电气绝缘故障诊断技术x射线成像技术.ppt

1、X X射线成像技术及分析射线成像技术及分析 X X射线基本原理射线基本原理1.X X射线成像技术的发展及应用射线成像技术的发展及应用2.X X射线检测技术在电力系统中的应用射线检测技术在电力系统中的应用3.X X射线检测技术在现场应用时射线检测技术在现场应用时的注意事项的注意事项4.主要内容主要内容 X X射线基本原理射线基本原理 X X射线基本原理射线基本原理n18951895年伦琴发现用高速电子冲击固体时，有年伦琴发现用高速电子冲击固体时，有一种新射线从固体上发出来。一种新射线从固体上发出来。阴阴极极阳极阳极+-性质性质 （PropertiesProperties）：具有很强的穿透能力，能

2、使照片感光，空气具有很强的穿透能力，能使照片感光，空气电离。本质是什么？不知道，就叫电离。本质是什么？不知道，就叫“X X射线射线”吧！吧！当时人们以照当时人们以照X X射线像为时髦。射线像为时髦。18951895年伦琴发现年伦琴发现X X 射线，射线，19011901年获首届诺贝尔物理奖。年获首届诺贝尔物理奖。X X射线基本原理射线基本原理n这种肉眼看不见的射线可以这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应。空气电离等效应。n波长波长越短越短的的X X射线射线能量越大能量越大，叫做叫做硬硬X X射线射

3、线，波长长的波长长的X X射射线能量较低，称为软线能量较低，称为软X X射线射线。n波长波长小于小于0.10.1埃的称埃的称超硬超硬X X射线，在射线，在0.10.11 1埃范围内埃范围内的称的称硬硬X X射线，射线，1 11010埃范埃范围内的称围内的称软软X X射线。射线。X X射线基本原理射线基本原理nX X射线的特征是射线的特征是波长非常短波长非常短，频率很高频率很高。因此。因此X X射线必定是射线必定是由于原子在能量相差悬殊的两由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的。个能级之间的跃迁而产生的。所以所以X X射线光谱是原子中最靠射线光谱是原子中最靠内层的电子跃迁时发出来的，

4、内层的电子跃迁时发出来的，X X射线基本原理射线基本原理n而光学光谱则是外层的电而光学光谱则是外层的电子跃迁时发射出来的。子跃迁时发射出来的。X X射射线在电场磁场中不偏转。线在电场磁场中不偏转。这说明这说明X X射线是不带电的粒射线是不带电的粒子流。子流。X X射线基本原理射线基本原理 X X射线成像技术的发展射线成像技术的发展nX X射线发生装置射线发生装置 nX X射线发生装置包括高压发生器、射线发生装置包括高压发生器、X X射线管、射线管、X X射线发生控制器几部分组成。射线发生控制器几部分组成。nX X射线管的基本结构是一个高真空度的二极射线管的基本结构是一个高真空度的二极管，由阴极

5、、阳极和保持高度真空的玻璃外管，由阴极、阳极和保持高度真空的玻璃外壳构成壳构成 。n平面成像平面成像n胶片照相法胶片照相法n数字化数字化X X射线成像技术（射线成像技术（Computed Computed Radiography,Radiography,即即CRCR）n直接数字化直接数字化X X射线成像技术射线成像技术（Direct Radiography,Direct Radiography,即即DRDR）nX X射线射线CTCT X X射线成像技术的发展射线成像技术的发展 胶片照相法作为最原始的成像方法胶片照相法作为最原始的成像方法仍然占有重要的地位，高质量胶片仍然占有重要的地位，高质量胶

6、片可存贮的信息量大，分辨率高；根可存贮的信息量大，分辨率高；根据检测要求可以选择胶片参数；具据检测要求可以选择胶片参数；具有长期使用胶片所积累的经验。有长期使用胶片所积累的经验。X X射线成像技术的发展射线成像技术的发展 1981 1981年日本富士公司推出数字化射线成年日本富士公司推出数字化射线成像技术（像技术（CRCR）。）。CRCR技术采用影响板代替技术采用影响板代替传统的胶片传统的胶片/增感屏来记录增感屏来记录X X射线，再用射线，再用激光激励影像板，通过专用的读出设备激光激励影像板，通过专用的读出设备读出影像板存储的数字信号，之后再用读出影像板存储的数字信号，之后再用计算机进行处理和

7、成像。计算机进行处理和成像。X X射线成像技术的发展射线成像技术的发展 19971997年，出现了直接数字化年，出现了直接数字化X X射线成像技术，射线成像技术，DRDR技术的探测器可以迅速将探测到的技术的探测器可以迅速将探测到的X X射线射线信号直接转化为数字信号输出，而不需要信号直接转化为数字信号输出，而不需要CRCR中的激光扫描和专用的读出设备，所以中的激光扫描和专用的读出设备，所以DRDR的实时性高于的实时性高于CRCR。X X射线成像技术的发展射线成像技术的发展nX X射线射线CTCT给出的是断层扫描图像，给出的是断层扫描图像，从图像上可以直观看到目标细从图像上可以直观看到目标细节的

8、空间位置、形状、大小，节的空间位置、形状、大小，图像容易识别和理解，具有突图像容易识别和理解，具有突出的密度分辨能力。出的密度分辨能力。X X射线成像技术的发展射线成像技术的发展n平面成像技术室将三维物体平面成像技术室将三维物体投影到二维平面上，图像信投影到二维平面上，图像信息室叠加的结果，图像评定息室叠加的结果，图像评定要有一定的经验，难以对目要有一定的经验，难以对目标细节进行深度定位和定量。标细节进行深度定位和定量。X X射线成像技术的发展射线成像技术的发展 X X射线的应用射线的应用n医学医学n军事军事n航空航空n工业工业n食品食品n电力电力 医学医学n因为因为X X射线的波长很短，因此

9、穿射线的波长很短，因此穿透本领很强。透本领很强。X X光能穿过肌肉，光能穿过肌肉，但不能穿过骨头。在医学上可以但不能穿过骨头。在医学上可以用作人体的透视，检查体内的用作人体的透视，检查体内的病病变和骨骼变和骨骼情况情况,例如在医院中医例如在医院中医生利用生利用X X光片查看病人的骨头是光片查看病人的骨头是否折断。否折断。n从本世纪从本世纪6060年代起，南非出生的美国物年代起，南非出生的美国物理学家科马克和理学家科马克和 英国电气工程师豪斯菲英国电气工程师豪斯菲尔德，提出了用计算机控制的尔德，提出了用计算机控制的X X射射 线断线断层扫描原理，并发明了层扫描原理，并发明了X X射线断层扫描仪射

10、线断层扫描仪(简称简称CTCT扫扫 描仪描仪)。这一发明使医生们能。这一发明使医生们能看到人体内各种内脏器官的看到人体内各种内脏器官的 横断面图象，横断面图象，因而能准确诊断许多病症，大大丰富了因而能准确诊断许多病症，大大丰富了医用医用X X射线诊断的内容。射线诊断的内容。医学医学 医学医学 医学医学 医学医学 医学医学n因使用因使用X X射线分析法研究蛋白质、核射线分析法研究蛋白质、核糖核酸、青霉素、维生素等生物大糖核酸、青霉素、维生素等生物大分子、有机分子、有机 高分子的结构，而荣获高分子的结构，而荣获诺贝尔化学奖、诺贝尔生理学与医诺贝尔化学奖、诺贝尔生理学与医学奖的科学家多达学奖的科学家

11、多达1010多人。可以这多人。可以这样说，如果没有样说，如果没有X X射线分析法，射线分析法，我我们是不可能探测生命的奥秘的。们是不可能探测生命的奥秘的。医学医学 医学医学 军事军事n采用工业采用工业CTCT检测导弹战斗检测导弹战斗部，看到钢壳、炸药及引部，看到钢壳、炸药及引信是否有内部缺陷，同时信是否有内部缺陷，同时能够检测装药的密度。能够检测装药的密度。航天应用航天应用n飞机发动机涡轮叶片采用一种飞机发动机涡轮叶片采用一种高温合金精密铸造而成，由于高温合金精密铸造而成，由于使用环境的苛刻要求，叶片壁使用环境的苛刻要求，叶片壁面尺寸要求很严格，误差不得面尺寸要求很严格，误差不得超过超过0.1

12、mm0.1mm。n工业工业CTCT可以容易测出每一可以容易测出每一部位的壁厚尺寸，通过专部位的壁厚尺寸，通过专用软件还可测出一个区域用软件还可测出一个区域内的最小壁厚尺寸。内的最小壁厚尺寸。航天应用航天应用食品食品n肉及制品中异物识别肉及制品中异物识别食品食品石油、燃气管道检测石油、燃气管道检测 安全检查安全检查在电力系统中的应用在电力系统中的应用n检查锅炉压力容器等承压设备的金属检查锅炉压力容器等承压设备的金属部件有没有砂眼、裂纹等缺陷。部件有没有砂眼、裂纹等缺陷。在电力系统中的应用在电力系统中的应用在电力系统中的应用在电力系统中的应用在电力系统中的应用在电力系统中的应用在电力系统中的应用在

13、电力系统中的应用在电力系统中的应用在电力系统中的应用在电力系统中的应用在电力系统中的应用在电力系统中的应用在电力系统中的应用X X射线检测技术用于电气设备射线检测技术用于电气设备n检测检测GISGIS设备设备n复合绝缘子内部缺陷复合绝缘子内部缺陷n电缆检测电缆检测n柱式绝缘子柱式绝缘子GISGIS设备中的断路器、隔离开关开设备中的断路器、隔离开关开合位置合位置GISGIS设备中的断路器、隔离开关开设备中的断路器、隔离开关开合位置合位置GISGIS设备中的断路器、隔离开关开设备中的断路器、隔离开关开合位置合位置GISGIS设备中的断路器、隔离开关开设备中的断路器、隔离开关开合位置合位置n阳泉某阳

14、泉某220kV220kV变电站，晋中某三个变电站，晋中某三个220kV220kV等等变电站变电站GISGIS由于地基下沉、热涨冷缩等原由于地基下沉、热涨冷缩等原因，导致因，导致GISGIS基座出现裂纹基座出现裂纹。n判断其内部母线连接良好，省去判断其内部母线连接良好，省去GISGIS停电、停电、解体检查的工作程序，减少工作量，提高解体检查的工作程序，减少工作量，提高了诊断的效率，取得了良好的经济效益。了诊断的效率，取得了良好的经济效益。GISGIS设备中的设备中的底座出现裂纹底座出现裂纹GISGIS设备中的设备中的底座出现裂纹底座出现裂纹GISGIS设备中的设备中的底座出现裂纹底座出现裂纹GI

15、SGIS设备中的设备中的底座出现裂纹底座出现裂纹GISGIS设备中的设备中的底座出现裂纹底座出现裂纹n某某500kV500kV变电站在一次断路器断开操作变电站在一次断路器断开操作中，发生无法正常断开的故障，怀疑中，发生无法正常断开的故障，怀疑其操作机构出现故障。其操作机构出现故障。n采用采用X X射线成像检测技术在停电、不解射线成像检测技术在停电、不解体的情况下快速对断口部分进行成像，体的情况下快速对断口部分进行成像，发现其已经正常断开。发现其已经正常断开。断路器出现故障断路器出现故障断路器出现故障断路器出现故障断路器出现故障断路器出现故障断路器出现故障断路器出现故障断路器出现故障断路器出现故

16、障n非接触式非接触式试验方法试验方法n不停电不停电或或不解体不解体n准确掌握开关设备准确掌握开关设备内部机械结构内部机械结构状态信息状态信息n发现开关设备内部的发现开关设备内部的机械结构缺陷机械结构缺陷n实践证明，该技术能够有效诊断实践证明，该技术能够有效诊断GISGIS设备设备母线连接情况母线连接情况、验证断路器开断验证断路器开断情况等。情况等。在电力系统中的应用在电力系统中的应用X X射线检测复合绝缘子射线检测复合绝缘子n对护套内侧缺损、芯棒微小缺对护套内侧缺损、芯棒微小缺损、护套厚度不达标、护套与损、护套厚度不达标、护套与金具胶结不紧密存在间隙、护金具胶结不紧密存在间隙、护套内部气道、芯

17、棒断裂等内部套内部气道、芯棒断裂等内部缺陷有一定的检测能力。缺陷有一定的检测能力。n电缆绝缘包层的偏心度是电力电电缆绝缘包层的偏心度是电力电缆的重要指标，采用缆的重要指标，采用X X射线对电缆射线对电缆进行偏心无损检测对生产厂家具有进行偏心无损检测对生产厂家具有重要意义，可以保证产品质量，取重要意义，可以保证产品质量，取得可观的经济效益。得可观的经济效益。X X射线检测复合绝缘子射线检测复合绝缘子n采用采用X X射线检测柱式绝缘射线检测柱式绝缘子，查找其内部缺陷，如子，查找其内部缺陷，如气泡、裂缝等。气泡、裂缝等。X X射线检测复合绝缘子射线检测复合绝缘子X X射线对人体的影响及危害射线对人体

18、的影响及危害n辐射损伤辐射损伤是一定量的电离辐射作用于是一定量的电离辐射作用于机体后，受照机体所引起的病理反应。机体后，受照机体所引起的病理反应。n电离辐射电离辐射不仅能引起全身性急慢性放不仅能引起全身性急慢性放射损伤，而且也能引起局部的皮肤损射损伤，而且也能引起局部的皮肤损害。在发现害。在发现X X线后第二年，线后第二年，X X线管的制线管的制造者格鲁贝的手就发生了特异性皮炎。造者格鲁贝的手就发生了特异性皮炎。nX X射线照射生物体时，与机体细胞、组射线照射生物体时，与机体细胞、组织、体液等物质相互作用，引起物质织、体液等物质相互作用，引起物质的原子或分子电离，因而可以直接破的原子或分子电离

19、，因而可以直接破坏机体内某些大分子结构，如使蛋白坏机体内某些大分子结构，如使蛋白分子链断裂、核糖核酸或脱氧核糖核分子链断裂、核糖核酸或脱氧核糖核酸的断裂、破坏一些对物质代谢有重酸的断裂、破坏一些对物质代谢有重要意义的酶等，甚至可直接损伤细胞要意义的酶等，甚至可直接损伤细胞结构。结构。X X射线对人体的影响及危害射线对人体的影响及危害n另外射线可以通过电离机体另外射线可以通过电离机体内广泛存在的水分子，形成内广泛存在的水分子，形成一些自由基，通过这些自由一些自由基，通过这些自由基的间接作用来损伤机体。基的间接作用来损伤机体。X X射线对人体的影响及危害射线对人体的影响及危害n我国对射线检测工作人

20、员规定的最高允许我国对射线检测工作人员规定的最高允许剂量每年为剂量每年为5 5雷姆（雷姆（50mSv50mSv），亦即平均每），亦即平均每周为周为100100毫雷姆（毫雷姆（1mSv1mSv），每小时为），每小时为2.12.1毫毫雷姆（雷姆（0.021mSv0.021mSv），全身照射的终身累积），全身照射的终身累积剂量不得超过剂量不得超过250250雷姆（雷姆（2.5Sv2.5Sv）。）。n1 1希沃特（希沃特（SvSv）=1=1焦耳焦耳/千克千克(J/kg)=100(J/kg)=100雷雷姆（姆（remrem）X X射线对人体的影响及危害射线对人体的影响及危害n对于射线检测人员，主要考虑的

21、对于射线检测人员，主要考虑的是外照射的辐射防护，通过防护控是外照射的辐射防护，通过防护控制外照射的剂量，使其保持在合理制外照射的剂量，使其保持在合理的最低水平，不超过国家辐射防护的最低水平，不超过国家辐射防护标准规定的剂量当量限值。标准规定的剂量当量限值。X X射线对人体的影响及危害射线对人体的影响及危害X X射线对人体的影响及危害射线对人体的影响及危害n射线防护的三要素是距离、射线防护的三要素是距离、时间和屏蔽，或者说射线防护时间和屏蔽，或者说射线防护的主要方法是时间防护、距离的主要方法是时间防护、距离防护和屏蔽防护，俗称为射线防护和屏蔽防护，俗称为射线防护的三大方法。防护的三大方法。X X射线对人体的影响及危害射线对人体的影响及危害 谢谢 谢！谢！