【摘要】：膠片射線成像檢測是固體火箭發(fā)動機(jī)后勤檢驗(yàn)及維護(hù)中應(yīng)用最廣泛的方法之一。在固體火箭發(fā)動機(jī)射線檢測工藝制定和優(yōu)化的過程中,射線劑量、透照角度、焦距等工藝參數(shù),都需要采取試錯法進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)分析,整個過程耗資巨大,耗時長久,尤其是在對其新型號產(chǎn)品的檢測中,缺少先驗(yàn)知識,這些問題將更加顯著。并且對固體火箭發(fā)動機(jī)的射線缺陷研究也是建立在昂貴的實(shí)際透照實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,耗費(fèi)很多人力、財力的同時,也延緩了研究工作的進(jìn)度。目前利用先進(jìn)的計算機(jī)仿真技術(shù)可以解決這些問題,因此本文針對固體火箭發(fā)動機(jī)研究了射線成像仿真系統(tǒng)。本文首先從實(shí)際的固體火箭發(fā)動機(jī)射線照相檢測系統(tǒng)出發(fā),建立了X射線成像仿真的數(shù)學(xué)物理模型,其中在射線源的仿真上融入了連續(xù)能譜特性和非點(diǎn)光源的焦點(diǎn)設(shè)計;對固體火箭發(fā)動機(jī)的多材質(zhì)模型建立了材料衰減系數(shù)和射線能量的對應(yīng)關(guān)系;使用黑度特性表征了射線膠片的成像機(jī)理。然后重點(diǎn)研究了基于STL模型的非點(diǎn)光源與多能譜投影的射線成像仿真算法,該算法可以達(dá)到實(shí)際膠片的成像精度要求,在10GY劑量條件下仿真圖像黑度與實(shí)際膠片黑度的曲線趨勢和數(shù)值范圍吻合,尤其是在最關(guān)注的絕熱層黑度最大差值僅為0.23。為了解決成像算法中射線與STL模型求交效率低的問題,本文采用基于三維空間投影約束的方法將求交效率提高了10倍左右。此外,還采用GPU并行技術(shù)對算法進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后的算法在保持成像精度的同時能在不同性能的GPU設(shè)備上獲得500-1000倍左右的加速比。最后設(shè)計并開發(fā)了仿真軟件系統(tǒng),為實(shí)際固體火箭發(fā)動機(jī)射線檢測工藝的制定和優(yōu)化提供了一個良好的仿真實(shí)驗(yàn)平臺。
【圖文】：

動機(jī)射線成像仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)性不僅僅取決 X 射線源數(shù)學(xué)物理模型建立的是否精準(zhǔn)合理，實(shí)際射線真成像主要依賴于 X 射線的獨(dú)特性質(zhì)，因此本章首先據(jù) X 射線的衰減特性分析實(shí)際檢測中的膠片成像機(jī)理，線檢測系統(tǒng)的組成構(gòu)建本文成像仿真系統(tǒng)的總體框架。生及能譜中的電磁輻射理論，當(dāng)電子處于高壓電場的作用下時，突然沖擊由于大的負(fù)加速度而導(dǎo)致大量的電磁輻射。這產(chǎn)生過程如圖 2.1 所示。

中北大學(xué)學(xué)位論文續(xù)分布的特性。當(dāng)電場電壓超過某一臨界值(隨陽極靶材料而定的激度將會足夠快，，沖擊陽極靶表面原子的內(nèi)層電子而形成了空缺位置中位于高能量級的外層電子進(jìn)行補(bǔ)缺，在該過程也會產(chǎn)生 X 射線，有不連續(xù)特征，這個特征常常用于定性分析某些材料的原子成分，射線膠片成像檢測中，一般只用到連續(xù)能譜的 X 射線[40][41]。如圖類別射線疊加的射線能譜分布，圖中光滑的連續(xù)曲線部分表示連續(xù)凸起的線狀部分表示特征 X 射線能譜。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V435;TP391.41

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本文編號：2706818