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强力输送带是以钢绳芯衬垫覆盖橡胶制成的橡胶输送带,广泛应用于煤炭、矿山、港口、电力、冶金、化工等领域。在使用过程中,由于其载荷量增加,被废钢铁、矸石等异物或障碍物划伤等原因而产生钢丝绳芯断裂、划伤、锈蚀、接头伸长等故障,影响安全生产。本文针对基于X光的强力输送带在线检测系统的高速X射线探测器的关键技术进行了研究。主要研究工作如下: 1、对探测器扫描速度进行了分析和理论计算,得到了探测器扫描速度与探测器灵敏度、电路频率响应特性、采样率的关系。建立了探测器光电转换前置电路模型,分析了电路的噪声、带宽、增益。提出了一种高速X射线探测器的设计方案,采用积分型光电转换前置电路提高探测器的频带宽度;采用双采样消噪法和窄带滤波法提高探测器信噪比;采用串并结合的电路结构提高探测器的信号采样率;采用均匀化校正法和滤波法对探测器像素进行预处理,提高探测器成像质量。 2、通过分析低能X射线的扇形平面能量夹角分布规律、射线与物质的作用规律、射线通过闪烁体转换为可见光的机制、光电二极管阵列输出信号特性建立了低能X射线探测器输出信号的数学模型,并利用该模型分析了产生非均匀化的原因;提出了一种基于探测器响应的三点分段均匀化像素校正方法,实验结果表明,校正后图像的非均匀度低于2.57%,校正方法运算量小、占用资源少,实时性好。 3、利用统计理论对高速X射线探测器信号的随机噪声进行了分析,结果表明随着扫描速度的增加,光电子统计起伏是引起随机噪声的主要原因;实验研究发现探测器扫描速度高时采集图像会产生一种孤立的、与邻近像素差异较大的噪点,定义为孤立噪点,分析了孤立噪点产生的原因。提出了一种高速X射线探测器信号的噪声滤除方法,该方法采用差值消除本底噪声;建立了探测器输出信号的状态方程和观测方程,利用该方程组设计的卡尔曼滤波器消除随机噪声;采用一种根据噪声特征改进的中值滤波器滤除孤立噪点。实验结果表明滤波方法处理速度快,有效滤除探测器信号的各类噪声。 4、研制了基于X光的强力输送带在线检测系统的高速X射线探测器。对所研制的高速探测器进行了实验研究,验证了高速X射线探测器的设计方法、均匀化校正方法、噪声滤除方法,结果表明,所研制探测器稳定性高、实时性强、所得图像清晰,满足输送带的实时监测要求。