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------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————工业 ct 工业 CT 原理及应用一、实验目的: 1. 了解 CT 成像的基本原理; 2. 了解最基本的 CT 教学实验仪的结构; 3. 掌握使用 CT 教学实验仪进行断层扫描成像的操作步骤; 4. 掌握初步的图象处理方法。二、实验仪器: 主要实验仪器(1)CD-50BG 型 CT 教学实验仪, 包括扫描仪、计算机、显示器; (2) 标准测试工件,包括条测试卡( 铜、铝) 、孔测试卡( 铜、铝)、密度测试卡( 大小各一)。(3) 少许橡皮泥等, 用来将工件粘在工作台上。 CD-50BG 型 CT 教学实验仪总体性能(1) 简介 CD-50BG 型 CT 教学实验仪是重庆大学 ICT 研究中心在十多年从事 CT 技术研究、产品开发及实际应用的基础上,为满足大学物理教学和实验需要而开发的产品。该仪器是一个最基本的完整的 CT 系统, 除具有完善的 CT 功能和高质量的 CT 图像外,还具有很好的安全性、演示性、经济性, 能满足教学实验需要及其环境条件要求。系统配有专用多媒体教学演示软件,有助于对 CT 工作原理、结构、组成及各------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————部分作用的理解。(2) 主要特点? 采用单探测器、“旋转+ 平移”扫描方式,突出 CT 基本工作原理。? CT 扫描仪采用银、黑双色外观设计、结构结构简介、层次分明。? 采用透明外罩,便于观察仪器结构和演示工作过程。? 丰富的图像重建、处理及分析软件, 高质量的 CT 图像? 安装有多媒体教学软件,提供教学、实验参考。? 钨合金源塔,小巧、精致,屏蔽性好,系统安全可靠。 1 功能? CT 扫描测试,两种扫描方式。? 图像重建、显示、处理、分析、测量、编辑。? 多媒体教学演示功能。? 可扫描重建试件横断面和纵断面数字图像。? 显示参考试件 3 维外观数字图像。 CT 扫描参考时间不同采样时间所对应的大致 CT 扫描参考时间如表 1 所示。表1 CT 扫描参考时间三、实验原理: CT 技术理论基础 CT 是一种绝妙的成像技术,具有支撑它的数学、物理和技术基础。早在 1917 年,丹麦数学家雷当(J. Radon) 的研究工作已为 CT技术建立了数学理论基础。他从数学上证明了某种物理参量的二维分布------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————函数, 可由该函数在其定义域内的所有线积分完全确定。该结论指出: 需要有无穷多个且积分路径互不完全重叠的线积分, 才能精确无误地确定该二维分布, 否则只能是实际分布的一个估计。该研究结果的意义在于: 只要能知道一个未知二维分布函数的所有线积分, 即可求得该二维分布函 2 数;获得 CT 断层图像,就是求取能反映断层内部结构和组成的某种物理参量的二维分布。当二维分布函数已知, 要将其转换为图像, 则是一个简单的显示问题。因此, 首要的问题是如何求取能反映被检测断层内部结构组成的物理参量二维分布函数的线积分。物理研究指出, 一束射线穿过物质并与物质相互作用后, 射线强度将受到射线路径上物质的吸收或散射而衰减, 衰减规律由比尔定律确定。可用衰减系数度量衰减程度。考虑一般性, 设物质系非均匀的, 一个面上衰减系数分布为μ(x、 y) 。当射线穿过该物质面,入射强度为 I0 的射线经衰减后以强度 I 穿出,射线在面内的路径长度为 L,如图1。由比尔定律确定的 I0、I及μ(x、 y) 的关系如下: 图1 射线穿过衰减系数为μ(x,y) 的物质面 I?I0exp???L?(x,y)dxdy? (1) 由(1) 式可得 I0 (2) I (2) 式表明,射线路径 L 上衰减系数为μ(x、 y) 的线积分等于射线------------------------------------------------------------------------------------------------ —