用于改善层析成像测定、特别适用于混凝土结构中的钢筋检查的方法和布置技术

本发明专利技术公开了一种用于借助于辐射来改善层析成像测定的方法和装置，其特别适用于混凝土中的钢筋。所述方法包括用穿透性辐射来照射所述物体，将穿过所述物体的所述辐射记录在记录装置中；提供具有多个被独立识别且各不相同的参考元件的参照系，所述参考元件由高密度的辐射吸收材料制成，以有序的方式来布置此类参考元件；识别上述测量；确定照射时间；以及基于记录在记录装置上、用于测量的信息来确定物体内的对象的位置和尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于使用诸如x射线或伽马射线等穿透性辐射来分析对可见光不透明的物体的三维结构的方法，所述穿透性辐射的强度 作为厚度乘以横穿物质的密度的乘积的函数而衰减。特别地，本专利技术 意图用于结构分析，尤其是用于确定诸如横梁、柱，和平板等钢筋混 凝土结构中的钢筋的位置和直径。到目前为止进行的实验工作采用伽马辐射源。然而，对于该应用以及其它应用，可以将相同的方法应用于使用X射线管、线性加速器、或其它辐射源的情况。本专利技术包括用于执行诸如源位置和穿透辐射记录装置位置等三维分析所必需的自动且精确的参数确定的方法；用于在所述记录装置 包括对辐射强度的变化敏感的胶片时改善图像质量的最佳布置；用于 使用低能辐射源在非常厚的混凝土块中进行钢筋的层析成像测定的 布置；以及用于获得来自该测量的层析成像结果的程序。
技术介绍
层析成像技术被广泛应用于医学。本方法特别适用于但不限于钢筋 混凝土，并可以扩展至其它应用。在本领域中，已将由传统管生成的x 射线、由放射性源发射的伽马射线或由线性加速器生成的高能电磁辐射 用于使用辐射敏感胶片(传统或数字射线照相底版)(参考文献3)、对可见光辐射荧光转换屏(JP 61-254837， US 6333962)或闪烁或固态型 辐射探测器(US 5933473)来获得穿透钢筋混凝土的结构块的辐射的二 维图像。通过应用这些技术而获得的二维信息可用于检测金属元件、检 测其中的腐蚀的存在、检测混凝土块中的空隙和裂缝。还涉及到三维问题，亦即钢筋混凝土结构中的钢筋的位置和直径的确定，但除参考文献4中描述的工作之外，迄今为止还没有太大进展(参考文献1、 2、 3、 US 5828723)。与此类测量相关的一些问题尚未得到解决。这些问题是 难以以适当的精度获取关于钢筋的层析绘图(mapping)所需的源位置 和记录装置位置的数据；由于散射辐射的强度而引起的图像对比度低， 并因此而难以解译它们(尤其是在混凝土块的尺寸相当大的情况下)；以 及可以使用低能便携式源来研究的混凝土的厚度范围受到限制。用于钢筋的层析成像测定、亦即用于确定钢筋混凝土结构中的钢筋 的位置和直径的程序包括在第一步骤中在被研究的结构元件的一侧的第 一位置上布置辐射源并在照射期间在与所述源的位置近似相对的另一侧 布置记录装置，使得4皮检测的部分包括在以下锥体的体积内，所述锥体 的高度等于源与记录装置之间的距离，所述锥体的基底等于记录装置所 覆盖的区域。在第二步骤中，在对于记录装置来说足够长的时间段内将 被检查的元件暴露于源所发出的辐射中以接收获得穿透钢筋的辐射与未 横穿钢筋的辐射之间的最佳对比度所需的穿透辐射剂量。照射时间量被 确定为被检查的元件的厚度乘以密度的乘积的函数。在后面的步骤中， 在源(有时是记录装置)位于不同位置的情况下重复该程序，使得被检 查的体积与在第一步骤中类似。最后，使用数学算法，对参照给定结构块的全部测量分析记录装置所记录的信息，以获得测量所覆盖的体积内 的钢筋的位置和直径。为了应用所述数学算法，必须相对于固定到净皮研究的结构块的坐标 系而知道对于不同测量而言源和记录装置两者的位置。本专利技术通过提供以下各项而针对上述要求改善现有技术a) 参考元件的引入，所述参考元件生成基准标记以得到更高的精 度、可靠性和自动化潜力。b) 记录装置的布置，包括将此类装置设置在与被研究的结构块相 隔特定距离的位置，从而改善获得的信息的质量。使用为此目的而特别 开发的蒙特卡罗型模拟程序来计算此距离的最佳值(参考文献6 )。c) 经上述蒙特卡罗型程序优化的用于过滤散射辐射的元件布置(参考文献6)。d)用于分析记录装置中记录的信息以便解决层析成像问题的方 法，亦即基本改善现有技术的对钢筋混凝土结构中的钢筋的三维绘图。为了图像对准或校准的目的而使用由记录在射线照相胶片或数字 记录装置上的辐射吸收参考对象所产生的基准标记在医学射线照相术 (参考文献7)以及工业X射线测定(参考文献5)中众所周知。在第 一种情况下，将参考元件并入病人身体中以便在不同测量中解决由病人 的位置变化所引起的问题。在工业X射线测定的情况下，例如，在钢筋 混凝土板的上部放置一系列的已知尺度的辐射吸收棒以便确定板的厚 度。在本专利技术中，基准标记的使用服务于两个目的，即改善对钢筋混凝 土结构中的钢筋的位置和尺寸的层析成像测定的精度和可靠性。与其它 工业X射线应用相比，其图像将记录在射线照片上的对象通常位于与记 录装置相隔相当远的距离的位置。因此，通过用放置在不同位置上的辐 射源进行两次或更多次曝光，可以通过立体重建来获得位置数据。为了 使重建精确，重要的是确切地知道胶片和源两者关于被研究的结构的位 置。
技术实现思路
在本专利技术的方法中，通过将辐射吸收参考对象放置在位于辐射源侧 和/或记录装置侧的框架上的确切已知的位置来将基准标记记录在例如 射线照相底版等记录装置上。这样做的目的是使对现场工作期间易于产 生误差的手动测量和记录的需要最小化。这样，层析成像测定所需的信 息被自动记录在记录装置上以供随后的计算分析使用，由此防止手动测 定的不精确和误差特性，以及现有技术的其它缺点，诸如为了避免射线 照相胶片曝光而将其放置在暗盒内的位置。除参考元件之外，在本专利技术的方法中，记录装置侧的框架包括用于 将记录装置定位在与正在检查的结构元件相隔最佳距离的位置处的布 置。所述框架还允许添加适当的过滤器，其用于减轻在钢筋混凝土的情况下严重限制图像质量的散射辐射的影响。最佳距离和最佳过滤器均通 过为此目的而特别开发的计算机程序来确定。最后，所述方法还包括特 别开发的用于执行层析成像分析的程序，其将基准标记及框架和支撑体(support)的情况考虑在内。 附图说明图1是在用于测定钢筋混凝土板和壁中的钢筋的位置和尺寸的布置 中使用的"源组件，，的透视图2是使用"外部源，，、用于研究平板和壁中的钢筋的布置的截面图3是使用"内部源"、用于研究钢筋混凝土结构中的钢筋的布置 的截面图4(a)、 4(b)和4(c)图解了用于研究横梁的中下部中的钢筋的两种 布置和用于研究柱中的钢筋的布置。图5(a)、 5(b)和5(c)是在打开和闭合位置、用于研究横梁和柱中的 钢筋的台架(rack)的透^L图。图6示出横梁上的台架的位置。图7是示出用于计算使用本专利技术的方法来确定结构中的钢筋的位置 时涉及的误差所采用的源、螺紋钢筋、参考元件和板布置的图示。具体实施例方式本专利技术的方法包括将在现场("现场工作")中使用的数据收集设备 和用于分析该数据以获得层析成像结果的程序。根据如下说明，可以根 据被研究的结构元件的特性以不同的方式来布置所述设备。首先，描述该方法的总的方面，然后，给出关于将该方法应用于不 同的具体情况(平板和壁、横梁及柱的检测及其它情况)的方式的说明。作为本专利技术的目的的现场设备首先包括辐射源侧的设备组件，称为 "源组件"。在使用"外部源"、亦即用位于被研究的块外部的辐射源进 行测量的情况下，"源组件"包括用于具有相应准直器的辐射源(X射线 管、线性加速器、放射性源或其它)的支撑体和第一台架，该第一台架在下文中称为"台架r，可拆卸地附接于所述支撑体，包含参考元件。 "源组件"可以提供有屏蔽元件。所述台架包括矩形或其它形状的由重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过照射对可见光不透明的物体内的对象来改善层析成像测定的方法，所述方法包括步骤：　ａ）用穿透性辐射来照射所述物体，以及　ｂ）将穿过所述物体的所述辐射记录在记录装置中；该方法还包括步骤：　ｉ．提供具有多个被独立识别且 各不相同的参考元件的参照系，所述参考元件由高密度的辐射吸收材料制成，以有序的方式来布置该参考元件；　ｉｉ．识别上述测量；　ｉｉｉ．确定照射时间；以及　ｉｖ．基于记录在记录装置上、用于测量的信息来确定物体内的对象的位置和尺寸 。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P西博格，MAJ马里斯考蒂，MD拉福洛，T弗里杰里奥，
申请(专利权)人：钢筋混凝土层析X射线摄影股份公司，
类型：发明
国别省市：AR[阿根廷]