X光检测

X光检测（通用12篇）

X光检测 篇1

摘要：大米在生产过程中, 由于原粮处理、设备设施维护不当、不合理工艺及员工不当操作会不经意间混入异物。这些异物会对消费者的身体造成伤害。如何尽快识别并确定异物何时、何地及何种方式进入产品显得至关重要。X-ray异物检测机能自动快速无损检测出产品中的金属、玻璃和石头等无机样品, 与生产线的剔除设备联线, 是一条解决上述问题的办法。

关键词：大米,异物,X-ray检测

大米在其生产过程中, 由于原料、厂房、设备维护不当及员工不良操作习惯会在成品中混入一些异物, 这些异物会对消费者存在潜在安全危害[1]。目前, 在日本和英国等发达国家, 反馈到食品生产厂家的投诉意见当中, 异物混入而产生的投诉高达70%~80%。

因此, 排除混入产品中的异物, 防止生产包装过程中的异物混入, 发现已混入的异物并加以剔除, 已成为重要的研究课题。

1 异物来源分析

大米是人们的日常主食之一, 其成品中所含任何的异物混入都会给消费者带来安全隐患。要生产“安全、安心”的产品, 需在生产制造过程中进行严格的品质管理, 而作为品质控制的一个重要手段, 对最终产品在线异物检测自然显得至关重要[2]。

根据客诉及有关新闻报道, 包装后成品异物主要有虫子、霉变块、玻璃、石子、干燥剂、橡胶块和塑料片等。对来源分析见表1。

正常生产条件下, 现有的工艺及设备能有效地去除其中的异物, 质量控制程序可最大程度减少异物混入的可能。但如原粮在简易晒场晾晒及简易露天场地存放带入过多石子超出设备筛选能力, 或生产过程中设备与周边环境管理不善, 其掉落异物混入清选后的成品, 可使包装后成品含有异物, 会造成质量风险并使公司的信誉受损, 从而引起客户退货、索赔, 转移订单乃至客户丢失。如何及时发现成品中的异物并及时剔除, 是业内从事食品安全人员的所苦恼的问题。

2 X-ray异物检测技术

借鉴相关行业成功的经验, 对现有各种检测技术进行分析比较后, 认为在线X-ray异物检测机是一种较完善的技术。其工作原理如下:

利用低能量X光穿透性, 在不损坏被检物品的前提下, 集合光电技术, 融合计算机、数字信号处理等技术, 通过视觉和模式识别对图像的信息进行区分、提取和判别, 可识别出混在成品中的异物。它可快速评价出被检物品的内部质量并发现其中的异物, 可通过计算机显示被检物品图像。

待检品经X射线照射后, 异物的密度和构成原子序数与大米有一定的差异, 其吸收X射线的比率也会不同。差异越大, 越易被识别。识别难易程度如图1所示。

3 X-ray异物检测优点

3.1 检测敏感度高

以20m/min速度检测, 可对0.5~1.0mm金属粒子、1.0mm石头、1.0mm玻璃、1.0~1.5mm塑料、1.5~2.0mm橡胶、4~5mm木头进行识别。多视角X光异物检测机可对包装边缘处异物做针对性检查, 避免产生误检。

3.2 安全性好

医院治疗辐射量:0.1~100Gy;医生诊断辐射量:0.0001~0.1Gy;食品X光检测辐射量:<0.0004Gy[3]。

检测为在线实时检测:检测速度600~1 200件/h。结合相应的技术, 与传递带上剔除设备联线, 及时将含异物的成品分检出来。

3.3 安置方便

可定点, 对产品进行逐个检测, 也可根据需要, 对高风险批次临时就近租赁设备, 就近检测, 精确剔除问题产品, 以减少处理费用。

3.4 使用方便

检测软件基于Windows开发, 人机界面友好, 可对检测的参数和机械参数进行调整, 并具有自学习功能, 软件对被测物的自动分析, 调节X射线电压电流参数, 以保证最佳检测精度;具备产品参数存储、图像存储、检测日志存储便于产品质量评估管理。

4 事件分析

2008年某米厂发生一起质量事故, 由于晾米仓向打包仓的提升机的橡胶带的橡胶老化脱落, 使得成品米中含有橡胶屑。产品被下游食品加工厂退货。生产上用于橡胶带更换及处理问题产品返工用了近一个月的时间。

2012年某米厂也发生类似质量事故:一个车间操作工在巡检时发现在色选机通向打包仓的皮带传送机上观察窗上的螺丝及观察玻璃不见了, 因无法找到螺丝及玻璃, 又无对成品中异物进行检测的有效办法, 为避免可能的质量风险, 只好将有风险近2 000t已包装成品全部返工。

AIB统一检查标准中1.15异物控制装置规定:筛分机、磁铁、滤网、X光机和金属探测器需要安装在恰当的位置, 以防止金属, 木材, 玻璃和其他异物的夹杂物。其中金属探测器或X光机必须配备一个报警和一个自动剔除装置, 或以其他方式维持对拒收产品的控制。

随着法规的完善、质量安全管理理念的提升及下游食品行业对原料检验标准提高, X光异物检测机会在大米行业有更广泛的应用。

参考文献

[1]Edwards M..Detecting foreign bodies in food[M].England:Woodhead-Publishing Limited, 2004:14.

[2]安立工业自动化 (上海) 有限公司.食品原材料的异物检测方案[J].食品安全导刊, 2011 (4) :32-33.

[3]孙旭东韩东海.食品安全与异物检测技术开始流行[J].中外食品, 2006 (1) :49-53.

X光检测 篇2

1．1X光安检机感性意象语汇收集与选取

产品意象是基于人对产品的认知，产品通过自身的形态、色彩、线条、质感等要素体现产品的文化内涵，形成产品所要传达的语言。由于用户的文化背景、审美标准及日常习惯和思维的差异，造成了对同一产品的认知形成差异。因此，设计师在设计产品前，必须先了解用户的喜好、习惯和对产品的感性意象判断。文中从安检设备公司、广告宣传和相关报告中获取了相关的感性意象语汇，将收集到的所有的感性语汇与产品设计人员进行探讨，针对X光安检机的特性，对获取的形容词进行初步筛选和修改，最后统计出出现频率最高的、意象倾向明确的16对形容词。

1．2代表性意象语汇的选取

从前期调研选取的20个代表性样本与16对形容词对进行组合，采用语义差异法设计成意象语汇问卷调查表。然后对结果进行统计，求取每个样本对应的意象平均值。再将意象平均值输入SPSS统计软件进行因子分析，将最终结果加以整理，最后从3个主因子中选取7对因子负荷量较高的形容词对。

1．3X光安检机的形态意象设计特征分析

产品形态主要是通过产品造型的尺度、形状、比例及相互之间的关系营造出一定的产品氛围，通过视觉使人产生夸张、含蓄、趣味、愉悦、轻松、神秘等不同的心理情绪，即形态意象。基于X光安检机的现状分析结果，将X光安检机的所有设计特征设计成问卷调查形式，最后按分数的高低选取主要的形态意象特征，结果分别为主机两侧面板、机身色彩、扫描通道、操作台等造型特征。

1．4建立感性意象与形态设计要素之间的关联

经过上述分析，每个典型样本的意象都得到较为清晰的定义。为进一步研究该设备各部分设计要素与感性意象之间的相关性，须将产品分解为各种设计要素，并从其中挑选出对感性诉求最为重要的设计要素。文中采用形态学图表方法对各个设计要素进行分解，找出与之最为接近的形态语义，并通过与用户讨论，确定并挑选较为重要的设计要素，见表3。由分解图可知，影响感性知觉的设计要素为：主机两侧面板造型，主机色彩，扫描通道造型，工作台造型，该结果将作为后续研究的重要基础。

2方案设计

通过文中分析，得到X光安检机造型感性诉求与各设计要素之间的关系，进而进行方案的创新设计，以更好地表达用户的感性诉求。

2．1概念设计

通过调研分析，目前国内外市场上销售的X光安检机造型都呈现一种方正、冷峻的视觉感受，人们站在这种机器面前接受检查，会有一种排斥和不安。因此，从情感设计的角度，对X光安检机的外观进行人性化设计，赋予产品人性化的品格，使其具有情感、个性、情趣和生命。方案主要从造型特征、色彩和人机界面设计入手，通过对产品侧面造型特征线的调整，使得原本生硬、冰冷的造型具有一定的亲和力。在产品人机交互界面设计方面，增加语音提示和彩色按钮，使得工作人员在操作机器时更加方便、愉悦。在色彩设计上，打破千篇一律的黑、白、灰模式，加入一定的彩色调，如淡紫色、淡蓝色等，使产品变得更加美观。

2．2三维造型设计

产品的功能、特性需要通过一定的造型语言进行表达。以上述手绘草图为基础，在RHINO软件进行了产品的计算机辅助三维造型设计。方案的改进设计主要针对以往产品的单一侧面进行改进，新的侧面造型在线条，色彩等方面增加了创新元素，采用不规则图形对侧面进行分隔，使得造型具有现代感。此外，方案中对国内外现有X光安检机的功能进行了局部改进，安检通道由目前的单条通道改进为双条通道同时进行，可大大提高安检的效率。在此基础上，产品还增加了机内单向关节防盗机关，防止被检物品丢失，2．3人机操作界面设计

对于用户来说，在复杂的安检场所中，如何提升产品操控的易用性和舒适性，是设计的重点。文中给出了X光安检机的影像显示控制台设计方案。方案中采用一键式关机控制，关机时只要旋转一下钥匙，设备即可安全关机。在画面的显示上，可进行动、静态画面任切换。此外，还根据主体机型的造型特征，对影像控制台的侧面造型进行了改进，加入了色彩装饰，使之与主机整体造型元素相呼应。

3结论

X光眼镜的神秘历史 篇3

据说，安娜·柏莎·伦琴在看到自己一只手的骨骼的照片时（这是有史以来的第一张 X 光照片），惊恐地喊道“我看到了自己的死亡！”安娜的丈夫威廉·伦琴是一位德国物理学家，正是他在 1895 年发现了 X 光。

有人发现了一种方法，能够透视人体皮肤和血肉看到里面的骨骼，甚至不用触摸被透视的人，这一新闻在国际上引起了轰动。很快，全球各地报纸上纷纷刊载了各种 X 光照片，上面不仅呈现出人体骨骼，甚至还会呈现出内部器官的影子。

不久，关于 X 光的幻想就融入了流行文化中。不仅被视为性感，而且还被看作一种超能力。20世纪40年代的超人漫画作家最终把这一超能力概念变成了永恒经典。他们纷纷赋予自己的漫画英雄一种超能力 —— 透视眼。

但是，实际上，早期的 X 光实验仅限于医疗和科学应用领域。荧光屏显示伦琴射线可以穿透肌肉等一些物质，但是无法穿透骨骼等其他物质。

虽然很快就发现频繁照射 X 光会对人体有害，但是人们从未停止想象 X 光透视带来的激动人心的前景。1906 年，X 光眼镜首次获得专利，这是一种新型事物，经常通过男孩们喜欢的漫画书和杂志出售。当然，这种眼镜根本都没有使用 X 光，而是将物体影像重叠，形成一种双重的复视幻觉，使之看起来像透视了物体内部结构。

X光的新突破

将近一个世纪之后，1998 年，X 光眼镜的前景获得了意想不到的技术性突破。索尼公司在市场上推出了一个新的摄像机系列。这些摄像机具备夜视功能。

夜视的工作原理是，检测人类通常无法看见的红外光，然后将这种光能转化为可见光波。

文斯·霍顿是一名退役的美国陆军战士，也是华盛顿国际间谍博物馆的馆长。他在部队里经常使用夜视和热成像技术。他说道：“你可以透视灌木之类的东西，但是除此之外，也没有别的什么。如果是固态结构，则很难用红外线透视。”

但是，这并不意味着对于这种技术就没有需求。霍顿举了一个解救人质的示例。

他说：“如果最后打算突击时，可以看到里面情况，就能了解坏人的位置”。

大家能想到可以实现这一功能的设备吗？出人意料的是，真的有这种设备。虽然除了专家以外，普通人还无法操控 X 光，但是军事任务承包商却一直在执行相关实验。如今警务和军事人员可以购买迷你掌上型 X 光枪，这是一种可以手持，“易于使用”的 X 光设备，可以透视车辆、房间、袋子和包裹。其制造商美国科学与工程公司在自己的网站上宣称“操作员扫描目标之后，系统的专用平板上会实时显示其影像。”该网站上还有一个网页，人们可以在上面试用该系统的虚拟演示。

尽管如此，普通消费者还是无法负担这种设备，因为其售价要五万美元。此外，人们还担心执法机构使用的 X 光设备越来越多，可能会对公众造成健康风险。对于毫米波扫描仪也出现了类似的顾虑。这种扫描仪使用微波，如今很多机场上都安装了这种设备。这些设备面临越来越多的指责，称其侵犯了隐私，因为有些设备的操作员可以透视人们的衣物。为了应对这类恐慌，现在美国法规禁止使用这些设备显示细节影像。

不过，有一种技术比 X 光眼镜更加便宜和安全，而且可以提供类似的功能，那就是大家家里已经安装的 WiFi。

去年，美国麻省理工学院发布了一个视频，其中显示一种定制的 WiFi 发射器可以透视固体墙壁之内的人，形成粗略的影像。其原理为，当你发送无线信号时，信号会反射所有事物，而这些反射内容会返回给你。计算机软件能够分析信号反射内容并形成被反射物体的影像。可以通过影像看到人们在空间里的移动，他们坐在什么位置，他们如何四处走动，并且能够检测到跌倒，这对于老年人来说是个大好事情。

这实际上意味着，对于长达一个世纪的 X 光眼镜梦想，我们很可能是兜了个圈，又回到原地。如果有一天，智能眼镜流行起来，不难想象未来这些技术的小型化设备会应用于穿戴式装置中。

（摘自英国BBC中文网）（编辑/唐馨）

X光检测 篇4

1 医学X光图像的特点

医用X光图像是临床放射学检查中应用最早和最普遍的检测方式之一, 是进行科学研究和临床诊断、治疗的基本手段。传统的X光图像是各个物体对X射线吸收程度叠加的结果, 不同方向上物体的不同或物体个数的多少都会影响X射线的吸收程度。但由于受到投影、混合和噪声等因素的影响, 得到的图像与实际图像相比会变得模糊和失真, 不利于对图像细节的观察和病灶诊断。为此, 要获得清晰的X光图像轮廓, 先要进行数字化, 然后对数字化后的X光图像进行综合滤波和降噪, 以便得到清晰和完整的图像轮廓和边缘, 进一步提高并改善图像质量。

2 LOG算子的算法原理

2.1 理论基础

LOG算子又称Marr算子, 是在拉普拉斯算子的基础上实现的, 是基于 Marr提出了第一个较为完善的视觉系统框架, 即计算视觉理论框架。他认为视觉是一个复杂的信息处理过程, 有不同的信息表达方式和不同层次的处理过程, 而最终的目的是实现计算机对外部世界的描述。由于噪声的影响, 对噪声敏感的边缘点检测算法可能会把边缘点检测出来, 而真正的边缘点会被噪声淹没而未检测出。由于拉普拉斯算子对噪声比较敏感, Marr提出了用著名的Marr算子用来检测和提取边缘, 即先用高斯函数对图像滤波, 然后对图像进行拉普拉斯运算, 克服了拉普拉斯算子对噪声敏感的缺点, 减少了噪声的影响。

2.2 算法实现

在从景物到图像的形成过程中, 每一像素点所对应的真实景物点的周围对该像素点灰度的影响呈正态分布。所以平滑函数应反映不同远近的周围点对给定像素具有的不同平滑作用。实际上, 高斯函数满足上述要求, 因此LOG算子中采用了高斯函数。

设f (x, y) 为原图像, h (x, y) 为高斯平滑函数, g (x, y) 为平滑滤波后的图像, 则有:

g (x, y) =f (x, y) ×h (x, y)

其中, h (x, y) =e-$\frac{x{}^2+y{}^2}{2\sigma {}^2}$

然后对采用拉普拉斯进行边缘检测, 可得

∇2g (x, y) =∇2[f (x, y) ×h (x, y) ]

由卷积的性质, 有

其中, $\nabla {}^{2}h(x‚y)=\frac{1}{2\pi \sigma {}^4}(\frac{x{}^2+y{}^2}{\sigma {}^2}-2)e\frac{x{}^2+y{}^2}{2\sigma {}^2}$

令r2=x2+y2, 则有:

而∇2h (x, y) 就称为LOG算子。

2.3 LOG算子特性分析

根据二阶导数算子过零点的性质, 就可以确定图像中阶跃状边缘的位置。运用LOG算子检测边缘, 实际上就是寻找满足:

∇2g (x, y) =0, 即∇2[f (x, y) ×h (x, y) ]=0的点

由于LOG算子是一个轴对称函数, 各向同性。该函数在r=±σ处有过零点, 在|r|<σ时为正, 在|r|>σ时为负。另外, 可以证明这个算子定义域内的平均值为零, 因此, 将它与图像卷积并不会改变图像的整体动态范围。但由于它相当平滑, 因此将它与图像卷积会模糊图像, 并且模糊程度正比于σ。在该算子中, σ的选择很重要, σ选小时, 位置精度高但边缘细节变化多;σ较大时, 趋于平滑图像。可根据图像特点选择合适的σ。常用的模板 (5×5) 形式如图1所示。

需要说明的是, 在实际图像中, 高斯滤波的零交叉点不一定全部是边缘点, 还需要进一步对其进行真伪检验。

3 实验结果与分析

实验选择一幅数字化的X光图像 (手指) 影像 (256×256×8 bit) , 见图2。直接对图像运用拉普拉斯算子进行处理, 结果噪声未能很好的消除, 说明该算子对噪声敏感, 见图3;当先用高斯函数对X光图像进行处理, 然后再利用拉普拉斯算子进行处理, 去噪效果很好, 可以清晰的用肉眼看到受伤部位的边缘, 即经过LOG算子处理后的X光图像 (5×5窗口进行X光图像检测, 通过Matlab软件进行仿真研究, σ=3) , 很好地滤除了噪声, 有效地提取了图像的边缘信息, 从而有利于做出正确的诊断和治疗, 见图4。

4 小结

初中物理光现象检测试题 篇5

一、填空题

1.光在真空中的传播速度是 m/s。

2.我们在通常情况下，从各个方向都能看到黑板上的字时，是因为发生了光的 ;而黑板某一小部分“反光”是由于光线射到这一小部分时发生了 ;我们能从不同方向看到本身不发光的物体，是因为光在物体表面发生 的缘故。

3.影子的形成说明了光在 中沿直线传播。

4.一条光线垂直射到平面镜上，入射角是 ，如果将光线向镜面的方向转动30°角，这时反射角为 。

5.平面镜所成的像是 像，像与物体大小 ，左右 。

6.某人站在平面镜前2 m处，镜中的像离镜面 m远，如果他向镜子前进1m，则像与镜子的距离为 远

7.我国南方有一种民间艺术“皮影戏”，是利用了的原理。

8.图1所示为光线斜射到空气和某透明介质的界面上，入射角为 ，折射为 ，界面MM’方的为空气。

9.指出下列各句话中的“影”，说明了光在传播过程中所遵从的哪种物理规律。

⑴手影：

⑵水中的倒影：

⑶电影院放映电影：

⑷立杆见影：

10.将与下列实例相关的规律和概念，用直线连接起来

实像平面镜成像 光的直线传播

小孔成像 光的反射

虚像 照相机照相 光的折射

二、单选题

1.一人向竖直悬挂的平面镜走近时，他在镜中的像将( )

(A)变大 (B)变小 (C)不变 (D)变倒立

2.下列光学器件中，对光起会聚作用的是( )

(A)凹透镜 (B)凸透镜 (C)潜望镜 (D)平面镜

3.下列现象属于光的折射的.是( )

(A)平静的水面能看到岸上树的倒影

(B)站在阳光下，地面上出现了人的影子

(C)从“哈哈镜”中看自己到变了形的像

(D)斜插入水中的筷子看起来向上弯折

4.在图2中，正确表示光从水斜射入空气的情况的是( )

5.当一物体从离凸透镜很远的地方向透镜的焦点移近的过程中，该物体的像将( )

(A)先变大后变小 (B)先变小后变大 (C)逐渐变大 (D)逐渐变小

6.用放大镜看物体时。看到的物体是( )

(A)倒立、放大的实像 (B)正立、放大的虚像

(C)正立、放大的实像 (D)正立、等大的虚像

7.下列现象中，属于光的反射现象的是( )

(A) 月食的形成 (B)小孔成像

(C)用放大镜看地图 (D)用潜望镜观察水面上的情况

8.如图3所示为凸透镜成像的一种情况，AB代表物体，A’B’代表物体经凸透镜所成的像，这种情况( )

(A)可用于放大镜观察物体(B)可用于幻灯机放映幻灯片

(C)可用于照相机拍摄照片(D)可同时用于照相和放映幻灯片

9.某同学做了一架简易照相机，镜头是一个焦距为5cm的凸透镜。在这架照相机中，胶片应放在距镜头( )

(A)大于10cm处 (B)小于5cm处

(C)大于10cm小于20cm处 (D)大于5cm小于10cm处

10.色光的三原色是( )

(A)红、绿、蓝三种 (B)红、黄、蓝三种

(C)红、绿、黄三种 (D)绿、黄、蓝三种

三、多选题

1.关于光现象的下列说法，错误的是( )

(A)山在河水中的倒影实际上是山的影子

(B)光在介质中的传播速度都小于3×108m/s

(C)太阳光在地球周围大气层中是沿直线传播的

(D)漫反射使我们能从不同方向看到物体

2.下列现象中，能看到物体实像的是 ( )

(A)欣赏鱼缸中的鱼 (B)用放大镜观察植物的胚芽

(C)到影院看电影 (D)看到小孔成像

四、实验与探究题

1.在图4中根据反射光线的方向，画出入射光线。

2.在图5中画出发光点S的两条反射光线。

3.光从空气斜射入水中，如图6所示。请在图中画出折射光线的大致方向，(要求：画出法线，标明入射角、折射角)

4.在凸透镜的焦点F上有一个光源，图7中给出了该光源发出的两条光线，请你画出这两条光线经透镜后的折射光线。

5.根据入射光线和折射光线的方向，在图8所示方框内填入适当的透镜

经期前做X光照射会影响生育吗 篇6

听人说经期前不要做X光照射，否则会影响生育，是真的吗？

答：

经期前不要做X光照射，因为这个时候身体处于排卵期，X射线的照射可能会使卵细胞或受精卵受到损伤，那样就会引起胚胎发育不良，甚至造成胎儿出生后先天异常、畸形、智力低下、肢体缺损等。

除此之外，经期还应注意以下几件事：

1.不宜穿紧身褲。月经期间不宜穿裆小、臀围小的紧身裤，那样会压抑毛细血管，影响血液循环，并且还会增加外阴摩擦，很容易造成会阴充血水肿，严重的话还会引发泌尿生殖系统感染等疾病。

2.不宜高声哼唱。月经期间心情不好，所以通过放声高歌来调节？NO！这种放松方式可大有不妥！因为经期女性的呼吸道黏膜处于充血状态，当然声带也充血，甚至肿胀。高声哼唱或大声说话，声带肌易疲劳，很容易引起喉咙不适。

3.不宜情绪激动。月经期间，由于体内雌激素与孕激素水平的突然下降，引起人体一系列不适反应。加上一些心理因素引起的如头晕、疲乏等症状，均可导致工作效率低下，情绪变坏。所以要尽量保持心态的平和，防止情绪波动，遇事不要激动，要保持稳定的情绪。月经期间情绪激动、抑郁愤怒可能会使气滞，进而导致痛经、闭经等。

4.不可缺乏营养。月经期间会损失一定量的血液，所以机体的消耗比平时要多，要适当增加营养补充能量，特别是蛋白质、维生素及铁、钙等。可以多吃一点鸡蛋、瘦肉、鱼、豆制品及新鲜蔬菜、水果等。但是千万不要暴饮暴食，也不要吃过多辛辣助阳的东西，因为那样可能会导致月经先期、月经过多等；而如果吃太多寒凉生冷食物，可致痛经、闭经、带下病症。

5.不宜饮浓茶。经期要注意补充水分，注意排泄的通畅，但是却不宜饮浓茶。因为浓茶含咖啡因较高，能刺激神经和心血管，容易导致痛经、经期延长或出血过多。特别不适宜饮用绿茶，因为绿茶中含有较多的鞣酸，会与进食的食物中的铁分子结合，形成大量沉淀物，防碍肠道黏膜对铁分子的吸收。这样就会引发痛经等问题。

6.要禁欲。爱自己、爱伴侣，夫妻双方应当知道女性在月经期间应禁止性生活。因为月经期间，子宫内膜剥脱，子宫腔内有新鲜创面。这个时候进行性生活，就可能把细菌带入，引起子宫及阴道感染，还会使经血量增多或经期延长。

X光检测 篇7

钢绳芯输送带具有抗拉强度和抗疲劳强度高、承受过载和动载能力强以及工作平稳可靠等优点, 因而在煤炭、码头、冶金、建筑行业的运输、牵引等设备中得到了广泛的应用。钢丝绳芯输送带接头是整条输送带中抗拉强度最低、最为薄弱的环节,输送带断裂大都发生在接头处,因此在输送带运行过程中动态检测接头距离变化可以防止重大事故。目前有2种检测方法:X射线探测检测法和电磁检测法。X射线探测检测法是一种基于X射线投影成像及数字图像处理的无损检测技术。扇形X射线束穿透运行中的钢绳芯输送带,并由二维X射线光伏探测器接收,然后形成图像像素电信号,经过传输处理,最后得到输送带二维投影图像,可以直观地显示输送带内部钢绳芯以及接头的全部状况。在X射线探测检测法研究中,马牧燕等人[1]利用LabVIEW IMAQ Vision模块中图像分析与测量函数测量接头长度,叶春青等人[2]利用数字标尺测量接头长度。他们的不足之处是需要人工操作,本文提出了一种可以实现自动测量的方法。

1 基于并查集的连通域标记算法

连通域标记[3,4]是机器视觉中的一种常见的运算,它是指将图像中符合某种连通规则(4-邻域连通、8-邻域连通或m-邻域连通)的像素标识为同一目标,并用唯一的标号标记连通域内的像素点。这样就可以把图像中不同的区域提取出来,并对区域特征进行分析,从而达到检测或者识别的目的。连通域标记是一个对扫描图像标记目标的过程,具有相当大的运算量,优化连通域标记算法可极大提高数字图像处理的速度。

决定连通域标记算法性能的因素之一是图像扫描的次数及连通域标号冲突处理的方法。为减少图像的扫描次数,把并查集引入连通域的标记中。

并查集是一种简单的具有广泛用途的集合,能够较快地合并若干不相交的集合和判断元素属于哪个集合。图1为基于并查集的连通域标记示意图。其中,树根节点③、④分别指向节点本身,表示是共同连通域,子节点⑥、⑦指向根节点③,节点⑤可通过父节点索引到根节点③。若树的根节点存放的是共同连通域的标号,则可在第一次扫描图像后遍历所有的并查树,并将临时标号改为相应节点所指向的根节点的标号,实现连通域的合并。若目的像素点的左邻域共同连通域标号是⑥、右上邻域共同连通域的标号是⑧,当扫描到目的像素点时,判断出其左邻域、右上邻域共同连通域标号不一致时,则对其进行合并,比较根节点的大小,修改值较大的子树根节点④,使其指向根节点值较小的子树的根节点③。

本文的处理对象是一张图片,设标号矩阵为pLabe(初始值全为-1,用于存放每个像素点的连通域标号),申请与图像大小相同的内存。图像中每个像素点标号规则如下:

(1) 若是图像的第一个点,则目的像素点的临时标号为0。

(2) 若是图像的第一行的其他点,把目的像素点的左邻域的临时连通域标号赋予目的像素点。若该标号等于-1,则对目的像素点添加新标号。

(3) 若是图像最后一列的像素点,把目的像素点的上邻域的临时连通域标号赋予目的像素点。若该标号等于-1,则对目的像素点添加新标号。

(4) 若是图像的其他像素点,把目的像素点的左邻域的临时连通域标号赋予目的像素点。若左邻域和右上邻域标号都不等于-1,则分别索引根节点,比较根节点的大小,修改值较大的子树根节点,使其指向根节点值较小的子树的根节点。若左邻域标号等于-1,则把目的像素点的左上邻域的临时连通域标号赋予目的像素点(过程和左邻域一样)。若左上邻域的临时连通域标号等于-1,则把目的像素点的上邻域的临时连通域标号赋予目的像素点。若上邻域的临时连通域标号等于-1,则把目的像素点的右上邻域的临时连通域标号赋予目的像素点。若右上邻域的临时连通域标号等于-1,则为目的像素点添加新的临时标号,建立新的根节点。

(5) 调整共同连通域标号,按扫描顺序出现。

2 距离检测算法流程

距离检测算法流程如下:①采用差分算法对接头图片进行阈值分割[5];②去除冗余消息;③首先进行通道分离,得出红、绿、蓝三个图像分量;④对分离出的蓝色和绿色通道进行阈值分割,去除噪点;⑤对分割后的图像用并查集进行图像标记,每一个连通的区域具有一个唯一的标号;⑥对标记后的每个区域求出面积大小,然后进行面积滤波,舍去面积过小的分量;⑦再次标记,并找出每个区域的中心坐标;⑧根据中心的位置,判断该区域是否为要求的区域,如果不是则舍去,否则保存在区域列表中;⑨对蓝色分量和绿色分量中的每个区域,在对方的区域列表中寻找距离最近的区域,并求取距离;⑩对区域中心坐标位置进行排序。

3 处理效果

根据钢绳芯输送带使用的不同要求,常用的有一级、二级、三级接头搭接方式。本文使用的是三级接头的图像(来源于钢丝绳芯输送带检测装置)。钢丝绳芯输送带检测装置主要包括X射线源、线阵探测器、速度传感器、下位工控计算机和上位工控计算机。

本文程序的编译环境是VC6.0,用到了opencv开源库。图2为钢丝绳芯输送带检测装置拍摄的图片(832*735)。图3为差分算法的结果图。图4为去除冗余信息的结果图。图5为蓝色通道图。图6为最后的接头距离标注图(像素间距是1.6 mm)。采用本文提出的方法处理这幅图片耗时仅为0.5 s。

4 结论

本文利用钢丝绳绳芯输送带接头搭接部分的灰度关系,采用差分算法对接头图片进行阈值分割。根据接头的边沿关系,去除了冗余信息,然后利用并查集算法进行连通域合并检出每条线。该算法利用树型数据结构避免了常用的二次扫描算法的重复遍历。实验表明本文所述方法能够方便计算出接头距离,减少了人工的参与,提高了检测效率,为后续的接头拉伸的检测做好了准备。

摘要：利用钢丝绳绳芯输送带接头搭接部分的灰度关系,采用差分算法对接头图片进行阈值分割。根据接头的边沿关系,去除了冗余信息,然后利用并查集算法进行连通域合并检出每条线。该算法利用树型数据结构避免了常用的二次扫描算法的重复遍历。实验表明用这种方法能够方便计算出接头距离。

关键词：X光检测,连通域,接头距离,钢丝绳芯输送带

参考文献

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医学X光视频的数字转换设计 篇8

X光透视下的视频属于高分辨的非标医学视频。因此,只有其生产厂家提供的专用视频监视器才可以正常显示透视图像。由于各生产厂家之间的技术相互保密,其监视器互不兼容且价格昂贵,这对以X光透视为代表的临床医学影像学的研究和教学的开展非常不利。

本文采用VHDL(Very High Speed Integrated Circuit,超高速集成电路硬件描述语言)硬件描述语言程序的设计方法,应用高速FPGA(Field Programmable Gate Array,大规模现场可编程逻辑阵列)现场集成技术,内嵌非标准视频信号特征转换算法库,完成了高分辨X光非标医学视频的实时数字转换,实现了将标准数字DVI(Digital Visual Interface,数字视频接口)、XVGA(Extended Video Graphics Array,扩展显示图形阵列,分辨率是1280像素×960像素)作为输出的接口功能,达到了直接接驳VGA接口的监视器、投影机、大屏幕电视等通用显示设备的目的。

1 现状分析

目前各医院使用的X光设备提供的输出为模拟信号,其行频、场频都大不相同,行频最大8kHz,场频最大120Hz,是普通电视信号的几倍[1]。在信号输出的提取上,现在流行的方式是在现场通过示波器观察模拟视频信号的特征,确定行频、场频、行消隐、场消隐等参数,然后设计专用的转换设备,通过转换设备输出可用信号。这种过程不仅十分烦琐,而且要针对每一种型号的设备进行设计,不具通用性,使用非常不便。

大规模可编程器件FPGA具有设计灵活、校验速度快、扩展功能较强等特点;ARM7微控制器具有运算能力强,外围接口丰富,支持IIC、UART、SPI等接口协议特点[2,3],对外围器件配置十分方便。例如IIC协议接口能够方便的对外围器件进行配置,UART接口能够实现与上位机的通讯[4,5,6,7],给产品的调试,使用带来很大的方便。同时,FPGA具有现场编程功能特点,是一种多功能、高密度的可重复编程逻辑门阵列,能够取代分离的数字IC,使系统的结构紧凑,有利实现产品体积的小型化。

鉴于上述情况,为实现不同X光视频信号特征的自适应转换,我们尝试采用以FPGA为核心的转换模块,借助ARM7内核强大的运算能力,实现了不同X光视频信号的自适应实时数码转换。

2 算法设计

通过对标准视频信号与X光设备的模拟视频信号的比较,发现两者除了行频、场频上的区别。在波形及行场同步信号都有共同特征:例如行场同步头、开槽脉冲、以及行场同步头后的行场消隐等。

图1所示是一个典型的X光设备输出的非标准视频信号,以一行为例可以分为以下四个时间段:T1为行同步期,T2为行消隐期,T3为有效信号期,T4为无效信号期。

因此只要通过FPGA计算出这些特征参量的时间宽度,再根据需要转换的VGA视频输出格式参数,经ARM7进一步计算出适合当前信号源的配置参数给FPGA内部寄存器,用于控制后面的FIFO(first in,first out,先进先出)数据读写就可以实现转换。

假定需要输出的VGA视频分辨率为800×600、刷新率60,将相关的信号参数定义为:

Hums:每场的行数,在一个场周期信号的上升沿和下降沿期间计算行同步上升沿的个数。

N1:行消隐采样点数,从行上升沿开始,在每个基准时钟的上升沿判断AD采样的数据,如果大于零则计数停止(对应图1的行消隐期T2),此时的计数值就是行消隐数。

N2:行无效信号数,在行周期信号的上升沿到下降沿期间(对应图1的行消隐期T2以及无效信号期T4),在每个基准时钟的上升沿判断AD采样的数据,如果等于零,则计数加1,最后所得就是行无效数。

N3:行有效信号数,在行周期信号的上升沿到下降沿期间(对应图1的行有效信号期T3),在每个基准时钟的上升沿判断AD采样的数据,如大于零,则计数加1,最后所得就是行有效数。

N4:行同步前沿离有效信号后沿的间隔宽(对应图1的行消隐期T4)。

Cxy:场消隐数,从场周期得上升沿开始,每检测到一个行上升沿,计数加1,一直到AD采样数据大于0。

则输出的标准VGA信号各参数如表1所示。

由输出参数表1可知:行总点数约为1052,1052-800=252,即每行消隐点数为252个,同理可得其它输出点数如表2所示。

由于算法的核心是通过控制FIFO的读写时序,所以为了保证输出正确的VGA信号,关键在于正确采集完整的有效数据,使得在每行的T3有效信号时间段内,输出800个数字采样数据,由输出模块将这800个数字数据与行、场同步信号一起组合成标准的VGA信号。

3 参数计算

为了控制FIFO的读写时序,首先要计算出X光非标准视频信号的各种参数,通过分析数字化视频信号与行场同步信号的关系,可以发现在行同步头或者场同步头的后面都有一段AD转换后的数据为全0(即消隐信息),可以利用这个特征以行场同步头为计数开始信号,通过累加20MHz基准时钟(该时钟也是当前AD采样的时钟)的上升沿,就能完成各参数的计算。在已知有效信号数时,可以由如下公式计算采样频率:

例如,以800×600的点数为例,为得到实际的每场的有效信号为800个数字采样数据,采样频率可以计算为20MHz。

4 数据输出

视频输出包括行、场同步输出以及有效数据输出,数据输出期间AD采样频率为上一步对应800×600输出分辩率所计算出的采样频率f。

4.1 行同步输出

由表2得,N1+N2+N3=800+252+37=1089。

以采样时钟f为基准时钟,在前1089个时钟f期间行同步为高,然后接下来的90个时钟f期间行同步为低,如此循环,就得到输出的行同步。

4.2 场同步输出

由表2得,有效场宽+消隐场宽=600+36=636。

以4.1得到的输出行同步为基准时钟,在前636个行同步期间,场同步输出高,接下来的4个行同步期间场同步输出低,如此循环就得到输出的场同步。

4.3 有效数据输出

由于采样频率为f,所以非标视频的有效信号采样点数肯定为800,以第一步得到的输出行同步上升沿为开始,经过232采样时钟后(标准消隐信号长度),开始从FIFO读取数据(读取时钟为采样时钟f),读取800个数据后结束。这样就得到有效信号的数据输出。

5 FIFO读写时序控制

为了达到1280×1024的SXGA高分辨率对视频专用的帧存FIFO在读取速度和容量上都提出了很高的要求。目前,主流帧存FIFO最大工作频率为80MHz,而对于1280×1024的高分辨率至少要有108MHz的读写时钟,因此在软件设计上,必须在FPGA内部把FIFO的工作频率降下来。在设计中,通过增加FPGA与FIFO间的总线宽度从而使FIFO的读写频率大大降低,使设计容易实现。软件上对于FIFO本身的时序控制比较简单,帧存FIFO的控制信号大都有以下信号:

(1)读写时钟信号(W/R_CLK);

(2)读写数据信号(W/R_EN);

(3)读写复位信号(W/R_RST)。

以同步分离得到的行场同步信号为基准,再加以FPGA内部的消隐寄存器参数的约束,生成控制FIFO的读写使能,读写复位信号,使一帧的全部有效象素数据存入FIFO中。FIFO写时序图如图2(FIFO读时序类似):

6 样机研制

根据上述分析,研制了样机,原理框图如图3所示。按照框图在对各模块电路进行反复仿真测试后,制作了一台试验样机。

7 应用实验与结论

为了验证样机的自适应能力,2008年6月样机先后在广州军区总医院的多种X光设备中进行了应用试验,试验情况如表3所示:

试验结果表明,本转换装置能够适应目前国内主要流行的X光设备,对于更多型号的X光设备还有待于进一步实验证明。

8 结束语

本文是MPEG4视频压缩算法以及JPEG2000静态图像压缩算法在医疗领域成熟应用的一个尝试,随着H.264,以X光为代表的医学影像模拟信号的适时数字化越来越重要。但在X光信号源的传输噪声,ADC数字化过程中的量化噪声等都会降低压缩算法的效率、影响显示的清晰度,本文在这方面还有待深入研究。下一步的研究工作将引入相应的数字图像信号去噪算法,改善数字图像的质量。

参考文献

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[6]王志远,等.医学图像通讯标准DICOM原理与应用[J].现代医用影像学,2002(2):134-137.

X光检测 篇9

一套由空军研究公司于1968年制作的实验性先进太空装, 在透过X光的照射下, 可见到里层布满了密密麻麻的铝圈和管线。

(神秘的地球报道) 据美国国家地理:在美国华盛顿特区史密森国家航太博物馆展出的这张X光照片, 有助于勾勒出太空人服装的完整面貌, 这太空装让太空人出了舱外也能存活, 并能保护他们不受宇宙真空状态的影响。

这些X光影像是一项大型展览「『装』适太空 (Suited for Space) 」的一部份, 这个展览追溯了过去60年以来太空装的演进, 藉由照片、X光影像及其他物品呈现。

史学家暨博物馆的「国际太空计划」策展人凯瑟琳·路易斯说明, 位于手肘与膝盖处的线圈, 是为了让穿着压力服的太空人, 在外太空也能自由活动关节。

「肩膀的地方可以让太空人调整气流以及控制压力。」她接着说:「这些交接处就是用来自动调节气流量。」

X光检测 篇10

在安检机系统中, 安检机的主设备与控制台的双向通信具有非对称性, 由主设备X射线端采样得到的大量数据通过高速通道传送至PC控制台进行处理。然而由控制台传送给安检机的控制信号, 因数据量较小, 仅需低速通道进行传输即可[1], 并且在安检主设备端对于高速数据的处理是基于FPGA平台实现的, 若同时采用单片FPGA对接收控制信号进行处理, 一方面可减少硬件电路的设计负担, 另一方面也降低了设备成本。但与此同时, 若该系统采用传统串行通信方式[1], 则在处理高速数据的FPGA电路单元中引入低速时钟线, 不仅容易受到电路板上高频信号的影响, 而且由于控制台距离CT机距离较长, 不利于时钟信号的传输。因此, 对于安检机控制信号的传输一般采用单路串行低速通信方式。对于这种传输方式, 在FPGA上采用一种高效的数字时钟提取技术就十分必要。

1数字时钟提取环路基本原理

数字锁相环能让本地产生的时钟信号自动跟踪输入信号相位, 从而实现一个闭环自动控制系统。数字锁相环的基本结构是由数字鉴相器 (DPD) 、数字环路滤波器 (DLF) 、数字可控振荡器 (DCO) 和本地时钟源 (LC) 组成的一个反馈环路[2,3], 其具体原理框图如图1所示。

基于数字锁相环的数据时钟提取系统工作原理如下:本地产生一个高频率的时钟, 数字鉴相器通过输入信号与估算时钟进行鉴相比较, 输出鉴相信息。之后由数字环路滤波器根据鉴相信息对相位误差进行平滑运算, 输出数控振荡器控制信号, 通过对本地估算时钟的相位调整, 最终跟踪到输入数据的位同步时钟[2]。

2各模块功能及实现原理

2.1 数字鉴相器

数字鉴相器用于获取输入信号与本地估算时钟的相位比较信息, 常用异或门实现。在数字鉴相器中, 首先将输入信号的正向过零脉冲与本地估算信号的正向过零脉冲进行比较, 从中得到一个表明相位提前或延后误差的脉冲输出, 其宽度反映超前 (滞后) 相位的多少[4]。当本地估算信号超前于输入信号时, 其输出为超前脉冲, 反之, 则为滞后脉冲。综合考虑到安检系统中的控制信号属于数字信号, 并且由于FPGA的资源主要用于完成采集数据的处理, 应尽量减少对FPGA资源的使用。本文的方案采用了超前/滞后数字鉴相器[5]。

超前/滞后数字鉴相器硬件实现有两种方式, 分为积分型结构与微分型结构。积分型结构的硬件实现比较复杂, 但具有良好的抗干扰性能;微分型结构则具有相反特性。为了优化系统性能, 选择使用微分型结构。尽管微分型结构的抗干扰能力较弱, 但是结合安检机系统的实际环境, 该结构可以满足系统需要。图2为微分型超前/滞后数字鉴相器的结构原理图, 图3为其时序图[5]。

通过时序图可以看到, 输入数据datain在本地估算时钟的边沿 (包含上升沿和下降沿) 触发下, 依次存入寄存器a, b, c中。在时钟下降沿的触发下, 通过对a, c信号进行异或运算, 生成error信号, 作为误差跳变绝对值输出。通过对b, c信号进行异或运算, 生成sign信号, 作为超前/滞后标志位输出。具体仿真结果如图4所示。

从图4可以发现, 对于error信号, 若前一位数据存在跳变, 则输出高电平, 否则输出低电平。对于sign信号, 当估算时钟超前时, 输出高电平, 滞后时, 输出低电平。该模块输出的两路信号将作为环路滤波器的输入信号, 对下级结构进行控制。

2.2 数字环路滤波器

数字环路滤波器在锁相环路系统中主要起两种作用:其一, 输出超前调整信号及滞后调整信号, 以控制数控振荡器模块, 对估计时钟进行相位调整;其二, 有数字滤波作用, 对噪声信号及高频干扰信号起到较好的抑制作用。数字环路滤波器内部拥有容量为2N的计数器, 能够有效消除随机出现的具有正态分布特性的噪声信号。容量2N值越大, 对噪声抑制效果越好, 但同时2N值越大, 跟踪速度越慢, 实时捕捉能力下降[6]。所以设计时, 2N值的选取要综合考虑安检系统的实际参数要求。出于减少占用FPGA系统资源的考虑, 该系统采用随即徘徊滤波器作为实现方案。该滤波器原理框图如图5所示。

在实现方案中, 环路滤波器通过加减计数逻辑单元实现。通过读取鉴相单元输出的两路使能信号对计数器进行代数累加或累减操作, 当达到记数的边界值0或2N时在输出端送出insert (插入时钟周期) 或deduct (扣除时钟周期) , 与此同时, 计数器内部寄存器值从2N自动恢复到N, 重新开始[7]。

该模块如图6所示, 其中clk1是记数时钟, 由数控振荡器模块内部分频得到;clr是启动清零控制端;en接前端模块的error信号, 该引脚是对记数功能的使能, 即在输入数据 (Data_in) 有跳变时, 才能判断相位误差;up_down是加减记数输入, 与上级模块的sign使能信号相连, 当sign=1时, 做累加操作, 当sign=0时, 做累减操作, 直到代数累加/累减运算到0或2N时, 再对累加/累减计数器进行恢复。

在安检机控制信号中, 考虑到随机噪声引起的相位误差输出长时间地保持在同一极性, 误差很小, 在该模块中会被有效抵消, 而不会传到后级模块, 从而可达到抑制噪声的目的。与此同时, 根据安检机系统参数的要求, 取N=512, 当处于累加计算时, 计算上限为1 023;当处于累减计算时, 计算下限是0。

2.3 数控振荡器

数控振荡器的主要功能是根据前级环路滤波器模块输出的insert 和deduct控制信号[8], 生成本地估算时钟clk_e, 该时钟即为数字锁相环 (DPLL) 最终提取到的数据时钟。此外, 在本设计中, 数控振荡器整合了本地时钟模块的功能, 同时产生了用于整个系统的各路时钟信号, 从而使系统各个模块能够协调工作, 保证了系统运行的稳定性和可靠性。数控振荡器模块分为两个基本模块, 即catch和div模块。具体结构图如图7所示。

catch模块的功能如下:

在本系统中, FPGA上用于驱动高速采样数据发送的主时钟为64 MHz, 因此本设计中的全局时钟Gclk频率为64 MHz, 这样可以有效节约FPGA上的硬件PLL资源, 提高了硬件使用效率[9]。

在catch模块内部, 首先对全局时钟Gclk进行4分频, 由于Gclk的设计频率为64 MHz, 实现4分频后达到16 MHz。之后, catch模块根据前端环路滤波器的输出信号insert和reduct, 在分频后的16 MHz时钟推动下, 若insert信号出现高脉冲, 自动在4分频后的时钟上补充一个Gclk时钟周期的延时, 该操作仅对insert信号的高脉冲上升沿有效;相类似, 若reduct信号出现高脉冲, 自动在4分频后的时钟上扣除一个Gclk时钟周期[9]。

div模块的功能如下:

该模块为catch单元的后级, 其主要功能是根据catch给出的Gclk_out信号进行N分频。在本系统中, 需要恢复频率为4 MHz的数据时钟, 因此这里第一个分频系数N=4, 输出为16/4=4 MHz的时钟信号 (clk_e) , 第二个分频时钟为数字环路滤波器的记数时钟, 该信号是经过2分频 (频率为8 MHz) 后的时钟信号, 用于进行DLF滤波。与此同时, 也可以加速该时钟, 这样可以缩短捕捉时间, 并且扩展其捕捉带宽。

该数控振荡器的加扣时钟和分频的综合仿真时序图如图8所示。

从该时序图可以看到, 在insert与reduct信号的控制下, 模块内部进行加/减时钟操作, 最终在输出时钟信号中得到延时或者扣除节拍的捕捉效果。

3本系统整体时序仿真结果

结合安检机控制信号的实际传输情况, 确定设计要求, 对整体系统进行时序仿真。其中, 选定Gclk频率为64 MHz, 数据速率为4 Mb/s, 并设定初始状态中, 估计时钟和数据的相位差为103.775 ns, 显示结果为相位滞后。根据数字锁相环的基本原理, 必须进行扣脉冲的操作后才能最终提取到同步时钟。鉴于该系统需要的捕获精度较高, 因此捕获时间较长, 并且由于整个仿真界面有限, 只能观察到时钟提取过程[10], 具体如图9所示。

由图9可以看出, 从箭头处开始, 出现了扣脉冲和加脉冲循环出现的情况, 对于该情况分析如下:

由于初始设定的估计时钟相位滞后为103.775 ns, 从图9仿真结果可以看出, 在经历了7次扣脉运算后, 由于每次扣脉冲的时间是1/ (64×106) =15.225 ns, 那么7个扣脉冲的时间就是15.225 ns×7=106.575 ns。在7个时钟扣除以后, 相位又超前了106.575-103.775=2.8 ns, 因此后续的操作必须加脉冲, 从而实现相位捕捉。因为每加一个脉冲是15.225 ns, 之后会再次出现相位滞后, 又进行扣脉冲操作。如此循环, 直到最终接近极限, 提取到稳定的时钟信号。

4FPGA硬件测试

鉴于该系统应用于安检机控制信号传输系统中, 故将该设计通过FPGA硬件平台进行了验证。该验证平台基于Altera公司Cyclone系列的EP1C12Q240C8型号的FPGA芯片。鉴于实际系统中FPGA的本地系统时钟为32.768 MHz, 故测试输入数据 (datain) 的速率为4.096 MHz。基于FPGA开发软件Quartus实现的测试系统整体结构图如图10所示。

Signal Tap Ⅱ逻辑分析器是Quartus软件中集成的一个内部逻辑分析软件, 使用它可以观察设计的内部信号变化, 为FPGA设计的调试、开发带来极大的方便, 实用性很高。以下各图为Quartus软件中Signal Tap Ⅱ实时观察到的数据[11]。

相位调整验证如图11所示。由图11可以发现, 开始时钟的相位滞后于数据相位。因此经过调整, 通过数字环路滤波器输出的reduct信号控制数控振荡器模块进行扣时钟操作, 最终使本地估算时钟与数据时钟同步, 正确地调整了相位。

当该系统捕获到数据时钟后, 就会稳定输出与数据信号同相的时钟信号, 稳定状态截图如图12所示。

利用FPGA开发平台所具有的Signal Tap Ⅱ功能, 成功地在硬件平台上验证了该系统的可行性与稳定性。

5结语

目前, 鉴于国际国内形势的发展, 安检机系统得到了越来越广泛的应用, 安检机中通信系统的发展也逐渐趋向高速化、高效化。对于采样数据量的增大, 就要求有一条高速传输通道, 同时, 控制台低速控制信号的传输也要求有高效链路的构建。本文设计了一个高效时钟提取方案, 并在FPGA上完成了验证。实验结果表明, 基于锁相环的实现方案不仅提高了时钟提取的精度, 而且平衡了捕捉时间, 为安检机系统低速控制信令的传输提供了基本的技术支持, 并且使控制信号的传输仅需要一条数据线就可以完全实现, 保证了安检机控制信号链路传输的高效性, 降低了设备成本, 加快了开发速度, 提高了整体系统的运行效率。

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[10]杜慧敏.基于Verilog的FPGA设计基础[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2002.

一天一包半香烟相当于照一次X光 篇11

吃进去的辐射

事实上几乎所有食品都有很低的辐射，包括很多人推荐的各种具有“防辐射”功效的蔬菜和水果。这种辐射并不是由于污染或者包装产生的 ，而是来自于食物本身含有的天然元素。所有的食物来源平均每年会给人带来大约0.4毫西弗的辐射照射量。

一个典型的例子就是香蕉。香蕉富含钾-40（Potassium-40 ）。其它的例如土豆、葵花子、坚果、肉类、牛奶，以及大米中都含有类似物质。随着人们食用，平日这些放射性同位素便被摄入体内。但因为在人体内停留时间并不长，所以对人体并没有害处。香蕉因为比较典型，甚至有个专门的名词——香蕉等效剂量（Banana equivalent dose ）是以香蕉的放射量为基本单位，来比照各种食物的放射量。例如约350ml牛奶的量等于1/75 香蕉等效剂量。

吸进去的辐射

香烟中焦油和尼古丁的危害已经很普及了，但是吸烟过程中会受到的辐射伤害却并不太为人所知。钋210来自于种烟草时施的磷肥，被烟草的根吸收，而且施肥时钋210也会沉积在烟草叶子上。香烟烟雾中含有放射性钋210，吸入后会在肺部积蓄，可能是吸烟导致肺癌的一个因素。如果一天抽一包半香烟，一年下来受到的核辐射相当于做了300次X光拍片，辐射剂量为6毫西弗，而核电站周围居民每年的辐射剂量为0.02毫西弗。

天然辐射

天然辐射照射的第一个来源是宇宙射线；第二个来源是土壤、岩石和饮水中的放射性元素，如钾、钍、铀和氡，由它们造成的对人体的照射叫天然本底照射。世界平均天然本底辐射剂量为人均2.4毫西弗/年，有些高本底地区可达到10毫西弗/年；我国平均天然本底辐射剂量为2.3毫西弗/年，与世界平均值相近。

天然本底照射的强度也因地而异，有些地区就明显地高于平均值，比如伊朗的蓝萨、巴西的瓜拉巴里、印度的克拉拉、澳洲北部的夫林德岭，和中国的阳江。在蓝萨曾经记录到的年峰值剂量是260毫西弗。

另一个辐射源是氡——来自地面的电离辐射。氡虽然是一种稀有元素，但在世界上许多的地区，都可以发现到这种高浓度的强烈放射性元素。氡是由铀的衰变产生的，在地壳中是较常见的元素，但是通常集中在世界各地含矿的岩石内。氡由这些矿石中渗漏出来，进入大气层或地面的水中。中国阳江当地著名的温泉就含有较高浓度的氡气，这也是阳江地区高辐射的原因之一，但阳江的居民不仅世代安居乐业，还因为温泉成为了疗养胜地。

但氡如果在住宅内积累到某种高浓度，也会伤害到人类。在北美洲和欧洲的一些地区，特别是工业化的北部地区，一些绝缘良好、密闭的房屋是氡的累积场所，成为背景辐射的主要来源。

在一些地区，包括英国的康瓦尔和亚伯丁夏，因为天然辐射程度已经超过法律允许的数值，在这种情况下，核能建设便无法开展起来，以免环境压力雪上加霜。

人体辐射源

X光检测 篇12

1实验部分

1.1仪器与试剂

1.1.1 主要仪器

理学2038型X2射线衍射仪, HP28453型紫外可见分光光度计,SHIMADOIR2408 红外分光光度计,马弗炉,玛瑙研钵,抽滤机,干燥箱,磁力搅拌器,电子天平,容量瓶,离心试管,烧杯,容量瓶。

1.1.2 主要试剂

硝酸锶,硝酸钴,氢氧化钠,无水乙醇,碱性藏花红,柠檬酸,本实验所用试剂为分析纯。

1.2催化剂的制备

1.2.1 固相研磨法

根据摩尔比,即分别称取Sr(NO3)2,Co(NO3)2各0.02 mol以及NaOH 0.04 mol放入玛瑙研钵内,快速的研磨致使物质完全混合,将充分混合后的样品粉末放入瓷坩埚中在马弗炉内于700 ℃ 下灼烧4 h,然后用蒸馏水在抽滤机上反复的洗涤,洗涤好的样品至于干燥箱内低温下烘干,之后充分的研磨混合均匀,即得产物。

1.2.2 共沉淀法

用移液管分别移取0.1 mol/L硝酸盐溶液各25 mL 置于烧杯中,在搅拌的同时,滴加2 mol/L NaOH溶液至过量,沉淀后用水洗去硝酸根和过量NaOH,用无水乙醇洗涤沉淀后抽滤,于100 ℃下干燥12 h,再移至马弗炉内于700 ℃灼烧4 h,即得产物。

1.2.3 柠檬酸络合法

将所需相同浓度、相同体积的硝酸盐水溶液,在磁力搅拌器搅拌下,与过量的柠檬酸混合均匀,然后置于红外灯下将溶液烘成溶胶,待成凝胶后在一定温度和压力下进行真空干燥,研细后,转移至坩埚内,先于400 ℃下灰化4 h, 再在700 ℃下灼烧4 h, 即得产物。

1.3催化剂的表征试验步骤

1.3.1 对样品进行XRD分析确定其晶体结构

将用不同方法做的实验样品用理学2038型X2射线衍射仪测定样品。经测定分析,确定其具有单一的钙钛矿型结构(见图1)。

1.3.2 样品的TEM分析

样品经TEM分析,确定柠檬酸络合法比固相研磨法好(见图2)。

1.4催化剂的光催化活性的实验步骤

1.4.1 催化剂的光催化活性的实验设计

将盛有100 mg光催化剂与100 mL的碱性藏花红(质量浓度为10 mg/L) 的烧杯中瓶置于磁力搅拌器上,在振荡条件下光照共4.5 h,静置沉降后离心分离,测其吸光度并按式(1)计算催化剂对各种染料的脱色率D。

1.4.2 脱色率D的计算

D=(A0-A/A0)×100%

式中:D——脱色率

A——光照后的染料溶液的吸光度

A0——光照前的吸光度

将完全褪色的碱性藏花红反应体系过滤,对干燥后的催化剂及碱性藏花红原液分别做红外吸收谱的图,以判断染料是否被催化剂吸附,并对原液及完全褪色的滤液进行紫外分析,以判断染料是否被完全降解。

2结果与讨论

2.1样品成份及结构

2.1.1 样品的成分

700 ℃下焙烧10 h后所得SrCoOx样品以及SrCoO2.5,其中利用固相研磨法得到的是SrCoOx样品,利用柠檬酸络合法得到的是SrCoO2.5样品,见图1。共沉淀法没有得到的成功样品。

2.1.2 样品的结构

图1为在700 ℃下焙烧10 h制备的SrCoOx样品以及SrCoO2.5的XRD(X-2ray differaction)衍射图。所得衍射数据JCPDS卡No.480875极为相似,为SrCoO2.5。经指标化和Rietevld法精修确定样品结构属六方晶系,所属空间群为P63/mmc(194)晶体结构数据(见表1)。

注:x,y,z—atomsite;a=b=0.5486 nm;c=0.4202 nm。

a-固相磨法样品的XRD测定;b-柠檬酸络合法样品XRD测定

2.2催化剂的表征

2.2.1 不同制备方法对光催化剂颗粒大小的影响

将所制样品进行TEM分析,以观察颗粒形貌和大小。SrCoOx以及SrCoO2.5的TEM照片。见图2所示。由于制备方法的不同,同一样品颗粒的大小和均匀性都具有明显的差异。颗粒尺寸及其分布是催化剂颗粒性质重要的一个方面。研磨法是粉碎法的一种,此法是经高温固相反应合成产品,物相颗粒往往较大,这是因为固-固颗粒的混合,只有整体的均匀性,而无局部的均匀性,不能象两种流体那样达到完全的混合。且在混合过程中,研磨时间和最后的烧结温度都会影响二组分的扩散速率[5], 最终影响产品颗粒的大小和均匀性。如反应扩散慢,产品颗粒则不均匀。由TEM 分析可知,研磨法制备的样品的粒径明显大于其他两种方法,且颗粒分布不均匀,这也是此法的薄弱之处差异。共沉淀法和柠檬酸络合法属化学法,是通过化学反应合成目标物相或其前驱体,物相颗粒经成核和生长制得产品。化学法工艺条件较温和,化学组分和化学配比易于设计和控制,纯度高,不易污染,产品颗粒尺寸也较易控制[9]。共沉淀法是将两种或两种以上金属盐混合溶液与共沉淀剂进行沉淀,以制备多组分沉淀物。其特点是几个组分同时沉淀,各组分间达到分子级的均匀混合,在热处理时可加速组分间的固相反应。但遗憾的本实验中共沉淀法未成功。柠檬酸络合法[8] 是先将金属离子与柠檬酸形成络合物,经缩聚、胶凝达到分子级混合,再进行干燥,最后烧结得产品。在制备过程中,柠檬酸稍有过量,可以保持金属离子有足够的络合剂,以保证在低温煅烧时有足够的分散度,防止聚结,从而实现粒度超细化;又因金属络合物具有稳定的五元环和六元环,所以金属离子释出较慢,有利于原子间反应发生,使得产品能够具有高度的化学均匀性。试验结果也表明用此法所得产品的粒径及均匀性均明显优于其他两种,并成为现今制备纳米级催化剂的主要手段。

2.3催化剂的光催化活性

2.3.1 催化剂SrCoOx对染料碱性藏花红的脱色率的影响

催化剂SrCoOx对染料碱性藏花红的脱色率的影响结果是见表2。

2.3.2 光照时间的影响

图3为溶液碱性藏花红的脱色率(D)与光照及光照时间的关系图。图中(1)表示无催化剂SrCoOx存在时,虽经光照染料分子不分解,表明其对光稳定性较好;(2)表示染料在体系中不予光照的实验结果,可以看到,开始D上升较快,尔后随t的增加呈平缓趋势,显然这是催化剂颗粒对染料分子吸附所致;(3)表示在SrCoOx存在下t对D的影响,D随时间t的增加而增大由(2),(3)看出,一经光照两线就明显拉开距离,表明染料分子在SrCoOx存在下虽有吸附,但光照很快使其发生光催化降解反应,光照仅30 min,染料降解率D即达到约50%, 在光照4.5 h后染料降解率D约93%,说明SrCoOx有较强的光催化活性,可使染料降解。

3结论