的裝置，該裝置靈巧輕便以易于其運(yùn)輸和安裝，并且該裝置可在短時間內(nèi)探查或診斷一個給定物體的內(nèi)部。
本發(fā)明采用了一個自校準(zhǔn)控制X射線發(fā)生器。相對于該X射線發(fā)生器縱向或橫向排列的多個圖像傳感器被用作成像裝置，以此接收熒光板上的圖像，并且當(dāng)圖像傳感器縱向排列時，它們按相對于X射線發(fā)生器的橫向方向被掃描，當(dāng)它們橫向排列時則按縱向方向被掃描。
如上所述，本發(fā)明采用了自校準(zhǔn)控制X射線發(fā)生器和圖像傳感器系統(tǒng)，以此減小了裝置的重量。另外，本發(fā)明應(yīng)用了一個系統(tǒng)來掃描由圖像傳感器接收的圖像并通過以下將要說明的一個方法以電-光方式將圖像再生，因此，探查時間可以縮短。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一個探查物體內(nèi)部的裝置的方框圖;
圖2是圖1所示裝置的主要部分的一個透視圖;
圖3是用于說明本發(fā)明的成像裝置的一個成像方法的說明圖;
圖4是用于說明圖1所示圖像傳感器的掃描方法的說明圖;和圖5是用于說明圖1所示圖像處理裝置的輸入和輸出之間的關(guān)系的說明圖。
參見圖1和圖3，X射線19以一種脈沖式的形式從一個自校準(zhǔn)控制X射線發(fā)生器1輻射出，然后由存放在密封容器2內(nèi)的物體3衰減。在這種情況下，通過物體1的相對較薄的部分31的X射線變?yōu)橛蓞⒖紨?shù)字20所代表的脈沖波形，而通過物體1的相對較厚的部分32的X射線變?yōu)橛蓞⒖紨?shù)字21所代表的脈沖波形。然后，這些脈沖波形通過熒光板4并由圖像傳感器5的相互并列的像素22和23所接收。每單位時間T放射的脈沖19的數(shù)目與通過物體后被探測到的脈沖20，21的每單位時間T的數(shù)目相同，但是這些脈沖19，20，21的峰值不同。
由圖像傳感器5的相應(yīng)像素接收的光學(xué)信號經(jīng)過放大器6放大然后被輸入積分器26。積分器26對每一單位時間T內(nèi)的信號積分，由24和25所代表，然后在一個預(yù)定的放電時間△T過程中放電。
積分器26的輸出被進(jìn)一步施加到一個運(yùn)算單元7上進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。熒光板4，圖像傳感器5，放大器6，積分器26和運(yùn)算單元7被置入一個具有適當(dāng)尺寸的盒中以構(gòu)成一個成像裝置17。該成像裝置17可主要由熒光板4和圖像傳感器5組成，而由放大器6，積分器26和運(yùn)算單元7裝在一起構(gòu)成一個附屬裝置。成像裝置17由下文中將要說明的一個系統(tǒng)控制器10的指令來控制。
系統(tǒng)控制器10向一個X射線控制器11送出控制信號以便控制X射線發(fā)生器1向待探查的物體3輻射X射線。另外，系統(tǒng)控制器10使X射線控制器11在圖4所示圖像傳感器5的從像素27到像素28的方向上為每一個像素一個接一個的給計算單元26輸出信號。計算單元26的輸出通過計算單元7將包括像素27和28的數(shù)據(jù)信號存儲在圖像處理裝置的一個存儲器內(nèi)的指定地址中，當(dāng)像素28的輸出信號被寄存在圖像處理裝置9中的指定地址時，系統(tǒng)控制器10驅(qū)動一個掃描/驅(qū)動裝置8，以此驅(qū)動圖像傳感器5到下一個掃描位置，并將接收到的從像素29到30的光學(xué)輸出信號存儲到圖像處理裝置中的指定地址，當(dāng)直至像素30的各像素向圖像處理裝置的指定地址完成了類似的寄存后，掃描/驅(qū)動裝置8運(yùn)行并且接收到的來自像素31和32的光學(xué)輸出被記錄在圖像處理裝置的指定地址。
如圖2所示，掃描/驅(qū)動裝置8由一個電機(jī)13，齒輪14，15和推進(jìn)螺桿16組成。該裝置將圖像傳感器從受探查物體3的一個透視區(qū)移向另一透視區(qū)。
與熒光板4上顯示的圖像相對應(yīng)的一個圖像經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，在圖像傳感器的掃描完成之后，按照來自系統(tǒng)控制器10的指令并根據(jù)記錄在圖像處理器中的存儲信息在一個監(jiān)視器12或一個記錄器12A(如一個磁帶錄像機(jī))上再生。
這里，所排列的圖像傳感器5的數(shù)目n與形成發(fā)射圖像的像素在縱向和橫向上的數(shù)目相互一致，而掃描速度V是由形成發(fā)射圖像的橫座標(biāo)上的像素數(shù)目m以及移動距離s所決定。換句話說，透視區(qū)的發(fā)射圖像做為一個整體是通過由多個圖像傳感器5形成發(fā)射圖像的一個縱座標(biāo)像素線同時在其寬度方向上對透視區(qū)的長度進(jìn)行掃描而形成。
如上所述，所使用的輻射源是連續(xù)X射線型的或X射線脈沖輻射型的。在自校準(zhǔn)控制的情況下，X射線是以脈沖形式進(jìn)行輻射。由于X射線劑量是一個低輸出，由圖像傳感器獲得的光-電轉(zhuǎn)換脈沖信號被積分以便獲得一個像素的信號。在這種情況下的積分時間T由以下的等式所確定T＝△T(n-1)＝ (s)/(v) · 1/(m·n) (n-1)……(1)
其中△T是一個積分像素釋放一個數(shù)據(jù)信號所要求的時間因此，為了獲得一個像素，光-電轉(zhuǎn)換信號的脈沖數(shù)目N由下式給出，其中f代表脈沖頻率N＝T-f……(2)當(dāng)移動距離s為300mm，掃描速度v為1m/s，形成發(fā)射圖像的橫座標(biāo)上的像素數(shù)m為256，縱座標(biāo)上的像素數(shù)n為192并且脈沖頻率f是200Hz時，在時間T之內(nèi)的脈沖數(shù)N大約為232(個脈沖)。
圖像傳感器5可以在通過熒光板4探查的物體3的高度方向上一個挨一個的排列，如同在上述實施方案中那樣。還可以相互平行地排列多行圖像處理器以便在短時間內(nèi)取得圖像。
由圖像處理裝置9獲得的圖像可直接由監(jiān)視器12判斷。另一方法，也可將圖像記錄在記錄器12A上，這樣每一部分可通過其它處理來適當(dāng)?shù)呐袛啵蛘呖蓪D像與以后進(jìn)行的內(nèi)部探查進(jìn)行比較以診斷缺陷。
在上述實施方案中，通過熒光板相對于輻射源而排列的多個圖像傳感器代替了先有技術(shù)中熒光板直接成像系統(tǒng)的鏡面，并且由光-電轉(zhuǎn)換信號所計算的數(shù)據(jù)量足以獲得一個像素，從而獲得發(fā)射圖像。因此，成像裝置部分的厚度L可被顯著減小，并且重量也可顯著地減小。
直流X射線產(chǎn)生部分的重量是88公斤，自校準(zhǔn)控制式X射線發(fā)生部分的重量是35公斤，直流式成像裝置的重量是120公斤，而本發(fā)明的成像裝置的重量是40公斤。
以下將說明本發(fā)明的一個圖像對比度選擇電路18。在X射線發(fā)射圖像中對于每一發(fā)射部分都存在著一個最佳的色調(diào)斜率(tone wedge)。本發(fā)明提供了一個易于實現(xiàn)圖像色調(diào)斜率的方法。為了獲得圖像色調(diào)斜率，習(xí)慣的作法是調(diào)整來自X射線發(fā)生器1的X射線輻射的強(qiáng)度，在本發(fā)明中，從圖像處理裝置向監(jiān)視器12或記錄器12A的輸出33被轉(zhuǎn)換為如圖5中所示的輸出34，35，36。該輸出轉(zhuǎn)換可通過在圖像對比度選擇電路中裝上一個函數(shù)發(fā)生器來實現(xiàn)。該函數(shù)發(fā)生器可用手調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明的探查物體內(nèi)部的裝置可減小整個裝置的大小和重量，并且可以通過圖像處理精確和快速地探查和診斷物體的內(nèi)部。
權(quán)利要求
1.在一個探查物體內(nèi)部的裝置中，通過將一個被探查的物體置于一個X射線發(fā)生器和一個成像裝置之間，并通過輻射使上述被探查物體的內(nèi)部成像，其改進(jìn)在于，上述X射線發(fā)生器是自校準(zhǔn)控制型的，而上述成像裝置由一個將上述輻射轉(zhuǎn)換為可見光的熒光板，多個圖像傳感器和一個掃描裝置構(gòu)成，上述輻射通過該熒光板發(fā)射到圖像傳感器上，上述掃描裝置用于使圖像傳感器在上述X射線發(fā)生器輻射出的輻射線的縱向或橫向的方向上從受探查物體的一邊到另一邊進(jìn)行掃描。
2.如權(quán)利要求
1中所定義的探查物體內(nèi)部的裝置，其中所述圖像傳感器在從所述X射線發(fā)生器輻射出的所述輻射線的縱向或橫向的方向上排列成一行。
3.如權(quán)利要求
1中所定義的探查物體內(nèi)部的裝置，其中所述成像裝置進(jìn)一步包括多個積分器，每一積分器與一個所述圖像傳感器連接并對該圖像傳感器的信號進(jìn)行積分，一個運(yùn)算單元部分將每一所述積分器的輸出進(jìn)行數(shù)字式轉(zhuǎn)換，一個圖像處理裝置具有對來自所述運(yùn)算單元部分的輸出進(jìn)行記錄的一個存儲器，以及一個顯示裝置，顯示被探查物體的內(nèi)部圖像。
4.如權(quán)利要求
3中所定義的探查物體內(nèi)部的裝置，其中所述成像裝置進(jìn)一步包括向一個X射線控制器發(fā)送控制信號用于控制所述X射線發(fā)生器的一個系統(tǒng)控制裝置，該系統(tǒng)控制裝置向上述圖像處理裝置發(fā)送一個指令信號使其將來自上述圖像傳感器的輸出順序記錄在上述圖像處理裝置中的存儲器內(nèi)，并產(chǎn)生一個指令以便在完成對上述圖像處理裝置的記錄時，將上述掃描裝置移動到縱向或橫向方向上的下一個位置上。
5.如權(quán)利要求
3中所定義的探查物體內(nèi)部的裝置，其中所述圖像處理裝置包括一個圖像對比度選擇電路，用于改變在所述顯示裝置上顯示的圖像的對比度。
專利摘要
本發(fā)明涉及由自校準(zhǔn)式X射線發(fā)生器熒光檢查法來檢查被測物體的技術(shù)。被測物體的圖像由熒光板轉(zhuǎn)換為可見光。熒光板上的圖像由多個相對于X射線發(fā)生器縱向或橫向排列的圖像傳感器接收。接收完成后，這些圖像傳感器由一個掃描/驅(qū)動裝置在對應(yīng)于它們的寬度的橫向(或縱向)方向上移動。這些圖像傳感器的掃描完成之后，每一圖像傳感器接收的圖像被再生，并從再生的圖像中作出物體的內(nèi)部診斷。
文檔編號G01N23/04GK86100256SQ86100256
公開日1986年8月13日 申請日期1986年1月16日
發(fā)明者定村弘祥, 前田宏, 今義信, 福岡勝, 佐佐木幸司 申請人:株式會社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan