GB/T 38240-2019 无损检测仪器 射线数字探测器阵列制造特征

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  • 6.2.3.1单坏像素点一一单个坏像素点,与其相邻的其他像素点都是好像素点。 6.2.3.2坏像素点集群一一两个或两个以上的相连坏像素点被称为坏像素点集群。这里的相连是指像 素点的一边或一角与其他像素点相连(最大可能有8个相邻像素点)。如果一个像素点与其相邻的好像 累点没超过5个,该像素点则被称为集群核心像素点(CKP) 6 2 3 3一加用一个焦群由没右售群核心像素点(CKP)该焦群刚可目终正价估并日极是终正这种焦

    6.2.3.1单坏像素点一一一单个坏像素点,与其相邻的其他像素点都是好像素点。 6.2.3.2坏像素点集群一一一两个或两个以上的相连坏像素点被称为坏像素点集群。这里的相连是指像 素点的一边或一角与其他像素点相连(最大可能有8个相邻像素点)。如果一个像素点与其相邻的好像 素点没超过5个,该像素点则被称为集群核心像素点(CKP)。 6.2.3.3如果一个集群中没有集群核心像素点(CKP),该集群则可具修正价值,并且极易修正,这种集

    详称之为不相干集群。这种集群是按其周围的矩形尺寸以及不相干集群的坏像素点数量来命名的,例

    7.1每次测试时,均应根据测试方法对光束过滤进行确定。值得注意的是内置光束滤波片应安装在X 射线管窗口。如有可能,应获取上述值,并将其记录,并列表。 7.2在所有测量中,除了另有特殊规定外,用于性能测试时,X射线源与探测器之间的距离(SDD)应大 于1000mm。在通常情况下,光束不应与干扰物体产生相互作用,除非特意安排物体与其产生相互作 用。此外,还应通过在射线源上使用光学准直设备,使光束辐照面积尽量接近(不能远大于)探测器区 或。注意本方法中给出的曝光时间可以通过数字探测器阵列实现的延长曝光或多顿照相相结合得到。 尽管如此,无论使用哪种方式,均应在测试报告中记录相关信息,并且在所有测试中都要使用相同的数 字探测器阵列集成时间(每帧)。在本标准以下章条中,每当得到图像时,该图像就会按一个相应的格式 存贮下来,在该格式中包括获取图像的完整比特(位数)深度以便于后续分析。 7.3由于X射线焦斑尺寸有限以及几何放大造成了图像不清晰度,但这种图像不清晰度应不超过 ASTME1742中辐射照相操作规程的规定范围

    DB11标准规范范本GB/T 382402019

    7.9可达到的对比灵敏度测试方法如下: 在5.2中定义的阶梯楔图像质量指示器由三种不同材料构成。测试过程中(这些材料)使用的 厚度范围应符合5.2的规定。在进行测试时,阶梯楔的安装位置应至少与探测器保持600mm 的距离(而SDD则应大于1000mm)。预滤波片应直接安装在X射线管之前。应对光束进行 准直处理,确保曝光区域局限于阶梯楔。同时,应在数据表(输入)中记录使用的预滤波片。 b) 如果探测器区域过小,仅靠一张图像无法将阶梯完全涵盖,则应在X射线和数字探测器阵 列设置保持相同的条件下,收集两张或两张以上的图像以完全涵盖阶梯楔。 c)进行测量时,使用的能量应设置为160kV,使用的过滤铜板厚度应为0.5mm。在这种光束能 谱条件下的X射线管的电流(mA)也应确定,以确保在所有测试所采用的集成时间内,厚度最 小的阶梯楔上数字探测器阵列不会产生饱和现象。通过多顿叠加获得图像,得到图像的有效 曝光时间应至少包括1s、4s、16s和64s。如有需要,制造商还可以提供其他曝光时间的 数据。 7.10特定材料厚度范围的测量方法:如果已经完成7.9规定的步骤,进行特定材料厚度范围的测试 时,不需要采取另外的测量方法。如果确实需要独立于CS测试而单独完成,则可根据7.9规定的步骤 进行。

    可达到的对比灵敏度测试方法如下: a)在5.2中定义的阶梯楔图像质量指示器由三种不同材料构成。测试过程中(这些材料)使用的 厚度范围应符合5.2的规定。在进行测试时,阶梯楔的安装位置应至少与探测器保持600mm 的距离(而SDD则应大于1000mm)。预滤波片应直接安装在X射线管之前。应对光束进行 准直处理,确保曝光区域局限于阶梯楔。同时,应在数据表(输入)中记录使用的预滤波片。 b)如果探测器区域过小,仅靠一张图像无法将阶梯楔完全涵盖,则应在X射线和数字探测器 列设置保持相同的条件下,收集两张或两张以上的图像以完全涵盖阶梯楔。 c)进行测量时,使用的能量应设置为160kV,使用的过滤铜板厚度应为0.5mm。在这种光束能 谱条件下的X射线管的电流(mA)也应确定,以确保在所有测试所采用的集成时间内,厚度最 小的阶梯楔上数字探测器阵列不会产生饱和现象。通过多顿叠加获得图像,得到图像的有效 曝光时间应至少包括1s、4s、16s和64S。如有需要,制造商还可以提供其他曝光时间的 数据。 特定材料厚度范围的测量方法:如果已经完成7.9规定的步骤,进行特定材料厚度范围的测试 不需要采取另外的测量方法。如果确实需要独立于CS测试而单独完成,则可根据7.9规定的步骤 残影和过曝光损伤的测量方法如下: a)残影的测量方法: 1)可以通过使用一个图像序列测量探测器的残影。开启数字探测器阵列的电源,但其暴露 在辐射环境条件下的时间不超过30min。在其启动前,应(在没有辐射的条件下)首先获 取一张偏置图像(图像0)。 2) 数字探测器阵列暴露在辐射环境中的时间应不少于30min,在这个辐射环境中剂量率保 持恒定为120kV(0.5mm的铜过滤),灰度值为饱和灰度值的80%。此过程完成后,应立 即产生一张图像,该图像的总曝光时间大约为4s。 3)接下来就可以在70s内采集一个图像序列,在序列图像成像开始后约5s关闭X射线。 注:进行这种测试时,不需要使用偏置和增益修正。 b)过曝光损伤的测量方法: 1) 测量过曝光损伤的条件:在120kV的能量条件下,用一个厚度为16mm的铜板直接放置 在数字探测器阵列表面上,铜板覆盖数字探测器阵列表面一半。数字探测器阵列应被曝 光30min,灰度值为未被铜板覆盖的另一半数字探测器阵列区域饱和灰度值的80%。然 后关闭文射线,将铜板移开。接着,再让数字探测器阵列在同样能量的辐射环境中暴露 但辐射剂量为原有辐射剂量的1/10。采集一张图像,该图像的有效曝光时间为30S。 细观察图像,会发现图像中原来放置铜板(被铜板覆盖)的区域会出现肉眼可见阴影。 2) 数字探测器阵列暴露在辐射环境中接受剂量照射30min后,应立即移走其上覆盖的铜 板,然后迅速曝光30s产生图像。在此过程中任何拖延都会影响到测量结果的准确性

    7.11残影和过曝光损伤的测量方法如下

    残影的测量方法: 1)可以通过使用一个图像序列测量探测器的残影。开启数学探测器阵列的电源,但其 在辐射环境条件下的时间不超过30min。在其启动前,应(在没有辐射的条件下)首: 取一张偏置图像(图像0) 2) 数字探测器阵列暴露在辐射环境中的时间应不少于30min,在这个辐射环境中剂量 持恒定为120kV(0.5mm的铜过滤),灰度值为饱和灰度值的80%。此过程完成后, 即产生一张图像,该图像的总曝光时间大约为4s。 3)接下来就可以在70s内采集一个图像序列,在序列图像成像开始后约5s关闭X射线 进行这种测试时,不需要使用偏置和增益修正

    b)过光损伤的测量方法:

    1)测量过曝光损伤的条件:在120kV的能量条件下,用一个厚度为16mm的铜板直接放置 在数字探测器阵列表面上,铜板覆盖数字探测器阵列表面一半。数学探测器阵列应被曝 光30min,灰度值为未被铜板覆盖的另一半数字探测器阵列区域饱和灰度值的80%。然 后关闭X射线,将铜板移开。接着,再让数字探测器阵列在同样能量的辐射环境中暴露, 但辐射剂量为原有辐射剂量的1/10。采集一张图像,该图像的有效曝光时间为30s。仔 细观察图像,会发现图像中原来放置铜板(被铜板覆盖)的区域会出现肉眼可见阴影。 2) 数字探测器阵列暴露在辐射环境中接受剂量照射30min后,应立即移走其上覆盖的铜 板,然后迅速曝光30S产生图像。在此过程中任何拖延都会影响到测量结果的准确性 然后,分别在1h、4h和24h后重复上述测量,但在每次测量之间不需要再对数字探测器 阵列进行另外的辐射剂量照射

    7.12坏像素点的测量方法

    以下所述为判定坏像素点所需的数据。所有的测量均应在100kV辐射条件下,使用0.5mm 铜制预滤波片的条件下进行。对于特定型号的数字探测器阵列而言,需要根据一组探测器(探

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    测器应至少为3个)的测量结果才能得出坏像素点检测报告。 b)在此测量过程中,至少需要一个在无X射线辐照条件下产生的暗场图像(darkimage)序列,该 序列的总集成时间为120s。存贮该序列以用于噪声像素点判定。然后将该序列进行平均以 得到一张偏置图像。该图像被称之为“偏置数据”。 c)通过设置X射线,使平均灰度值达到偏置修正后数字探测器阵列饱和灰度值范围的50%,在 此条件下产生一个图像序列。图像序列的总集成时间约为120s。然后再对该序列图像进行 平均,经过偏置修正后,得到一张图像,称之为“坏像素数据1”。 d)通过设置X射线,使平均灰度值达到偏置修正后数字探测器阵列饱和灰度值范围的10%,在 此条件下产生一个图像序列,图像序列的总集成时间约为120S。然后再对该序列图像进行平 均,经过偏置和增益修正后,得到一张图像,称之为“坏像素数据2”。 e)通过设置X射线,使平均灰度值达到偏置修正后数字探测器阵列饱和灰度值范围的80%,在 此条件下产生一个图像序列,图像序列的总集成时间约为120S。然后再对该序列图像进行平 均,经过偏置和增益修正后,得到一张图像,称之为“坏像素数据3”。 f)持久/残影像素点测量一一在此测试过程中,无需使用增益修正。开启探测器电源,使其暴露 在辐射环境中接受辐照的时间不超过30min。在接受辐射剂量照射前,应首先产生一张偏置 图像。然后,将探测器暴露在辐射环境中至少300S,这个辐射环境中剂量率保持恒定为 120kV,灰度值为偏置修正后饱和灰度值的80%。然后产生一个为时70s的图像序列。序 列成像开始后5s时,应关闭X射线。 .13内部散射辐射的测量方法:根据7.11的规定,使用一个厚度为16mm的铜板,将其直接放置在数 字探测器阵列上。放置的时候,应将铜板锋利的一边正好放在数字探测器阵列的中间,使其与射束方面 呆持垂直,这样在图像中才能得到清晰的边缘。使用220kV的辐射剂量和一个厚度为8mm的铜制预 患波片,让数字探测器阵列暴露在辐射环境中接受剂量照射。而对于那些推荐辐射剂量范围不在此范 同中的数字探测器阵列,则应使用其推荐范围中最高X射线能量,同时使用铜板作为预滤波片,铜板厚 为3mm到8mm之间。调节X射线管的束流,确保经过偏置修正后的灰度值达到饱和灰度值的 0%。使用符合7.3规定的焦电源尺寸,产生一张图像,其有效曝光时间应为60s。然后对这张图像进 行偏置和增益修正。

    8.2像元空间分辨率(SRb)的计算

    应对60%双线像质计的面积进行测试,并对测试结果进行平均,以防止因为线的长度变化而 内变化(见图3)。测量结果图示见图3。

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    图3用于像元空间分辨率计算的线对图像分析

    .2.2SRb(像元空间分辨率)由线对距离的线性差值由式(1)计算而得,后一对线对的线对距离小于 20%的降幅,而前一对线对的线对距离大于20%降幅(见图3)。 注:ASTME2445和ASTME2446求解SNRn有相似的过程,但是产生不同的结果

    D一最小线对的直径,与间隙处相比的分辨率大于20%; D2—一最大线对的直径,与间隙处相比的分辨率小于20%; R——D,相对应线对的调制度(dip值),用降幅百分比值表示,%; R D相对应线对的调制度(dip值),用降幅百分比值表示,%。

    3.1通过阶梯楔的图像差值可以计算效率,曝光实验设置示意图见图4。在进行求差处理前,图修 坏像素点已通过使用制造商提供的修正方法进行了修正。差值图像的处理结果避免了所有的几

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    图4阶梯楔图像质量指示器曝光实验设置示意图

    8.3.2在图5中给出了一个示意图,在这个示意图中,差值图像的dSNRn值表示为辐射剂量平方根的 函数。通过许多点(点线)来表示不同的能量。而图5中直线的斜率表示的是效率。其数值与1mGy 辐射水平的dSNRn值相同。尽管在作为辐射剂量函数来计算和测量效率并非完全必要,但制造商还 是基于经验和判断收集了这些数据,并且在图中标示出来。通过这些数据可以得到关于dSNRn的最 大可能值以及探测器的线性响应信息

    8.4最大对比灵敏度(CSa)的计算

    级的不同图像效率测试图例(SNRn值已被转化为

    0.5 X|noise(area 1)+noise(area3)

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    8.4.3对于楔形槽厚度为基础阶梯厚度的5%时,可以通过式(4)计算得到CSa值:

    CSa 5 ×10g CNR(5%)

    CSa CNR(5%) /×100

    8.4.4计算结果应记录在附录A中的输出数据表中。图7为一个最大对比灵敏度的例子。这里所说 的对比灵敏度是最佳的可达到的对比灵敏度,零部件产生的散射现象已大大降低。在实践中,可达到的 对比灵敏度曲线可能与本文件提供的结果有所不同,这是因为在用户的设施上,几何不清晰度和散射辐 射的情况会有所不同,

    8.5特定材料厚度范围的计算

    8.5.1如8.4.1和8.4.2所述,针对每个阶梯,都需要计算信噪比。在对比灵敏度为2%的应用条件下, 言噪比的值应为130或者高于130。注意,在这里我们仅仅将这种情况视为一个通例,这并不意味着在 王何条件下只要信噪比的值为130:1,都应会得到一个对比灵敏度为2%的结果。 8.5.2如图8中的示例,2%的对比灵敏度对应的特定材料厚度范围从10mm到83.8mm不等,使用 的材料为A1,曝光时间为4s。

    图8在信噪比为130:1、对比灵敏度为2%的条件下的特定材料厚度范围 (在4s曝光时间时,0~84mm)

    8.5.3在对比灵敏度为1%的应用条件下,信噪比的值应为250或者高于250。在此仅将这种情况视为 个通例,这并不意味着在任何条件下只要信噪比的值为250:1,都应会得到一个对比灵敏度为1%的 结果。 8.5.4如图8中的示例,1%的对比灵敏度对应的特定材料厚度范围从10mm~74.6mm不等,曝光时 间为16。

    3.6.1.1设偏置图像为0,4s积分时间内产生的第一张图像为图像1。在采集的图像序列中,找到(X 射线关闭后)完全为暗图的第一张图像,将其命名为图像2。而在图像2产生后60s产生的图像则被命 名为图像3。

    a) GV0=图像0中心90%的平均信号; b) GV1=图像1中心90%的平均信号; c) GV2=图像2中心90%的平均信号; d) GV3=图像3中心90%的平均信号。 8.6.1.3根据式(5)可以计算得到参数全程残影首顿、全程残影1s和全程残影60s的值。而图9所示 则为典型的残影测量数据

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    8.6.2过曝光损伤的计算

    图9图像残影测量序列结果

    过曝光损伤的计算可以根据式(6)进行。图10所示为过曝光损伤的典型测量数据。Mean platel表示的是板面区域外的平均灰度值,而MeanGVonplate表示的是板面区域内的平均灰度

    分别计算并报告1min、1h、4h和24h的值

    图10过曝光损伤测量

    输出数据表中会按照附录A的模板给出单个坏像素点的5个分类、坏像素集群的3个分类。针对

    某个特定的数字探测器阵列型号,这些结果应根据 组探测器(探测器数量至少为3个)的计算得到。 坏像素点的计算方法如下

    判定每个探测器的死像素点数量,然后取平均值

    8.7.3响应过度像素点

    针对某种特定型号的探测器,取一组探测器,并对其中每个探测器的响应过度像素点进行判定并记 录,步骤如下: 对坏像素数据1中所有像素点进行测试。测试方法为将一个21×21的屏蔽罩(遮光罩)覆盖在图像 上,找出值大于遮光罩下平均灰度值130%的像素点。报告测试的所有探测器响应过度像素点的平均数

    8.7.4响应过低像素点

    7.4.1对每个探测器的响应过低像素点进行判定并记录。 7.4.2对坏像素数据1中所有像素点进行测试。测试方法为将一个21×21的屏蔽罩(遮光罩)覆 图像上,找出值小于遮光罩上平均灰度值60%的像素点。 7.4.3报告测试的所有探测器响应过低像素点的平均数

    8.7.4.1对每个探测器的响应过低像素点进行判定并记录。

    计算暗场图像序列中每个像素点的6(标准差)以及像素平均6值。接受测试的每个探测器都要进 行这种计算。报告要记录所得平均数。然后根据以下步骤计算噪声像素点的数量, 从图像序列开始,对每个像素点位置的标准差进行计算,从而得到标准差图像,在标准差图像中,每 个像素点的值都替换为该像素点标准差的值,计算数字探测器阵列有效范围内标准差图像的平均值。在 标准差图像中,如果发现像素点的(标准差)值高于平均(标准差)值6倍以上时,则应标注为噪声像素点。

    8.7.6 不均一像素点

    经过偏置和增益修正后,如果一个像素点的值仍然与其相邻的9义9像素点的平均值的偏移超 土1%,则该像素点应被标记为坏像素点。在这项测试中要用到坏像素数据2和坏像素数据3。可以根 据下列步骤来计算不均一像素点的数量。 将一个9×9像素点的屏蔽罩(遮光罩)覆盖在坏像素数据2和坏像素数据3有效数字探测器阵列 范围上,找出值为其相邻9×9像素点平均值1.01倍或0.99倍的像素点。这些像素点则应被视为不均 一像素点。

    8.7.7持久/残影像素点

    选择图像序列中产生的第一张完全为暗图(第一张暗图指的是在有天块黑暗和明亮区域图像之后 产生的图像或者是第一张完全黑暗的图像)作为评估对象。持久/残影像素点的计算过程应按照以下步 骤来进行。 将一个9×9像素点的屏蔽罩(遮光罩)覆盖在图像上,找出值大于其相邻9×9像素点平均值2倍 以上的像素点。这些像素点则应被视为持久/残影像素点。

    8.7.8相邻坏像素点

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    8.8内部散射辐射(ISR)的计算

    在所得图像(图11)的铜板边缘绘制一条轮廓线,然后根据该线型图得出数据,按式(7)计算: ISR = (2 X a/b) X 100% ···(7

    ISR=(2×a/b)×100% ** (7 式中: ISR 内部散射辐射的测量; a 远范围不清晰度基值; b 铜板刃边的信号电平

    最小值1191位置0,最大值28910位置42距离

    此例中散射线的计算方法如下: 内部散射测量a=531 信号的最大值、最小值为28910和531, 最大最下偏差6=27119 内部散射辐射ISR=(2×a/6)×100% =(2×531/27119)×100% =3.83%[160 kV] 说明: 为远范围不清晰度基值; 为铜板刃边的信号电平

    图11内部散射辐射测量

    9制造商测试结果的显示

    根据附录A规定,所有测试能得到结果包括完整的数据薄、图表等,这些结果应方便易用。同样, 汇总图和表格列出了在标准参数设置条件下的结果。为便于理解和分析结果,也可以将结果按照下文 所述的网格分布图表示出来。在此给出一个例子就包括了第8章中所列7个参数中的5个。这5个参 数分别是像元空间分辨率、效率、最大对比灵敏度、特定材料厚度范围以及数字探测器阵列残影。将这 些参数在0(低)到15(高)的范围内进行权重选择,从而达到一个特定质量因子。表2给出了3种不同 材料的测量参数所对应的质量因子。每个参数的测量值与最接近边界值的质量因子准确对应。在此, 由于坏像素点与实际应用密切相关,所有没有给出坏像素点的相关信息。基于同样的理由,在这里也没 有给出内部散射辐射方面的信息。一个完整的数字探测器阵列设备应能覆盖整个区域。图12a)和 图12b)分别给出了两个例子。在图12a)中例子表示的是一个数字探测器阵列设备,对于平面材料 比如很小的焊缝检测)的检测而言,该设备具有很高的分辨率但效率一股。而图12b)给出的例子则 是针对铝铸件的快速自动检测系统,这种检测要求对比灵敏度高,特定材料厚度范围大,而对图像残影 的要求一般

    a)适用于焊缝检测的DDA实例

    a)适用于焊缝检测的DDA实例

    手铝铸件快速自动检测的DD

    图12部分测量参数的网格汇总分布图

    10数字探测器阵列的分类

    较之于CR系统和底片系统,数字探测器阵列分类

    坏像素;像元空间分辨率;过曝光损伤;对比灵敏度;数字探测器阵列;效率;图像残影;标准化1 :信噪比:特定材料厚度范围

    GB/T 382402019

    针对每项测试,都应按照下列模板将数据记录在输入数据表中 数据表(输入)

    针对每项测试,都应按照下列模板将数据记录在输人数据表中 数据表(输入)

    数据表(输入) 探测器 制造商 模型 探测器内部设置 X射线管 制造商 模型 目标材料 使用的焦点源尺寸 固有光束过滤(材料和厚度) 几何关系 焦点源到探测器距离 焦点源到受检物(中心)距离 曝光 预先过滤材料和厚度 X射线管电压 X射线管电流 曝光时间(每帧) 平均顿数的数量 总数(有效曝光时间) 辐射质量 剂量率 没有过滤 30mmA1过滤片,90kV 40mmA1过滤片,120kV 3mmCu过滤片,120kV 10mmFe过滤片,160kV 8mmCu过滤片,220kV 16mmCu过滤片,220kV 校准 偏置减运算 增益校准 坏像素校准 其他校准 26

    附录A (规范性附录) 输入与输出数据模板

    输出数据则应按照下列模板记录。 数据表(输出) A像元空间分辨率SRb,根据7.7测量和8.2的计算得出。 示例1:SRb=189μm B7.8所述不同能量下效率,根据8.3计算得到。 示例2:在1mGy条件下,针对5个或6个不同能级的dSNRn值应记

    数据则应按照下列模板计

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    最大对比灵敏度,根据7.9规定测量和8.4规定计算得到,记录在表A.2中。对于每种材料,宜 数据。CSa表示为材料厚度的函数,见图7。 3:X射线管设置:160kV.6mA,预滤波片为0.5mm厚度铜板片

    表A.2最大灵敏度数据记录表

    灵敏度。 示例4:见图8。 E1图像残影,60s后规格化为1s,根据7.11.1规定测量和8.6.1规定计算得到。 示例5:GlobalLag1s=0.73%;GlobalLag60s=0.027%。 E2过曝光损伤电气设备标准规范范本,根据7.11.2规定测量和8.6.2规定计算得到并记录在表A.3中。 示例6:

    3过曝光损伤数据记录

    不像素点根据7.12规定测量和8.6.1规定评估得到。制造商对儿个系统进行的测试进行列表, 中给出了结果。用于提供典型结果的探测器数量应加以记录

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    示例7:每个探测器有4000000个像素点,表A.4中给出的坏像素点为10个探测器坏像素点的平均值

    表A.4坏像素点典型值

    相于集群(RCI)、不相于集群(ICI)和坏线段(BL

    G根据7.13和8.8的规定检测试验,显示内部散射辐射的测量结果。 示例9:ISR=3.83%(在160kV条件下)。 H按照第9章所示的网格分布图显示A、C、E1和D的结果 示例10:参见图12。 注:制造商提供的结果可能是根据三种不同材料(铝、铁和钛)的一种、两种或者三种材料的测量或计算结果给出

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