高级扫描技术及原理介绍

高级扫描技术及原理介绍（精选9篇）

篇1：高级扫描技术及原理介绍

Scan，是一切入侵的基础，对主机的探测工具非常多，比如大名鼎鼎的nmap，我这里没有什么新鲜技术，都是一些 老话题，即使参考的Phrack文档也甚至是的老文档，我只是拾人牙慧而已。

最基本的探测就是Ping，不过现在连基本的个人防火墙都对Ping做了限制，这个也太基本了。如果透过防火墙，如何获得最理想的目标图，也是很多人整天思考的问题。

一、高级ICMP扫描技术

Ping就是利用ICMP协议走的，我们在这里主要是利用ICMP协议最基本的用途：报错，根据网络协议，如果按照协议出现了错误，那么接收端将产生一个ICMP的错误报文。这些错误报文并不是主动发送的，而是由于错误，根据协议自动产生。

当IP数据报出现checksum和版本的错误的时候，目标主机将抛弃这个数据报，如果是checksum出现错误，那么路由器就直接丢弃这个数据报了。有些主机比如AIX、HP-UX等，是不会发送ICMP的Unreachable数据报的。

我们利用下面这些特性：

1、向目标主机发送一个只有IP头的IP数据包，目标将返回Destination Unreachable的ICMP错误报文。

2、向目标主机发送一个坏IP数据报，比如，不正确的IP头长度，目标主机将返回Parameter Problem的ICMP错误报文。

3、当数据包分片但是，却没有给接收端足够的分片，接收端分片组装超时会发送分片组装超时的ICMP数据报。

向目标主机发送一个IP数据报，但是协议项是错误的，比如协议项不可用，那么目标将返回Destination Unreachable的ICMP报文，但是如果是在目标主机前有一个防火墙或者一个其他的过滤装置，可能过滤掉提出的要求，从而接收不到任何回应。可以使用一个非常大的协议数字来作为IP头部的协议内容，而且这个协议数字至少在今天还没有被使用，应该主机一定会返回Unreachable，如果没有Unreachable的ICMP数据报返回错误提示，那么就说明被防火墙或者其他设备过滤了，我们也可以用这个办法来探测是否有防火墙或者其他过滤设备存在，

利用IP的协议项来探测主机正在使用哪些协议，我们可以把IP头的协议项改变，因为是8位的，有256种可能。通过目标返回的ICMP错误报文，来作判断哪些协议在使用。如果返回Destination Unreachable，那么主机是没有使用这个协议的，相反，如果什么都没有返回的话，主机可能使用这个协议，但是也可能是防火墙等过滤掉了。NMAP的IP Protocol scan也就是利用这个原理。

利用IP分片造成组装超时ICMP错误消息，同样可以来达到我们的探测目的。当主机接收到丢失分片的数据报，并且在一定时间内没有接收到丢失的数据报，就会丢弃整个包，并且发送ICMP分片组装超时错误给原发送端。我们可以利用这个特性制造分片的数据包，然后等待ICMP组装超时错误消息。可以对UDP分片，也可以对TCP甚至ICMP数据包进行分片，只要不让目标主机获得完整的数据包就行了，当然，对于UDP这种非连接的不可靠协议来说，如果我们没有接收到超时错误的ICMP返回报，也有可能时由于线路或者其他问题在传输过程中丢失了。

我们能够利用上面这些特性来得到防火墙的ACL（access list），甚至用这些特性来获得整个网络拓扑结构。如果我们不能从目标得到Unreachable报文或者分片组装超时错误报文，可以作下面的判断：

1、防火墙过滤了我们发送的协议类型

2、防火墙过滤了我们指定的端口

3、防火墙阻塞ICMP的Destination Unreachable或者Protocol Unreachable错误消息。

4、防火墙对我们指定的主机进行了ICMP错误报文的阻塞。

篇2：高级扫描技术及原理介绍

最基本的利用TCP扫描就是使用connect，这个很容易实现，如果目标主机能够connect，就说明一个相应的端口打开，不过，这也是最原始和最先被防护工具拒绝的一种。

在高级的TCP扫描技术中主要利用TCP连接的三次握手特性来进行，也就是所谓的半开扫描。这些办法可以绕过一些防火墙，而得到防火墙后面的主机信息。当然，是在不被欺骗的情况下的。下面这些方法还有一个好处就是比较难于被记录，有的办法即使在用netstat命令上也根本显示不出来。 SYN

向远端主机某端口发送一个只有SYN标志位的TCP数据报，如果主机反馈一个SYN ACK数据包，那么，这个主机正在监听该端口，如果反馈的是RST数据包，说明，主机没有监听该端口，

在X-Scanner 上就有SYN的选择项。

ACK

发送一个只有ACK标志的TCP数据报给主机，如果主机反馈一个TCP RST数据报来，那么这个主机是存在的。

FIN

对某端口发送一个TCP FIN数据报给远端主机。如果主机没有任何反馈，那么这个主机是存在的，而且正在监听这个端口；主机反馈一个TCP RST回来，那么说明该主机是存在的，但是没有监听这个端口。

NULL

即发送一个没有任何标志位的TCP包，根据RFC793，如果目标主机的相应端口是关闭的话，应该发送回一个RST数据包。

FIN+URG+PUSH

篇3：3D物位扫描仪技术原理及应用

随着3D物位扫描仪表技术的日趋成熟和使用, 完全改变了单点数据测量的传统的技术原理, 引领世界走向一个可视化的物位测量的可视化时代, 将达到了物位测量过程的智能化测量技术巅峰。并在个产业领域的物位测量中发挥着至关重要的作用。3D物位扫描仪是目前唯一一个精准计量固态物料的体积和质量的创新性仪表, 而且不会受到物料的种类和材料性质, 储料仓的形状、尺寸和类型的影响, 并且可以应用在极其恶劣的高粉尘等环境当中, 能够提供物料体积、物位和质量等数据在非常恶劣的工况条件下的精准测量的解决方案。

1 3D物位扫描仪的工作原理

3D物位扫描仪向被测物料表面发射频率为2.5~7KHz, 角度为30°~70°之间的低频率脉冲波, 有效量程为0.5~70m。与高频率波向比较, 低频率波利用大发射角度, 完成对整个物料表面的测量, 完全改变了传统的单点测量, 实现多点扫描;由于高频波的频率高, 使发射波衰减极快, 而低频波是一种穿透能力极强的声波, 完全可以有效的完成粉尘大等恶劣工矿下的物料测量。

3D物位扫描仪由三个喇叭口天线向外发射频率为3-10KHz的低频率脉冲波, 经过驱动, 通过天线阵列传输出去, 发射的低频率脉冲达数千点, 方向性极强的脉冲点对被测物料表面进行扫描, 当脉冲达到物料表面后, 会产生相应的脉冲回波, 由三个喇叭口天线接收, 声波信号转换成电信号。处理系统可以监测到每个脉冲回波的距离、时间和方向, 处理系统采样和分析所有接收到的脉冲回波信号, 精准的反应物料体积、物位和质量等数据, 然后通过一些算法把这些数据结合在一起, 产生物料的三维图像, 通过通信技术传输到上微机上进行显示。还可以认为输入数据, 去除料仓壁和内梁等对测量结果的影响。

2 系统组成与硬件电路设计

2.1 系统的组成

3D物位扫描仪系统由电源、物位扫描器、多扫描控制器和特殊的软件等组成。

2.1.1 3D物位扫描仪和多扫描控制器的供电电源均采用DC24V。

2.1.2 3D物位扫描仪由单片系统、三个喇叭天线、显示系统和通讯系统组层。单片系统控制三个喇叭天线按照一定顺序循环的发射7KHz、4.5KHz和2.5KHz三个频率的声波, 然后再由三个喇叭天线接收脉冲回波, 单片系统会依据脉冲回波的频率, 时间和方向计算物料的高度。3D物位扫描仪可以通过扫描仪上的显示系统进行显示数据, 也可以通过标准的4~20m A通讯系统将测量数据传送到调度室内, 在微机上显示。3D物位扫描仪完全可以在高浓度粉尘的恶劣工况条件下进行工作, 因此要求要对天线进行除尘保护, 现代技术使得天线具有了自清洁功能。在设计扫描仪天线时, 内部应用特殊的高分子聚合物材料, 通过特殊技术处理, 使仪表在正常工作时, 高分子材料会产生一定频率的共振, 从而将黏附在天线上的灰尘清除, 实现自清洁的功能, 免去人工清洁天线的环节, 实现了工业自动化。

2.1.3 特殊管理软件。3D物位扫描仪接收到的回波数据由这些特殊软件实时分析和处理, 描绘出料仓内物料三维模型, 同时可得到由单点测量仪表测得的所有数据, 从而得到物料分布状况、体积和质量等。

2.1.4 多扫描控制器。在测量直径大于15米的储料仓时, 一台3D物位仪表不能完整地测量整个储料仓的物位数据, 需要多台3D物位仪表共同完成测量。多扫描控制器将把多台3D物位扫描仪连接起来, 使用在同一个大型的储料仓上, 并且使多台3D物位仪表协同工作机制, 实现仪表信号传输同步化, 保证各台仪表之间互相不影响。最后, 由某种特别软件将多台仪表测量数据汇总和描绘出储粮仓中物料的分布实况的3D立体图像, 实时记录数据和相关技术参数报表等。

2.2 硬件电路设计

3 D物位扫描仪的硬件设计结构框图如图1所示。

当3D物位扫描仪上电工作时, DSP发出指令通过模数转换对发射电路进行控制发射, 每个天线把发射出的声波各自接收, 通过带通滤波器、放大器、对数放大器和滤波器处理, 最后有A/D采集送入DSP进行数据处理。回波脉冲由每个天线一一对应接收, 系统可以精准的计算到每一个回波脉冲运行的时间、距离和空间方向, 绘制出被测现场的三维图像, 可以在液晶显示窗显示, 也可以通过4~20m A或HART传输, 传输到中控台的显示器上进行显示, 直观的看出仓体中的物料情况, 方便对其的控制和操作, 保证自身和其他设备的正常生产和运行。

3 系统软件设计

软件部分的设计主要完成信号的AD采集并处理, 声波运行时间的计算, 计算并校正声波传输的三维方位, 校正和补偿误差等系统的数据处理、数据显示、数据传输和发射控制。

在软件设计过程中考虑到系统的实时性, 有三个天线采集到的数据尽量保持同步, 采用了高速A/D采集芯片, DSP对采集回来的数据同步处理, 显示, 才能保证3D物位扫描仪测量距离, 体积等准确性和三维图像实时准确性。系统的初始化是系统能够正常运行的关键性一步, 它将对系统的初始状态进行设定, 在开机后, 系统首先要运行初始化程序, 才能确保整个测量系统能正常工作。

参考文献

[1]潘仲明.大量程超声波测距系统研究[D].长沙:国防科技大学, 2006.

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[4]潘仲明.大量程超声波测距系统研究[D].国防科学技术大学, 2006.

[5]杨振, 豆伟.选煤厂粉尘治理实践[J].中州煤炭, 2011 (03) .

篇4：高级扫描技术及原理介绍

摘 要：随着汽车行业快速发展，多数人对于汽车的追求已经不只是代步工具，人们追求更多的是整车舒适性和驾驶乐趣。传统手动模式离合器从动盘内部减震效果无法满足人们的追求，双质量飞轮大大改善了发动机动力输出的平稳性及有效改善整车共振带来的噪音。

关键词：双质量飞轮；异响；故障分析

中图分类号： F407.4 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）22-189-2

1 双质量飞轮结构及工作原理

1.1 结构

双质量飞轮是将常规的飞轮质量分成两部分，一部分（主动飞轮）与发动机连接，另一部分（从动飞轮）通过离合器与变速器联接，两级质量之间采用一个或多个具有强阻尼效应的弹簧/阻尼系统进行联接，用于降低NVH，见图一。

双质量飞轮主要零部件及该零部件作用为，见图二：

①轴承：联接主动飞轮及从动飞轮，使其产二者之间可产生相对转动；

②密封片1/2、碗型塞片：密封片密封主飞轮前端面，碗型塞片封堵主飞轮工艺孔，防止液体进入主飞轮导致主飞轮内油脂冲刷，造成飞轮异响；

③阻尼环1/2、膜片弹簧：膜片弹簧为阻尼环提供压力，阻尼环在压紧力作用下产生阻尼；

④减震弹簧：减震弹簧分为H、M、L三级刚度，分别在发动机各工况下组合作用。

1.2 原理

为了降低发动机旋转的不均衡性而造成传动系的扭转振动，传统上在离合器中采用扭转减振器来达到减振目的。但一方面，该扭转减振器无法将整个动力传递系统的固有频率降低到发动机怠速以下，因此在整个发动机运行过程中仍然存在着共振现象；另一方面由于受到扭转减振器弹簧安装半径限制和传递扭矩需要，在实际设计中很难通过降低弹簧刚度来减少扭振，因此在发动机实用转速范围（1000-2000r/min）之间，难以通过降低减振弹簧刚度来得到更大的减振效果。而双质量飞轮将质量一分为二，其中的第二质量（次级质量）能在不增加飞轮的惯性矩的前提下提高传动系的惯性矩，而使共振转速下降到怠速转速以下。也就是说在任何情况下，出现共振转速都在发动机运行的转速范围以外。

2 双质量飞轮优势

受发动机及变速箱自身固有频率影响，其二者之间在一定的发动机转速段产生共振，进而影响整车的NVH性能，图三所示，发动机与变速箱在1200-1600rpm时产生共振，导致变速箱转速波动两急剧上升，在此转速段内，变速箱易产生敲齿异响，整车出现共振等问题，此时我们需通过降低变速箱转速波动量或将该共振区域降低至怠速以下，使其隔离在整车正常工况以外（启动瞬间），图四所示。

3 主要特点

3.1 扭振隔振

双质量飞轮几乎使发动机曲轴的扭振完全与变速箱隔离，尤其能把发动机低速区域内的不均衡性完全过滤掉。这样就给降低怠速转速和使发动机主要运转在低速区提供了可能性，也因此实现了整车燃油经济性的提升和噪音降低。

3.2 变速箱减载

由于双质量飞轮降低了输入轴的不平衡性，因此变速箱由之产生的负荷和应力也随之降低。双质量飞轮几乎完全消除了传统系统中高频变速器的附加扭矩。既然变速器减小了附加载荷，就可以传递较高的静力扭矩。

3.3 曲轴减载

双质量飞轮的初级质量较传统传动系统的飞轮质量小很多，即转动惯量明显降低，同时次级质量对于曲轴的弯曲载荷可以忽略不计，因此双质量飞轮的惯性力矩给曲轴施加的动载荷减少了。

4 常见故障分析

双质量飞轮的常见故障为异响，发声源在发动机与变速器壳体连接处，类似金属敲击声：

①发动机怠速时发出规律的“铛铛”异响；

②发动机启动/熄火前发出急促的“铛铛”异响；

③行驶过程中，急加速、减速发出“唰唰”异响。

故障原因分析：

①主、从动飞轮自由转角过大；正常情况下双质量飞轮主、从动之间有自由间隙一般在6°左右，最高不能超过12°，检查方法：双手转动从动飞轮观察与主动飞轮之间角度，如果明显大于12°说明双质量飞轮内部出现故障，需要进行更换处理，见图五、六。

②双质量飞轮高温后导致内部润滑脂泄露，严重时导致弹簧支架变形，内部弹簧锈蚀，车辆长期涉水导致润滑脂被水冲蚀稀释，飞轮内部弹簧锈蚀、断裂，见图七、八、九。

③进入异物导致飞轮信号齿磕伤出现异响，严重时导致曲轴位置传感器无法采集到发动机转速信号出现启动困难或熄火故障。

5 总结

双质量飞轮在国内起步相对较晚，随着人们的需求不断提升，双质量飞轮很快被国内各汽车厂商所普及，但售后维修方面经验相对欠缺，希望通过双质量飞轮失效分析给读者带来一些经验提升。

参 考 文 献

[1] 吕振华.汽车动力传动系扭振噪声的发生机理及控制方法述评[J].汽车技术，1993.

篇5：高级扫描技术及入侵原理

 

高级扫描技术及入侵原理

 

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篇6：高级扫描技术及原理介绍

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篇7：锐影扫描成像技术原理和应用

关键词：锐影扫描成像技术,CT,对比噪声比,X射线剂量

0 前言

CT技术的发展已经进入了低剂量成像时代。目前CT低剂量成像技术已经覆盖了CT成像的整个影像链,即从病人扫描环节(如自动毫安技术)到图像重建环节(如迭代算法)到图像后处理环节(如4D降噪技术)。但任何一种CT低剂量技术无论在哪个环节发挥作用,其降低、优化剂量的最终实现还是在病人扫描环节。因此,如果有一种CT低剂量技术能够在病人扫描环节实现扫描辐射剂量的最优化降低,则构建了使用各种CT低剂量技术实现整个CT影像链的辐射剂量最优化降低的基础。本文介绍了目前在CT扫描环节较为先进的辐射剂量优化降低技术——锐影扫描成像技术。

与传统的扫描环节的低剂量扫描成像技术——自动管电流调节技术不同,锐影扫描成像技术根据检查目的和受检者的体型大小,首先自动调节对辐射剂量大小影响权重最大的管电压,然后对管电流进行自动调节,从而使得扫描获得的图像在获得最佳图像质量的同时,可以实现辐射剂量的降低。可以说锐影扫描成像技术实现了降低辐射剂量同时提高图像质量。本文在下面将对锐影扫描成像技术的原理和应用进行分别介绍,期待读者能够对这一全新的低剂量扫描成像技术有一了解。

1 锐影扫描成像技术原理

让我们首先了解图像质量和管电压、管电流的关系,见图1。评估CT图像质量的参数有很多,其中比较重要的参数是对比度和噪声。图1A显示在曝光剂量保持一定的前提下,图像的对比度随着管电压的减少而增加,管电压越低,则增强对比度越高,这是因为管电压越低则X射线辐射能量频谱的平均能量越靠近碘元素的k值(33.2 keV)。图像的对比度随着受检者的体型变瘦而增加。图1B则显示在相同的曝光剂量条件下,对于体型较瘦的受检者,随着管电压的减小,图像噪声几乎没有变化,而对于体型较胖的受检者,随着管电压的降低,则图像的噪声变大。从图1A和1B得知,在保持相同的曝光剂量时,降低管电压,图像的对比度增加,噪声几乎不变(受检者体型较瘦)或增加(受检者体型较胖)。增加图像中不同组织、病变的对比度是医生们诊断所期望的,而噪声的增加则是不需要的。因此,为了综合评判图像质量的变化,业界使用对比噪声比(Constrast-Noise Ratio,CNR)这个参数来定量综合评估图像质量的变化。其定义一般为:

图1C则显示在相同的曝光条件下,图像的对比噪声比随着管电压的减少而增加,随着受检者体型的变瘦而增加。同时,根据医学核物理原理我们知道,X射线的辐射剂量和管电流成线性关系,跟管电压的平方成线性关系,即管电压的降低能够降低更多的辐射剂量。比如,在其它曝光条件不变的前提下,管电压从120 kV降低到100 kV时,辐射剂量可以降低48%;降低到70 kV时,则辐射剂量可降低80%。据上所述,如果以保证图像的对比噪声比不变或增加为标准,在尽可能降低管电压的同时,适当增加管电流,则我们可以实现明显降低辐射剂量的同时提高图像质量(对比噪声比)的目的[2~6]。

锐影扫描成像技术依据上述原理,能够根据CT检查目的和受检者的体型自动确定最优化的管电压和管电流,实现最优化降低检查剂量的同时提高图像质量。其工作过程是:(1)首先扫描方案根据检查需求明确检查目的,见图2,然后只需根据一张定位像即可自动确定受检者的体型大小;(2)根据医生预先要求的图像质量水平(预设的k V和m As值,或由CT系统自动确定),CT系统根据检查目的和受检者的体型,自动计算出不同管电压下(70 kV,80 kV,100 kV,120 kV和140kV)所需的管电流的基准值和变化曲线,同时计算出CT剂量指数CTDIvol进行比较。然后从低到高依次选择管电压,如果CT的球管系统硬件允许(主要是对管电流大小的要求),则选择最低的管电压进行曝光扫描,否则,选择次低的管电压进行曝光扫描。比如,如果70 kV对应的管电流未超出球管限制,则选择70 kV的管电压进行扫描曝光,如超出球管限制,CT系统则自动考虑次低的80 kV曝光条件进行选择判断,见图3[7,8]。需要强调的一点是在使用锐影扫描成像技术过程中,当管电压变化时,管电流的变化基准值也会随之自动变化,这和传统的自动管电流调节技术不同,传统的自动管电流调节技术不但管电压固定不可变,并且管电流的调节只能在预设的基准值的基础上进行变化,这里预设的基准值是不能够变化的[9,10]。而锐影扫描成像技术不但管电压能够自动调节,管电流的基准值也随着管电压的变化而变化。

锐影扫描成像技术还提供了“Semi”功能,使得医生在期望获得某个kV值时同时无需摸索尝试相应的mA值,CT系统会自动确定最佳mA值,使医生省去了繁琐的计算和对扫描经验的依赖,见图4。锐影扫描成像技术还提供了“Group”功能专门针对多期相或复查的检查,以保证其管电压一致,从而保证不同期相或复查前后的图像CT值具有可比较性,既保证了不同期相或复查的管电压的一致性,同时又降低了剂量。

需要特别指出的是,锐影扫描成像技术中包含了可选的、到目前为止业界唯一的70 kV技术——70 kV超高对比度扫描技术,扩展了管电压的变化选择范围。实现了超高对比度和超低剂量的完美统一。特别适合对瘦体型人群和辐射剂量敏感人群,尤其是儿童。如果以120 kV为比较标准,则体型越瘦的受检者,锐影扫描成像技术的使用可以使得辐射扫描剂量越小,最多可减少60%的辐射剂量,见图5。

70 kV管电压技术之所以能够在CT成像系统中使用,主要得益于西门子5070球管的三个技术优势:

(1)先进的球管电子束控技术。球管阴极的热电子在较低管电压条件下,在传统的电子束控技术(阴极热电子在管电压作用下经过集射罩聚焦后再在偏转线圈的作用下进行方向控制和轰击阳极靶面)下会发散(电子具有相互排斥的属性),从而不能够很好聚焦和产生能够用于图像重建的X射线。而5070球管改进了集射罩和偏转线圈的设计,即使在70 kV的条件下,阴极电子束也能够象在120 kV管电压条件下能够更好的聚焦并产生可用于图像重建的X射线。

(2)5070球管业拥有大热容量性能。在较低管电压模式下,为了确保有足够的X射线光子数产生从而保证图像质量,球管的管电流必须能够在高管电流模式持续工作。而传统的球管受限于热容量的限制,无法实现高管电流模式下的持续工作。而5070球管的业界最大热容量设计能够确保在70 kV管电压模式下球管能够在高管电流条件下持续工作。

(3)改进的、业界独有的全球管油冷技术。5070球管的业界独有的全球管油冷技术较西门子之前的零兆球管有了较大的改进,提高67%的球管热容量,达到50M热容量。

70 kV管电压技术已经经过了中国SFDA认证和美国的FDA认证,可以根据检查类型和检查目的应用于临床实践。基于70 kV管电压技术具有的超高对比成像和超低剂量扫描的特点,相关的科研文献已有发表[11]。虽然70 kV管电压产生的X射线辐射能量频谱与120 kV管电压产生的X射线辐射能量频谱比较,射线的平均能量减小,但是70kV管电压产生的X射线并不会导致人体实际接受的辐射剂量增加,主要有以下三个原因:

(1)CT的X射线与人体作用时主要是康普顿效应为主,在70~140 kV管电压范围内变化时,仍然是康普顿效应为主。随着管电压的下降,确实X射线与人体反应的光电效应比例有所增加,但是总体上看仍然是康普顿效应为主,光电效应的增加比例是很小的,这与普放软组织成像中的光电效应为主是不同的。而医用诊断用X射线的生物损伤主要是光电效应导致的,而不是康普顿效应。

(2)X射线辐射剂量的变化和kV的变化的平方是线性关系,即kV的下降会导致辐射剂量的明显下降。管电压从120 kV下降到70 kV,辐射剂量可下降80%,而从80 kV下降到70 kV,辐射剂量可下降30%。

(3)CT的X射线辐射能量频谱中能量低于30 keV的软X射线部分,即会和人体发生光电效应的软射线部分都已经在球管处过滤掉了。

综合上述三个原因,可知使用70 kV管电压技术可以明显减少受检者接受的辐射剂量。

综上原理介绍,锐影扫描成像技术具有的根据CT检查目的和受检者的体型尺寸自动选择最佳kV和mA值,及独有的可选70 kV管电压技术,能够确保在获取最佳图像质量的同时降低辐射剂量。

2 锐影扫描成像技术的应用

锐影扫描成像技术的应用主要体现在两个方面:一是优化降低了受检者的检查辐射剂量;二是同时可以获取最佳对比度的CT图像质量,有利于医生诊断过程中对病变的检出和鉴别诊断。使用了锐影扫描成像技术的头部CTA图像,在相同的VRT显示条件下,血管显示得更亮,远端的细小血管显示得更多,见图6,同时辐射剂量可以下降58%。

A常规CT成像技术B锐影扫描成像技术

在使用同一浓度的350 mg/mL造影剂时,在相同的注射速率和注射总量条件下,锐影扫描的70 kV与传统的80 kV扫描技术图像对比,见图7。锐影扫描成像技术具有更低的辐射剂量的同时使得图像的对比度增加57.3%,CT值可高达818.7 HU。

一位乳腺癌患者术后分别采用上述的两种方式复查的腹部图像,见图8。与常规CT扫描技术相比,锐影扫描成像技术可以将图像的对比噪声比提高230%,非常有利于对微小病灶的检出;或可以在保证CT图像质量相同的条件下降低60%的辐射剂量。

综上所述,锐影扫描成像技术的问世和使用(尤其是70 kV-超高对比度扫描技术可以应用于临床检查)使得CT检查的辐射剂量优化个性化制定水平向前前进了一大步,极大地降低了广大的CT受检者和放射科医务工作者所接受的X射线辐射剂量水平的同时又提高了图像质量。同时还可以知道,使用锐影扫描成像技术同时也可以减少造影剂的使用量、浓度和注射速率,从而降低使用造影剂的风险。

参考文献

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篇8：高级扫描技术及原理介绍

1 CAST原理

CAST使用了一种超声波声纳技术,用一个可旋转的换能器发射高频声脉冲,对井眼表面进行360°扫描。换能器在线路的控制下既发射又接收脉冲,记录反射回的脉冲幅度和往返时间,这些数据经处理后产生直观可见的井眼图片。即使不熟悉成像的解释人员也能直观地识别出多种信息,了解钻井过程中井壁表面情况和许多重要地质资料。

由于物质声阻抗的不同,使返回的能量在幅度上产生差异,声阻抗愈高,返回的能量就愈大,在图像显示就亮(白),反之就变灰暗(黑)。由于井眼的凹凸不平或裂缝等造成发射器与井臂之间距离的变化,使传播时间发生变化,因此,在记录过程中传播时间越短,反映在时间幅度曲线上就越白,反之就变灰暗(黑)。因此,我们用幅度和时间曲线进行对比分析,可直观判断地层的溶洞、裂缝等。

CAST用于套管井(C.H)和裸眼井(O.H)测井,并具有一定的探测深度,可工作模式有2种:成像模式、套管井模式。成像模式提供裸眼或套管的声成像,记录传播时间和幅度2个测量值。扫描头旋转一圈换能器发射200次(完成一个扫描周期)。套管井模式提供套管厚度和水泥评价,记录回声脉冲有2部分,一种是井内流体与套管内壁(第一介面)的反射波,另一部分是后续波,它是套管第二介面产生的回声(称为共振)。发射速率为100 shots/scan,由于需要时间计算套管厚度,因此扫描速度比裸眼井慢,而且转1圈发射20次,所以要转5圈才能完成一个扫描周期(20 shots/rev)。

2 CAST模型

如果不熟悉CAST,则可以通过对各种模型的分析来认识CAST。首先在分析模型时我们做一些假设:①CAST扫描头是固定不动的;②传感器发射声信号时通过一种普通的泥浆流体。

2.1 模型1:单块高声阻抗板没有孔或空隙(见图1)

注:能量的大小取决于流体与靶的声阻抗。

传感器发射一个声脉冲,这个脉冲经过流体后击中靶,由于靶的声阻抗与流体明显不同,声波的大部分能量由靶的表面反射回来,仅有极少残余能量渗入靶内。对靶的规定:平滑、垂直。这使传感器发射声脉冲及回波的路径相同,同时传感器在发射声脉冲之后转换为接收声脉冲。当反射回来的峰能量击中传感器时,仪器中的电子线路对幅度和时间进行计算。换能器有一定的聚焦能力,发射程度取决于距离。幅度(AMP)——因为靶具有很高的声阻抗,所以返回的能量多,这对于测量没有困难。传播时间(TT)——从开始发射到最大幅度返回到传感器的时间。

实际测井中最理想的情况是井内充满流体,地层均匀无裂缝并且仪器居中。利用不同的岩层有不同的声反射特性,可得到每一薄层的清晰成像。由于泥岩具有较低的声阻抗和电阻率,因此成像总显示低幅度和长传播时间,反映在图像上也就是暗色阴影。

2.2 模型2:单块高声阻抗板,带有一小孔,孔底为平底(见图2)

注:能量的大小取决于流体与靶的声阻抗。

声脉冲一部分从外边反射,一部分从孔底反射,所以出现两个峰。

幅度——孔的尺寸小于声波聚焦尺寸,幅度与孔的外边成比例,孔底的回波能量少于孔外能量。

时间——不显示孔底部的时间,孔底部幅度到达时间不作计算用。

这与模型1相比又多了一个反射面——孔底面,由于第二个面比第一面距发射源较远,因此能量小于第一能量。同时由于小孔的影响,造成第一个能量的幅度略有损失,但没有改变传播的时间。在实际测井中,这种情况往往发生在井眼粗糟或有凹痕的表面。

2.3 模型3:单块高声阻抗板,带有一大孔,孔底为平底(见图3)

注:大部分能量集中在孔外。

幅度——孔的尺寸略大于声波聚焦尺寸,幅度与孔的底边成正比,孔底的回波能量大于孔外能量。时间——不显示孔外的时间。这与模型2相比,由于孔内面积大于孔外四周面积,因此从孔底反射回的能量较大。这时我们忽略从孔的四周反射回的能量,以及短的时间和衰减。这种模型在实际推测中有一定的困难,通常采用近似法。

2.4 模型4:第一介面为低声阻抗,第二介面为高声阻抗(见图4)

这是两块声阻抗不同的板耦合在一起,第一块板虽然距离较近,但由于声阻抗低,所以回波弱,当继续到高声阻抗板时,由于两板存在较大的声阻抗差,使第二介面反射较大的能量,即使在返回途中也有些损失,仍产生较高的幅度反射,因此它作为优先靶,而第一介面反射的能量在CAST看不到。幅度——高声阻抗靶能量反射好,但经低声阻抗时损失一部分。时间——由于远的高声阻抗靶回波能量大,传播时间由它而定。这个模型在实际中近似渗透性地层上覆盖着泥饼。

3 衰减因素(见图5)

有6种衰减因素影响幅度和传播时间的测量:①频率;②流体衰减;③换能器到目的层的距离;④目的层的表面结构;⑤目的层的角度;⑥声阻抗差。

(1)频率——换能器的形状、频率以及目的层的距离决定声波束光斑的大小。尺寸越小,频率越高,则光斑越小。但是,尺寸越小,功率就越小;频率越高,声衰减越大。泥浆引起的声衰减会降低信号分辨率,要求工作频率尽可能低;但降低频率又会对测量结果产生不利因素。因此,CAST选择1.31英寸直径,工作频率为380 kHz的换能器。

(2)流体衰减——不同比重的泥浆具有不同的衰减率,泥浆比重越大,衰减越大。CAST要求在裸眼井中,水基泥浆比重1.6 g/cc (max);在套管井,油基泥浆比重1.2 g/cc (max)。

(3)换能器到目的层的距离——距离越长,衰减越大。

(4)目的层的表面结构——不同类型的岩石具有不同的表面结构,我们可以利用这一特性来划分不同的岩性。钻井过程会形成非自然的表面结构,如图6、图7就表明井壁表面的损坏是由钻井和测井过程造成的。在这种实例中可以看出“副作用”造成的结果。

(5)目的层的角度——声波束与目的层倾角的关系决定了返回到换能器能量的大小,波束与井臂形成不正规的角度通常有2种情况:①井眼偏心,②扫描头偏心。如图8,在椭圆形的井中,可以看到垂直与井壁的能量几乎全部返回到换能器上,而与井壁产生夹角的地方能量就无法汇集到换能器上。

(6)声阻抗差——声阻抗被定义为介质的密度和纵波波速的乘积(Z=P×V),如果2种介质的阻抗接近(Z1=Z2),其反射率为0。即在界面上提供一个好的“声耦合”,这在泥浆与一个非常软的泥岩层界面是一个耦合好的例子。如果Z2>Z1,反射率高,这发生在泥浆与硬岩石界面,高阻抗差所返回的能量有很高的幅度。

4 CAST的具体应用

CAST可以进行裂缝的探测、溶洞的探测、地层均匀性的识别、薄层的发现、倾角的确定、井径的绘制和套管的检查。

4.1 裂缝的探测

CAST测井可记录井壁360°扫描的图像,可显示裂缝和其他可见特征的关系。由于裂缝本身和岩层之间存在基本的声阻抗差,如果裂缝是渗透的,而岩石骨架是不渗透的,在裂缝上将形成泥饼,在成像上就会出现低的或没有反射的黑色像素,与岩石反射的亮灰色的像素并列在一起。

4.2 溶洞的探测

溶洞的识别很像裂缝的识别过程,首先,解释人员在振幅曲线上识别候选溶洞,与围岩相比它可能显示暗灰色的阴影。其次,必须在传播时间成像上对应的地方看传播时间是否增加,如果发现传播时间成像的对应区域时间增加了,就存在溶洞。如果传播时间没有增加,这个对应的地方可能是具有低声阻抗的其他岩石。

4.3 层理特征的考察

CAST成像可以详细地考察层理特征,CAST具有很好的垂直分辨率和有规律的侧面采样,可进行有效的薄层解释。当然,用CAST识别薄层要预想不同的岩层显示不同声反射,以得到每个薄层的清晰成像。通常,与其他类型的岩石相比,泥岩具有较低的声阻抗,而且有较低的电阻率,这就是泥岩的CAST成像总是显示低振幅和较长传播时间的原因。

4.4 倾角的确定

为了从CAST图像求出地层倾角的大小和方向,必须找出以下各量:①正弦曲线的最小值(最低点);②正弦曲线的最大值(最高点);③最大值与最小值之间的垂直位移(△h);④通过此区间的井眼直径(d);⑤最小值的方位。倾角大小的数学表达式是:倾角值=arctg (△h/d)。

4.5 井径曲线

传播时间是泥浆传播速度和距离的函数。如果我们知道井内泥浆的传播速度,就可以计算目的层的距离。在CAST仪器中有一个泥浆传感器,通过已知距离,向流体发射固定频率的声波,击中靶后记录往返时间,因此可测出泥浆速度及算出井径和套管的椭圆性。

4.6 套管的检查

通过对振幅和传播时间的测量,可观察套管的变形和腐蚀情况,利用套管内、外壁的2次回声,可计算出套管的厚度。而第二介面的反射幅度,可以很容易反映出套管周围水泥胶结情况。

5 结语

CAST即环周声波扫描测井仪,它的特色是暴露式聚焦的换能器和数字化记录。在测井后的处理中,数据不仅仅可以和整个岩心比较,而且也可以和六臂地层倾角测井比较,这种以井壁360°扫描的图像显示出我们看不到的地层特征,把地层的描述能力提高到一个新水平。

参考文献

[1]HALLIBURTON.CAST FIELD OPERATION MANUAL[M]. 1996.

篇9：高级扫描技术及原理介绍

计算机X线摄影(computer radiography,CR)是一种X线数字化扫描技术,具有图像清晰、诊断准确率高和兼容影像归档和通信系统等特点,在医疗单位的使用十分普遍。我院使用爱克发多槽扫描仪近10 a,此类机型的市场占有率较高,使用效果好。 现将此仪器基本原理、工作流程、常见故障分析判断及检修方法介绍如下,供同行参考。

1爱克发多槽扫描仪的基本原理

CR是以IP板作为影像介质和载体的[1],可以采取与常规X线摄影一致的投照方法。IP板的位置与传统普通摄影的X线胶片在X线机的位置相同,在X线对患者投照的同时,IP板记录下X线的影像信息,在经过扫描仪的读取和后处理工作站的处理后, 即可获得数字化的X线影像信号[2]。CR由IP板、扫描仪、打号工作站和后处理工作站组成。扫描仪是CR的重要组成部分,如果出现故障,将会导致整个CR系统无法正常工作。扫描仪是一个集机械、电子以及计算机软件高度集成的机电数字化产品[3],其机电设计非常复杂,这也给维修带来了很多困难,因此,学习和掌握扫描原理对故障的分析和检修非常重要。CR扫描仪的作用是将IP板中存储的影像信息以及暗盒(Cassette)上记录模块中的患者资料读取出来,它由射频读取器、激光器、光电倍增管、放大器、A/D转换器、影像处理单元和输出接口等组成。 当IP板传送单元均匀移动时,激光器发出的激光对移动的IP板进行垂直方向均匀的扫描,IP板中化合物晶体中原子的电子在X线照射后吸收了X线的能量向高一层的轨道跃变,吸收的能量与穿透患者身体减弱的X线的能量成正比[4]。在激光束的作用下晶体原子的电子以荧光的形式释放能量回到原来的较低轨道,该荧光被扫描器采集,并通过光纤导入光电倍增管,由此转化为相对应的电信号,再经过电子放大器放大后传给A/D转换器转换为数字信号, 即可被用于数字图像处理。

2CR扫描仪常见故障分析与排除

2.1故障一

2.1.1故障现象

部分Cassette放入扫描仪的输入缓冲器单元后,同步带上的推手推动Cassette进入扫描仪入口大约1/2时停止不前,几秒钟后,同步带上的推手退回到原始的位置,机器发出报警声,故障红灯闪烁,屏幕上显示“Error:service 22D42”。取出IP板,重启扫描仪,声光报警消失,机器处于正常待机状态。

2.1.2故障分析

询问放射科CR扫描仪操作人员得知,有两三块IP板在扫描仪读取时会出现类似故障。操作人员把这几块IP板都做了标记,任意拿一块有标记的IP板放入扫描仪后故障就会出现,通过扫描仪小键盘上的按键进入扫描仪的故障解释菜单,22D42的解释是:Error Cassette。根据扫描仪的基本原理,报故障时的IP板在输入缓冲模块(Input Buffer)的位置是扫描仪正在读取Cassette上的射频记录模块中的患者资料和验证Cassette是否为爱克发多槽扫描仪适用的Cassette。由此,可判断出现故障的原因有2种: (1)扫描仪上的射频天线模块读取射频记录模块中的患者资料出错,射频记录模块损坏;(2)射频天线模块下面的Cassette验证模块损坏或者Cassette上的银点标记损坏。本着先易后难的原则,先对Cassette上的银点标记进行检查。通过与正常的Cassette银点标记比较后发现,出现故障的Cassette银点标记表面凸凹不平,其原因可能是由于北方气候干燥, 银点背面的胶黏性下降出现微小的皱褶。Cassette验证模块是通过光反射来检测银点的,出现皱褶的银点降低了光的反射效率,从而使扫描仪报错。

2.1.3故障排除

Cassette上的银点是类似锡箔的东西,手头没有现成的银点可以更换。观察发现Cassette上的银点类似于香烟盒内的锡箔纸,小心刮掉Cassette上的银点,保证银点的粘贴面平整,把香烟盒内的锡箔纸剪成银点大小的圆形,用胶水粘到Cassette原来的银点位置,胶干后打号放入扫描仪,扫描正常,故障排除。

2.2故障二

2.2.1故障现象

扫描仪在工作中出现报警声,故障红灯闪烁,液晶屏报错:Service Code 22D60。

2.2.2故障分析

通过扫描仪的小 键盘进入 故障解释 菜单 , 22D62的意思为“Cassette jam occurred during output in the output buffer”,即Cassette在从输出缓冲器出来的过程中卡板。打开扫描仪的左侧门,发现Cassette卡在即将进入输出缓冲器的前面。ADC COMPACT PLUS的输出缓冲器可以容纳10块Cassette, 当操作人员比较忙碌时,在输入缓冲器中放入10块Cassette,扫描仪即可自动进行工作,这10块Cassette按顺序扫描完成后从扫描仪逐一退回到输出缓冲器中,叠放在一起。当第2块Cassette扫描完成后退回到输出缓冲器时,第1块Cassette会挡住第2块,这时输出缓冲器会顶起第1块Cassette,让第2块插到第1块的下面。这样最后1块Cassette就会插在倒数第2块的下面,Cassette就叠放在输出缓冲器中了。如果Cassette卡在进入输出缓冲器前面,有3种原因:(1) 输出缓冲器的Cassette数量超过10块,无法容纳多余的Cassette;(2)Cassette在扫描仪传送到输出缓冲器时传送装置出现故障;(3)输出缓冲器不能顶起缓冲器中的最后1块Cassette,扫描仪中的Cassette不能进入缓冲器而报错。打开扫描仪的左侧门,仔细观察缓冲器的顶起Cassette装置,未发现任何问题。扫描仪出现故障时,检查输出缓冲器中的Cassette也没有超过10块。由此,判断是Cassette在进入输出缓冲器的传送装置时出现的故障。 仔细观察后发现,Cassette的传送是靠2根橡胶滚轴卷出来的,其中一根是主动轴,另一根是从动轴。2根滚轴是靠弹簧夹着Cassette的,这样Cassette才能被卷出来。仔细观察后发现拉着2根滚轴的2根弹簧中靠近下面的1根弹簧断裂,造成滚轴与Cassette之间的摩擦力下降,无法将Cassette传送出来。

2.2.3故障排除

找到1根同样粗细的弹簧,截成相同的长度后装在断裂的弹簧的位置,开机后扫描仪可以正常工作,报警不再出现,故障排除。

2.3故障三

2.3.1故障现象

扫描仪故障红灯闪烁,液晶屏报错:Service Code24ABE。

2.3.2故障分析

通过扫描仪液晶屏上的小键盘进入故障代码解释菜单,错误代码24ABE的意思为“IP plate jam in scanner”,即IP板卡在扫描器中。打开扫描仪的2扇门,看到Cassette张开盖子停在Cassette的左边,IP板停在IP Transport Unit Postscan(IP板传输单元后扫描)位置。根据扫描仪的工作原理,此时IP板应该被传送单元抓起后送进张开的Cassette中,然后Cassette闭合后送出扫描仪进入输出缓冲器单元。IP板不能被抓起的原因有2种:(1)真空泵出现故障, 吸盘没有负压,不能吸住IP板,扫描仪在尝试3次后不能抓住IP板;(2)吸盘的橡胶盘面被灰尘污染, 吸盘面不能和IP板紧密贴合,出现漏气,无法形成需要的负压值,从而不能吸起IP板。仔细查看2个吸盘,发现它们不在一个平面上,里面的吸盘盘面基本和弯曲的IP板面平行,靠近外面的吸盘盘面与IP板不平行,由于2个吸盘的不平行,无法将IP板吸住托起。

2.3.3故障排除

把外面的吸盘调整到与里面的吸盘在同一个平面上,开机自检,扫描Cassette正常,故障排除。

3小结