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強力輸送帶X光無損檢測儀的研制

文檔作者：榮鋒苗長云徐偉文檔來源：天津工業大學信息與通信工程院		點擊數：	更新時間： 2025年10月02日
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第19卷第1O期
2011年1O月
光學精密工程
Optics and Precision Engineering
V01．19 No．10
0ct．2O11
文章編號 1004—924X(2011)10—2393—09
強力輸送帶X光無損檢測儀的研制
榮鋒 ，苗長云，
(天津工業大學信息與通信工程
偉
院，天津300160)
摘要：采用X光線陣探測器研制了一種強力輸送帶無損檢測儀。介紹了x光無損檢測原理，使用準直器解決了X光無
損檢測的散射問題，設計了多路并行數據采集電路實現了數據的高速采集。對線陣探測器像元非均一性的原因進行了
探討，對校正算法進行了研究，基于響應模型運算量小，校正效果良好提出了的三點分段校正法。實驗證明，研制的檢測
儀對寬度為2 in，運行速度為3 m／s的強力輸送帶在線監測得到的圖像空間分辨率為1．0 mm×I．5 mm，圖像非均勻度
低于2．57 ，圖像灰度對比度良好，0．5 mm厚度鋼板灰度差約為13。解決了傳統的X光強力輸送帶無損檢測儀無法實
時在線監測的問題，與電磁感應原理設計的檢測儀相比，監測結果具有直觀、清晰等優點。
關鍵詞：X光無損檢測；非均一性校正；強力輸送帶；線陣探測器
中圖分類號：TG1I5．28 文獻標識碼：A doi：10．3788／OPE．20111910．2393
Development of non--destructive tester for steel cord conveyor belts
RONG Feng ，M IAO Chang—yun，XU W ei
(Department of Information and Communication，
Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300160，China)
*C0rrPs 0 g author，E-mail：Shushing 677@163．com
Abstract：A Non—destructive Test(NDT)for steel cord conveyor belts was developed by using an X
ray detector array．The principle of X—ray NDT was introduced and a collimator was used to eliminate
the X—ray scattering．An acquisition circuit for multi—channel parallel data was designed to achieve real—
time data acquisition．The reason for pixel non—uniformity of the linear array detector was discussed
and an algorithm to correct the pixel non—uniformity was established．Then a three—segmented correc—
tion algorithm with less computation and better correction effect was proposed based on the response
mode1．Experiments show that the spatial resolution of the image is 1．0 mm × 1．5 mm and the non—u—
niformity of the image is below 2．5 7 for a steel cord conveyor belt with a width of 2 m and a speed
of 3 m．Obtained image shows a good gray contrast，and its gray level difference for a 0．5 mm thick
steel is about 1 3．The new NDT has achieved the real—time online monitoring function，and has advan—
tages of intuitive，clear and SO on compared with the tester designed by electromagnetic monitoring
principles．
收稿日期：2010—11—03；修訂日期：2011—02—15
．
基金項目：天津市科技支撐計劃重點項目(N0． 08ZCKFGX024OO)
徐學
光學精密工程 第19卷
Key words：X—ray non—destructive testing；non—uniformity correction；strength conveyor belt；linear
array detector
1 引 言
強力輸送帶(以下簡稱輸送帶)是一種皮帶內
部嵌入了鋼芯的輸送帶，是煤炭、冶金、碼頭等領
域普遍使用的一種運輸工具。由于荷載量增加、
障礙物劃傷及老化等原因，輸送帶內部鋼芯會發
生銹蝕、斷裂或接頭伸長等故障。一旦發生故障
將會造成重大安全事故，嚴重影響安全生產。強
力輸送帶無損檢測儀可以檢測輸送帶內部鋼芯狀
態，對故障及時報警，避免事故的發生。
目前工業應用的輸送帶無損檢測儀分為兩
類：依據電磁感應原理的檢測儀和依據射線成像
原理的檢測儀。文獻[1]介紹了一種采用電磁感
應原理研制的輸送帶檢測儀，該檢測儀已在多個
國家得到了應用，但這種檢測儀存在一定的缺點，
比如檢測結果通過數據與曲線進行表示，不直觀；
對于輸送帶內部帶有防撕裂保護網的皮帶不能檢
測等。文獻[2]介紹了一種采用X光無損檢測原
理設計的輸送帶檢測儀，這種檢測儀的檢測速度
較低，無法實現實時在線監測。限制檢測儀檢測
速度的主要因素有兩個，一是探測器像元采集速
度不高；二是像元處理算法的運算量大，實時處理
比較困難。隨著半導體制造工藝的發展以及現場
可編程門陣列(FPGA)這類可以并行數據處理的
器件的出現，研制一種可以實時在線監測輸送帶
的檢測儀已有了可能。
本文對x光無損檢測原理進行了研究，通過
對輸送帶檢測儀結構的設計，消除了X光無損檢
測中散射對圖像清晰度的影響。采用線陣探測
器，并對線陣探測器進行多路數據并行采樣，提高
了探測器的數據采集速度，解決了數據采集的實
時性問題。對線陣探測器像元的非均一化的成因
進行了探討，對常用的非均一性的處理算法進行
了研究，根據本文設計的檢測儀的具體情況提出
了基于響應模型的-2A分段校正算法，并采用
ARM+FPGA的處理平臺實現了所提出的算法。
本文設計的檢測儀可以實時檢測強力輸送帶，檢
測的圖像清晰度比較高，均一化效果好，有較好的
應用前景。
2 X 光無損檢測原理
X光在穿透物體過程中與物體相互作用，射
線的強度會衰減，衰減公式如式(1)。式中j。為
入射的射線強度，I為穿透物質后的射線強度，T
為物質的厚度，“為射線衰減系數，即射線通過單
位厚度物質時與物質相互作用的幾率，與射線能
量、物質原子序數、密度相關。因此，通過檢測透
射的X光的強度即可獲得射線穿透的物質的厚
度與原子序數等信息。
J===f0e一 ． (1)
輸送帶檢測儀的具體檢測原理如圖(1)所示。
入射光的強度為，。，經過橡膠與鋼芯后出射光的
強度分別為I，，J 。具體公式如式(2)，(3)所示。
式中“ 表示橡膠的衰減系數，“ 表示鋼芯的衰
減系數，T為輸送帶的厚度，T0為鋼芯的厚度。
由式(2)，(3)可知，不同的出射光強度，通過輸送
帶下的光電探測單元轉化為電信號，經采集電路
轉化為數字信號，從而得到灰度值不同的圖像，通
過圖像就可以判斷鋼芯的厚度與通斷信息。
1一 o e-U1 ， (2)
J，一Jne-Ul‘ 一丁c + L e～2TO． (3)
不過，以上的情況并沒有考慮X光的散射問
題，事實上，由于存在瑞利效應x光會發生散射，
散射射線參人成像即會導致圖像對比度的降低，
影響圖像質量l3]。因此，在X光無損檢測系統中
消除散射效應非常重要。
● ■ ▲
單元
圖1 強力輸送帶檢測原理示意圖
Fig．1 Schematic diagram 。f stee1 c0rd c0nVeYorb。lt
第1o期 榮鋒，等：強力輸送帶X光無損檢測儀的研制
3 檢測儀的系統設計
圖2為本文研制的強力輸送帶無損檢測儀的
外觀結構，其主要分為射線源、上準直器、下準直
器、線陣探測器4個部分。
輸送帶在上下準直器之間運行。射線源到輸
送帶與射線源到探測器之間幾何比例為1／1．5，
可以使檢測成像的橫向分辨率提高1．5倍。
上下準直器由鉛板制作，鉛對X光的衰減率
非常高，主要用于消除X光的散射對圖像對比度
的影響，X光與物質相互作用中由于瑞利效應產
生的散射X光被準直器抑制，沒有被探測器吸
收，故對成像無影響。另外準直器也可以起到X
射線的防護作用。
線陣探測器掃描速度快，適合應用于流水線
檢測，本文設計的檢測儀采用線陣探測器。線陣
探測器的設計如圖3所示，它主要包含3部分，光
電轉換板(X—CARD)、數據采樣板(A／D board)、
數據處理與傳輸板(CU)。X-CARD主要用于將
X光信號轉變為電壓信號，每個X—CARD有64
pixel，多個X—CARD可以級聯，構成任意長度的
支架
探測器
圖2 檢測儀外觀結構
Fig．2 Appearance of structure detector
探測單元。A／D board將電壓信號轉變為數字信
號，包含4路A／D，同時對4路級聯的X—CARD
進行并行采樣，這種硬件結構解決了數據的高速
采樣問題，可以提高系統成像的空間分辨率，并實
現檢測儀的實時在線監測。CU 用于實現數字信
號的處理與傳輸，處理器為ARM+FPGA，FP—
GA實現對4路A／D的控制以及信號的濾波、均
一化校正等，ARM 將處理完數據通過以太網傳
輸到計算機進行圖像顯示。
圖3 線陣探測器的結構示意圖
Fig．3 Schematic diagram of linear array detector
4 檢測儀像元處理算法
4．1 線陣探測器像元非均一性的數學表達與原
因分析
在線陣探測器應用中，期望光輻照強度相同
的情況下，各個像元的響應或者輸出是一致的。
但是實際上在同樣強度的光的照射下，或者說探
測器上方遮擋同樣厚度同一種物體的情況下，探
測器的各個像元的響應存在差異。這就是所謂的
探測器的非均一性。
線陣探測器的像元響應可以由式(4)來表示，
表示第i個像元的輸出， 表示照射到第i個
像元的光的強度，R 表示該像元對光的轉換效
率，X 。表示該像元的本底噪聲。
Y 一R × +X (4)
首先，線陣探測器每個像元的X 是不一樣
的，主要原因有兩個，一是每個二極管的暗電流不
同，二是每個二極管后面的運放電路存在差異。
其次，每個像元的R 是不一樣的，原因在于
光學精密工程 第19卷
每個像元由于工藝而存在差異，如像元尺寸大小
不一致、像元內部參數存在差異等，事實上每個像
元的R 本身也不是常數，是隨著 的大小變化
的。
最后，在X光光源發出同樣強度的光的情況
下，到達各個像元的光的強度也不一樣，因為光源
到各個像元的距離是不一致的。文獻E4-1對這個
問題進行了細致的研究，結論為x光束流的強度
按照X光的出射角度進行分布，即出射角度越
小，光的強度越大，因此到達線陣探測器中間的像
元的光強度要大于到達兩邊的光強度，這也是引
起探測器非均一性的一個因素。
探測器的非均一性使檢測得到的圖像存在灰
度不一的條紋，嚴重影響了圖像的質量。非均一
性校正的目的是讓探測器在同樣光強度輻照下各
個像元的響應一致。
4．2 線陣探測器像元非均一性的校正算法
目前，國內外有很多文獻對線陣探測器的像
元非均一性的校正算法進行了研究。主要可以歸
結為兩種算法。文獻[5]介紹的算法為兩點校正
法，該方法是目前工業應用最廣泛的一種校正方
法。清華大學在研制集裝箱檢測系統中應用了線
陣探測器，并提出一種一分段插值校正法【6]。分
段插值校正法是兩點法的細化與深入，具有更精
確的校正效果。本文在分析了以上算法的基礎
上，同時考慮了本文設計系統的特性，提出了一種
基于探測器響應曲線的三點分段校正法。該方法
使分段插值校正法進一步細化并縮減了運算量。
4．2．1 兩點校正算法
兩點校正法的原理如下，對式(4)加入光強度
角分布因素，則式(4)可以改寫為式(5)。式中
是像元與射線源的夾角，F( )是根據夾角計算出
的系數。
Y 一F( )×R × + X (5)
兩點校正法的前提是假設每個像元的R 與
F( )是一個常數。即每個像元的響應是一條直
線，但各個像元響應直線的斜率與截距是不一樣
的，校正的方法是時應首先減掉每個像元響應本
底噪聲，使截距變為0，然后不同像元乘上不同校
正系數，使像元響應的斜率一致。各個像元的校
正系數計算公式如式(6)，校正后的輸出如式(7)。
豢 ， ㈣
：==K (y 一y 。) ， (7)
式(6)中yn為探測器沒有遮擋，開X光源情況下
采集到的所有像元輸出的均值，y 為第i個像元
的輸出值。y 為關閉光源所有像元輸出的平均
值，y 為第i個像元的輸出值。K 為第i個像元
的校正系數。式(7)為第i個像元校正后的輸出。
具體校正過程可由圖4表示，圖4(a)中表示3個
點的響應，橫坐標為照射到探測器的光強度 (與
探測器上方遮擋物體的厚度d成線性比例關
系)，縱坐標為探測器的輸出。圖4(b)表示去掉
本底噪聲之后的響應，圖4(c)表示3個點的響應
乘上各自校正系數后校正完成。
顯然，兩點校正法在探測器響應為線性的前
，r ／ i
㈣
2i
～
>
(a)原始響應
(a)Original response
Y
／
／
一
(b)去掉本底噪聲
(b)Removing background noise
圖4 兩點校正法的示意圖
(c)乘校正系數
(c)By correction factor
提下，無論是由于像元的本身差異引起的圖像不
一致還是由于光的強度分布引起的圖像不一致，
都可以得到完全校正。但是探測器的響應一般呈
非線性 ，即式(4)中的R 與F( )都不是一個常
數。在考慮到探測器響應為非線性的情況下，提
出了一種分段插值校正法。
第i0期 榮鋒，等：強力輸送帶x光無損檢測儀的研制
4．2．2 分段插值校正算法
分段插值校正法是把非線性校正簡化為分段
線性的一種校正方法，式(8)為校正公式，式中X
( )，X ( )，X ( 一 )表示第i個探測單元在光
輻射強度為 ， ， 一 情況下的輸出，y( )，
y( )為所有探測單元在光輻照強度為 一 ，
情況下輸出平均值，也就是在這種情況下的校正
輸出值，Y ( )為第i個探測單元校正后的輸出。
顯然，公式(8)表示的意義是在求取了光輻照強度
為 與 一 兩種情況下第i個探測單元的輸出
值與校正后的輸出值進行線性插值來求取光輻照
強度在 與 一 之間的第i個探測單元的輸出
值。從本質來說，分段插值校正法其實就是分段
兩點校正法。
Yi( )一妄 耄S三 (x ( )一x ( 一 ))+
麗． (8)
首先將探測器響應分為若干段，求出每段的
兩個端點的校正輸出值，然后通過線性插值來求
該線段內各種輸出下的校正輸出值。
校正的具體實現分為兩步，一是定標，即求取
校正公式(8)中的各個校正系數；二是校正，即運
用公式(8)對每個像元輸出值進行校正。
定標過程如下：假設將探測器響應分為”段，
則需要制作厚度為 (1)，d(2)，d(3)直到d( 一
1)的”一1塊探測器遮擋板，在放置不同厚度遮擋
板時使探測器受光的輻照強度不一樣。放置厚度
為d(k一1)的遮擋板，采集N 次線陣探測器輸
出，將i個像元的輸出求和后取均值就可以得到
X ( 一 )，將N 次線陣探測器輸出的所有像元的
值求和后取均值，就可以得~mJy( 一 )，同樣方法
可以計算X ( )，Y( )。
校正過程如下：探測像元輸出值根據X (1)，
X ( )，X ( )等值分為 段，在探測器正常
工作時根據i個探測像元的輸出值確定分布在哪
一段，將該段校正系數代入式(8)對該像元輸出值
進行校正。
分段插值校正法考慮了探測器的響應非線
性，校正精度較高。但是存在如下問題：一是分多
少段合適，分段多，校正精細，運算量大；分段少，
校正效果不好。二是如何選擇分段點，是在光強
度范圍均分，還是其他分段方法。基于以上考慮，
本文提出了基于響應曲線的三點分段校正法
。
4．2．3 基于響應曲線的三點分段校正算法
研究表明探測器的響應一般呈s曲線 ]，如
圖5所示，即探測器的響應曲線可以分為3段，光
強度比較弱或光強度比較強時，探測器響應接近
飽和，探測器響應曲線的斜率較小；光強為中間值
時，探測器響應基本為線性。基于以上研究，本文
提出一種基于“S”型響應模型的三點分段校正
法，即對探測器響應曲線分為三段進行逼近校正，
具體的校正公式為式(8)。分段的位置為S曲線
的兩個拐點(圖5中 ， 兩個點)，具體數值通
過探測器響應曲線的標定實驗來確定。
校正過程同樣分為兩步，標定與校正。與分
段插值校正法不同之處是本方法在標定過程中首
先確定兩個響應曲線的拐點。具體過程如下：將
探測器的遮擋物的厚度逐步增加，使探測器接收
到的光強逐步減弱，得到圖5中的 值，同時對
探測器所有像元的輸出值進行均值計算，計算的
值作為圖5中的y值，這樣就可以得到探測器的
響應曲線。根據曲線確定y ，y。的值，同時求取
在y ，y：兩種情況下每個像元的均值X (I)，X
(2)，并由X (1)，X (2)來確定每個像元的分段
點。其余的校正實現與分段插值校正法一樣。
這種校正算法按照探測器的響應將響應曲線
分為三段，一是非常好地逼近了探測器的響應曲
線，精度比較高；二是計算量也比較小，適合實時
性要求比較高的工業現場應用。
y
； 一
一
‘
yI
l
圖5 基于探測器響應曲線的三點分段校正算法示
意圖
Fig．5 Diagram of interpolation correction method
4．3 基于響應曲線的三點分段校正算法的FPGA
實現
線陣探測器像元數據采集與處理的平臺結構
為ARM+FPGA，ARM采用三星公司ARM9系
光學精密工程 第19卷
列的$3C2440A，FPGA 采用Xilinx公司spartan3e
系列FPGA。ARM 與FPGA 之間通過總
線進行通信_8]，FPGA實現數據采集與校正，校正
完成的數據存儲到FPGA 內部一塊雙口RAM
里，ARM 讀取FPGA 內部數據，通過網絡傳輸給
計算機，計算機通過軟件將數據顯示為圖像。具
體算法實現如圖6所示，系統是四路A／D并行采
樣、處理，圖6中畫出了一路信號的采集與處理情
況，其他三路算法的實現方式與此完全相同。首
先是用一個狀態機實現A／D的控制與數據的采
樣，ROM(1)內部存儲各個像元的分段值，通過分
支判斷模塊來判定本次采集的數據應該用哪一段
的校正公式進行校正，減法器是實現式(8)中減去
X ( 一1)的運算，ROM(2)，ROM(3)，ROM(4)
內部存儲3個分段的乘法系數，即式(8)中的比值
部分的數值，加法器是實現式(8)加y( 一 )的運
算，最后的數據寫入雙口RAM，由ARM通過總
線讀取。
圖6 一路數據校正算法的FPGA實現
Fig．6 FPGA implementation for single way correction algorithm
5 實驗測試與工業應用
5．1 實驗測試及結論
檢測儀的檢測性能指標主要有三項，一是圖
像灰度對比度，二是圖像空間分辨率，三是圖像清
晰度。
圖像灰度對比度是指由于被測物體存在厚度
差，使射線的衰減存在差異，進而使圖像的灰度值
產生差異。輸送帶內部鋼芯由于長久使用造成的
拉伸，鋼芯變細的程度是檢測儀檢測的一個重要
指標，良好的圖像對比度可以分辨鋼芯變細的具
體程度。影響圖像對比度的因素有兩點，被測物
體的射線衰減系數和射線散射。被測物體的射線
衰減系數是固定的，因此射線散射成為影響圖像
對比度的主要因素，射線散射參入成像越少，圖像
對比度就會越高。本文設計的檢測儀采用準直器
消除散射影響，提高圖像對比度。通過比較檢測
儀測量不同厚度的鋼板得到的灰度值來檢測系統
圖像對比度的優劣，測量結果如表1所示，可見，
檢測儀對被測物體的厚度比較靈敏，0．5 ITlm厚
差異的鋼板，灰度值差約為13，因此系統的圖像
對比度效果達到了國家標準GB／T 9770—2001對
輸送帶檢測的要求。
表1 圖像對比度實驗的測量數據
Tab．1 Data from image contrast experiment
被測鋼板厚度／ram 測得的灰度值
0．5
l
l_5
2
4
18
31
44
空間分辨率反映了系統對被測物體缺陷的最
小識別能力，空間分辨率與探測器像元的尺寸以
及像元采集速度有關。本文采用的探測器像元尺
寸為1．5 mm×1．5 mm。采用圖2所示的結構設
計，成像橫向分辨率提高了1．5倍。采用圖3所
示硬件結構設計，成像的縱向分辨率在輸送帶3
m／s運行狀態下可以達到探測器固有分辨率的極
限值1．5 miD-。因此系統成像空間分辨率為1．0
mmX 1．5 mm。在對輸送帶實時在線監測情況下
得到的圖像分辨率符合國家標準GB／T 9770—
第lo期 榮鋒，等：強力輸送帶X光無損檢測儀的研制
2001中對輸送帶檢測分辨率的要求。
射線成像系統的圖像清晰度受很多因素影
響 ，但主要因素是像元非均一性的校正效果。
考察非均一性的校正效果有兩種方式，一是直觀
法，通過校正前與校正后圖像的對比來檢測校正
的效果，圖7(a)是未進行校正的圖像，圖7(b)是
校正后的圖像，通過對比可以看出，圖像的非均勻
(a)校正前圖像
(a)Image before correction
(b)校正后圖像
(b)Image after correction
圖7 校正效果對比圖
Fig．7 Comparison chart of correction effect
性得到了較好的校正。二是通過對圖像的標準差
與非均勻度計算來定量的考察校正的效果，式(9)
是計算圖像標準差的公式，式中m， 為圖像的行
數與列數，z(i，J)為第i行 列的點的像素值，式
(10)中X為圖像所有點的灰度均值，式(11)為圖
像非均勻度的計算公式。圖像的標準差與非均勻
度是說明圖像數據分散程度的一個數據，它越大
說明圖像灰度越不均勻。表3是對遮擋3種不同
厚度的鋼板采集到的數據進行計算得到的校正前
后的圖像的標準差與非均勻度，通過對比可以發
現圖像的非均勻性得到了有效校正，由未校正前
的13 降到低于2．57 。在同樣的測試條件下
采用二點法得到的非均勻度約為6．3 。采用分
段插值校正法，按照光照強度均分得到分段點，在
分段高于7段的情況下，響應曲線拐點處的非均
勻度與本文所用方法相當。分段低于7段情況
下，拐點處的校正非均勻度高于3 ，其他段校正
效果基本相當。因此本文所用方法在縮減了一半
以上運算量，節約一半以上內存的情況下可以達
到與分段插值校正法同樣的校正效果，有助于系
統檢測實時性的實現。
√ (X )_ ，(9)
X一— 一Σ ΣX( ，J)， (10)
^ n i=1，= l
CV~-- × 100 ． (11)
表2 圖像非均勻性測量數據
Tab．2 Experimental data from image non-uniformity
5．2 工業現場的實際應用
輸送帶無損檢測儀后在山西、內蒙、遼寧等多
個地區的煤礦進行了應用，工業現場的應用表明
系統運行穩定、可靠；同時也證明檢測儀可以對安
全隱患進行預警。圖8(a)是在山西某煤礦采集
到的圖像，輸送帶的運行速度為2．6 m／s，寬度為
1．2 m。圖像內部亮點處顯示的是輸送帶內部數
根鋼芯由于劃傷造成了斷裂，輸送帶無損檢測儀
及時發現了問題，消除了潛在的安全隱患。圖8
(b)是內蒙某煤礦采集到的圖像，輸送帶的速度
為3 m／s，寬度為1．6 m。圖像顯示的是皮帶鋼芯
(a)輸送帶內部鋼芯斷裂圖片
(a)Picture of internal steel~'cord fracture
2400 光學精密工程 第19卷
(b)輸送帶接頭搭接不規范圖片
(b)Picture for non-standard connector
圖8 現場采集到的輸送帶的圖像
Fig．8 Conveyor belt image collected in industrial site
接頭部分，接頭中間部分數根鋼芯的搭接不合乎
規范，鋼芯沒有交叉，強度不足，存在潛在風險。
參考文獻：
Eli
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6 結 論
本文研制了一種新型的輸送帶無損檢測儀，
使用準直器解決了X光無損檢測的散射問題，多
路并行數據采集硬件結構設計解決了數據高速采
集問題。用提出的基于探測器響應模型的三點分
段校正算法對圖像進行了有效校正。結果表明，
輸送帶無損檢測儀可以對高速運行的輸送帶進行
實時在線監測，監測結果準確、直觀。工業現場應
用也表明研制的檢測儀具備對輸送帶安全隱患提
前預警功能。
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第1o期 榮鋒，等：強力輸送帶X光無損檢測儀的研制
作者簡介
榮 鋒(1979一)，男，山東日照人，博
士，講師，主要研究方向為無損檢測技
術、嵌入式系統設計等。E—mail：Shus—
hing 677@ 163．corn
苗長云(1962一)，男，遼寧人，教授，博
士生導師，主要研究方向為無損檢測技
術、現代通信網與現代通信技術的應
用。E-mail：miaochangyun@tjpu．edu．
徐偉(1984一)，男，安徽蕪湖人，碩
士，講師，主要研究方向為光電子技術、
嵌入式系統設計。E-mail：xuwei@
tjpu．edu，cn．
(本欄目編輯：李自樂)
●下期預告
微尺度激光噴丸強化TiN涂層的實驗研究
周建忠，衛登輝，黃舒，朱偉，樊玉杰
(江蘇大學機械工程學院，江蘇鎮江212013)
微尺度激光噴丸強化是在宏觀激光噴丸強化的基礎上發展而來的一種主要應用于金屬微構件表面
處理的新技術，其采用的激光光斑尺寸在微米量級，脈沖激光能量在微焦到毫焦范圍。為了進一步提高
TiN涂層的表面性能，對TiN涂層表面進行了微尺度激光噴丸強化處理。利用光學輪廓儀和納米力學
測試系統測量了不同激光工藝參數作用下，TiN涂層噴丸區域的表面形貌、納米硬度及彈性模量分布。
結果表明，噴丸區域形成了最大深度約1．2 m的圓錐形凹坑；納米硬度和彈性模量在噴丸中心處變化
最大并在一定范圍內隨著激光能量的增大而增大，當激光能量為250 mJ時，兩者最大分別達到5O．21
GPa和402．8 GPa，與初始狀態相比分別提高了140 和43．9 。
目

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