JP2002228639A - レーザー超音波検査装置及びレーザー超音波検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波発生用及び超音波検出用のレーザービ
ームを検査対象の表面上で走査させるタイプのレーザー
超音波検査装置及びレーザー超音波検査方法において、
欠陥検出の感度を向上させる。 【解決手段】 本発明ではパルス幅の狭い超音波発生用
レーザー（曲線ａで示す）を、超音波検出用レーザーの
ピーク値近傍で放射するよう、放射タイミングを制御す
る。また、超音波検出用のレーザービーム（曲線ｂで示
す）は、回転チョッパを用いて、要求探傷深さに対応す
る時間幅Ｔの間だけ検査対象に照射し、それ以外の時間
はビームを遮断して検査対象への照射を抑止する。これ
により、超音波発生用のレーザービームが照射される前
に検査対象の照射位置の温度が上昇しているのを防止で
きる。その結果、超音波を効率よく発生させることがで
き、欠陥に起因する超音波のエコーの検出感度が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象内部の欠
陥を、非破壊かつ非接触で検出することができるレーザ
ー超音波検査装置及びレーザー超音波検査方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】各種材料の内部欠陥等を非破壊で、か
つ、検査対象に非接触で検出する方法として、次のよう
なレーザー超音波法が知られている。まず、検査対象の
表面にレーザービームを照射し、検査対象の表面又は内
部に超音波を励起させる。この超音波が検査対象を伝播
する過程で欠陥に当たると、そこで超音波のエコーが発
生する。検査対象には、超音波発生用のレーザービーム
とは別に、超音波検出用のレーザービームを照射する。
この照射部位に欠陥からのエコーが到達すると、その表
面には超音波振動が生じるので、レーザービームの反射
波はドップラーシフトを受け、その光周波数が変位す
る。この光周波数の変位を、例えばファブリ・ペロー干
渉計で透過光強度の変位に変換し、光検出器に入射させ
る。その結果、検査対象内部の欠陥は、光検出器の出力
信号の変化として検出することが可能となる。

【０００３】なお、レーザー超音波法に関しては、中野
英俊著『実用化に近づいたレーザ超音波探傷技術』（日
本設備管理学会誌第８巻第２(1996)）に、一般的な説明
がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波発生
用のレーザービームと超音波検出用のレーザービームを
検査対象の表面上で走査させる構成のレーザー超音波装
置の場合、レーザー光源の出力が同じだとすると、検査
対象の寸法が大きくなるほど欠陥検出感度が低下する。
さらに、検査対象が、例えば鉄鋼製造プロセスの中間生
成物であるスラブのように高温の場合には、レーザービ
ームを所定位置に照射するための光学要素が熱の影響を
受けないよう、検査対象から十分に離間させる必要があ
るが、その場合にも、検査対象からの距離が大きくなる
ほど、感度が低下する。また、超音波発生を有効に行う
ためには数ｍｍ直径の照射スポット径にレーザービーム
を集光制御しなければならず、かつ検査対象物全面にわ
たってそれを達成するためには、光学要素類を検査対象
から数ｍ以上離して設置する必要があり、検出用光の拡
散の影響により検出感度が低下する。

【０００５】本発明は、このような技術的背景のもとで
なされたものであり、その目的は、超音波発生用及び超
音波検出用のレーザービームを検査対象の表面上で走査
させるタイプのレーザー超音波検査装置及びレーザー超
音波検査方法において、欠陥検出の感度を向上させるこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載の発明であるレーザー超音波検査装置
は、検査対象内に超音波を発生させるためのパルス状の
第一のレーザービームを放射する第一のレーザー光源
と、検査対象内を伝播した超音波エコーを検出するため
の第二のレーザービームを放射するレーザー光源であっ
て、第一のレーザービームのパルス幅より長い期間継続
して発振する第二のレーザー光源と、前記検査対象に照
射される第二のレーザービームを一時的に遮断して、前
記検査対象に対する第二のレーザービームの照射状態と
遮断状態とを定期的に繰り返すようにするチョップ手段
と、第二のレーザービームが検査対象で反射されるとき
に前記超音波エコーに起因して生じる光周波数の変位を
検出する光周波数変位検出手段と、ミラーの反復回転に
より、当該ミラーで反射した第一及び第二のレーザービ
ームを検査対象の所定の走査範囲において走査させると
ともに、検査対象で反射された第二のレーザービームの
反射光を前記ミラーで反射して前記光周波数変位検出手
段へ導くビーム走査手段と、前記チョップ手段による第
二のレーザービームの照射開始タイミング及び照射時
間、並びに第一のレーザービームの放射タイミングを制
御する制御手段とを具備し、第二のレーザービームの前
記照射時間を要求探傷深さに対応させ、かつ、第二のレ
ーザービームの遮断後の照射開始タイミングを、第一の
レーザービームの放射タイミングと同時又は第一のレー
ザービームの放射タイミングの直前となるようにしたこ
とを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のレ
ーザー超音波検査装置において、前記チョップ手段は、
回転チョッパであることを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のレーザー超音波検査装置において、前記検査対象は
スラブであり、少なくとも前記ビーム走査手段は、検査
上スラブからの熱による影響を受けない距離だけ、前記
スラブから離間させて配置してあることを特徴とする。

【０００９】請求項４記載の発明は、ビーム走査手段の
ミラーの反復回転により、当該ミラーで反射した第一及
び第二のレーザービームを検査対象の所定の走査範囲に
おいて走査させ、第一のレーザービームによって検査対
象に超音波を発生させ、第二のレーザービームが検査対
象から反射されるときに超音波振動によって受ける光周
波数の変化に基づいて検査対象内部の欠陥を検出するレ
ーザー超音波検査方法において、前記検査対象に照射さ
れる第二のレーザービームを一時的に遮断して、前記検
査対象に対する第二のレーザービームの照射状態と遮断
状態とを定期的に繰り返すようにし、第二のレーザービ
ームの照射開始タイミング及び照射時間、並びに第一の
レーザービームの放射タイミングを制御して、第二のレ
ーザービームの照射時間を要求探傷深さに対応させ、か
つ、第二のレーザービームの遮断後の照射開始タイミン
グを第一のレーザービームの放射タイミングと同時又は
第一のレーザービームの放射タイミングの直前となるよ
うにしたことを特徴とする。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項４記載のレ
ーザー超音波検査方法において、前記検査対象はスラブ
であり、少なくとも前記ビーム走査手段は、検査上スラ
ブからの熱による影響を受けない距離だけ、前記スラブ
から離間させて配置してあることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
実施の一形態について説明する。

【００１２】図１は、本実施形態に係るレーザー超音波
検査装置の全体構成を概略的に示した図である。図１に
おいて、検査対象となる鋼材３０として、ここでは鉄鋼
製造工程の中間生成物であるスラブや厚板を想定してい
る。鋼材３０は、図１の紙面と垂直に裏から表に向かう
方向に、一例として毎分数ｍ〜数１０ｍの定速で搬送さ
れる。鋼材３０の寸法は、一例として幅２０００ｍｍで
ある。

【００１３】超音波発生用レーザー１０は、鋼材３０内
に超音波を励起させるためのレーザー光源である。超音
波発生用レーザー１０としては、たとえばＹＡＧレーザ
ーやＣＯ₂レーザーなどの高エネルギーパルスレーザー
を使用する。超音波検出用レーザー１１は、超音波発生
用レーザー１０の照射によって鋼材３０内に発生し、鋼
材３０内を伝播してきた超音波を検出するためのレーザ
ー光源である。超音波検出用レーザー１１は、後述の欠
陥検出の原理から単一波長であることが重要であり、こ
の条件が満たされれば、パルスレーザーでも連続発振
（ＣＷ）レーザーでもよいが、ここでは後述の理由か
ら、高出力のパルスレーザーを使用する場合を想定す
る。

【００１４】超音波発生用レーザー１０から放射された
レーザービーム２０は、ハーフミラー１２を透過し、ミ
ラー１３の中央に設けられた穴開き部分を通過して、ガ
ルバノミラー１４に入射する。一方、超音波検出用レー
ザー１１から放射されたレーザービーム２１は、ハーフ
ミラー１２において反射され、ミラー１３の穴開き部分
を通過して、ガルバノミラー１４に入射する。各光学要
素の位置や設置角度は、ハーフミラー１２以降の経路に
おいてビーム２０とビーム２１の光軸が一致するように
調整されている。

【００１５】なお、超音波検出用レーザー１１の射出口
前方には、回転チョッパ２５が設けられている。回転チ
ョッパ２５は、特許請求の範囲に記載した「チョップ手
段」の一例で、後述のように、超音波検出用レーザー１
１から放射されるレーザービーム２１を一時的に遮断す
る。これにより、鋼材３０に対するレーザービーム２１
の照射状態と遮断状態とを定期的に繰り返すようにす
る。

【００１６】ガルバノミラー１４には、周知のように駆
動部が設けられており、外部から与えられる信号に従っ
て、紙面に垂直な直線を軸として、図１に示したミラー
面をある角度範囲内で周期的に反復回転させることがで
きる。この反復回転する角度範囲と回転周期は、外部か
ら与える電気的な信号によって制御することができる。
予め分かっているビーム２０及び２１のガルバノミラー
１４への入射角及びガルバノミラー１４と鋼材３０との
相対位置に基づいて、ガルバノミラー１４の反復回転の
角度範囲を適切に制御すれば、鋼材３０の表面上におい
て、ビーム２０及び２１を幅方向（図１の左右方向）の
ほぼ全体にわたってスキャン（走査）させることができ
る。

【００１７】超音波発生用レーザー１０から放射された
レーザービーム２０が鋼材３０の表面に照射されると、
この点には熱的応力又は蒸発反力によって超音波が発生
する。この超音波は鋼材３０の内部を伝播するが、この
伝播経路に内部欠陥が存在すると、超音波はこの内部欠
陥で反射・散乱され、エコーとして表面に戻る。鋼材３
０の表面には、超音波発生用レーザー１０からのビーム
２０の他に、前述のように超音波検出用レーザー１１か
らのビーム２１が照射されている。鋼材３０の表面は粗
面であるため、このビーム２１は鋼材３０の表面におい
てほぼ等方的に散乱される。超音波エコーが戻ってきた
部分にレーザービーム２１が照射されていると、その散
乱光は、表面の超音波振動に起因するドップラーシフト
を受けて光周波数が変化する。

【００１８】図１のレーザー超音波装置では、ガルバノ
ミラー１４のミラー面として、直径が２００ｍｍの円形
のものを使用する。鋼材３０の表面で散乱されたレーザ
ービーム２１のうち、照射点を頂点としガルバノミラー
１４のミラー面を見込む立体角の内側に含まれる散乱光
は、このミラー面で反射され、さらにミラー１３によっ
て反射されたのち、ファブリ・ペロー干渉計１５に入射
する。

【００１９】ファブリ・ペロー干渉計１５は、入射した
光の光周波数と透過する光の強度との間に、図２の曲線
で示すような関係がある。図２において、横軸は入射す
る光の光周波数νを、縦軸は透過光強度Ｉを示してい
る。図２に示すように、ファブリ・ペロー干渉計１５の
透過光強度Ｉは、特定の光周波数において急峻なピーク
を示すが、ピークの前後では速やかに低下する。このピ
ークを示す光周波数は、ファブリ・ペロー干渉計１５の
共振器長を調節することによって変えることができる。
そこで、図２に示す曲線の傾きが最大となる光周波数
（たとえば図２のＡ点）が、ちょうどレーザービーム２
１の光周波数と一致するよう予め共振器長が調節されて
いれば、光周波数の僅かな変化±Δνを、相対的に大き
な透過光強度の変化±ΔＩに変換することができる。

【００２０】内部欠陥によって反射された超音波エコー
が鋼材３０の表面に戻ると、表面の超音波振動に起因し
て、レーザービーム２１の散乱光はドップラーシフトを
受け、光周波数が±Δνだけ変化する。この光周波数の
変化は、ファブリ・ペロー干渉計１５の透過光強度の変
化±ΔＩとなって現れる。透過光強度は、光検出器１６
を用いて電気信号に変換されるので、鋼材３０内の内部
欠陥に起因する超音波エコーは、最終的には電気的な信
号として捉えられる。この信号は、例えばオシロスコー
プ１７に表示され、必要に応じて波形が記録される。ま
た、この信号をＡ／Ｄ変換し、そのデータをパーソナル
コンピュータなどによりディジタル的に処理してもよ
い。

【００２１】超音波エコーが検出されたときは、ビーム
２１の照射位置と、検出タイミングと、予め分かってい
る鋼材３０の音速から、その欠陥の位置を計算で求める
ことができる。すなわち、鋼材の比較的浅い部分に関し
て、非破壊・非接触で検査対象の内部欠陥を検出し、か
つ、その位置を特定することが可能となる。

【００２２】図３は、鋼材３０を上から見た平面図であ
り、レーザービーム２０及び２１を鋼材３０の幅方向に
スキャンさせたときに、鋼材３０上でどういう点が検査
されるかを示している。前述のように、ガルバノミラー
１４のミラー面は図１の紙面に垂直な直線を軸として反
復回転するが、鋼材３０は図１の紙面と垂直な方向に一
定速度で搬送されるので、鋼材３０上でレーザービーム
２０及び２１がスキャンされる経路は、図１に破線４０
で示すように、鋼材３０の幅方向からやや傾いた直線と
なる。ただし、破線４０は実際のスキャン経路よりも傾
きをやや誇張して描いている。図３において、多数の黒
丸４１は、レーザービーム２０及び２１が照射される点
を示している。このようにレーザービーム２０及び２１
は、一定間隔で飛び飛びの位置に照射される。ただし、
図３では、黒丸４１同士の間隔を、実際にレーザービー
ムが照射される位置間隔よりも広く示している。

【００２３】ところで、レーザー超音波装置は、図１に
示すように、超音波の発生・検出のいずれについても検
査対象に非接触で行うことができるという利点がある
が、さらに、スラブのように非常に高温の鋼材３０を検
査対象とする場合には、レンズやミラーなどの光学要素
が熱による影響を受けないようにするために、装置全体
を検査対象から数ｍ程度以上離したいという要請があ
る。また、超音波発生を有効に行うためには数ｍｍ直径
の照射スポット径にレーザービームを集光制御しなけれ
ばならず、かつ検査対象物全面にわたってそれを達成す
るためには、光学要素類を検査対象から数ｍ以上離して
設置しなければならない場合がある。

【００２４】一方、前述のように、レーザービーム２１
の散乱光のうち、内部欠陥の検出に寄与するのは照射点
からガルバノミラー１４のミラー面を見込む立体各の内
側に含まれる散乱光であるが、この立体角は検査対象か
ら離れるに従って小さくなる。このためガルバノミラー
１４を鋼材３０から離す距離が大きくなるほど、欠陥検
出感度は低下する。もっとも、ガルバノミラー１４のミ
ラー面を大きくすればそれだけ捕らえられる散乱光の光
量は増えるが、ミラー面が直径２００ｍｍを超える程度
に大きくなると、幅２０００ｍｍの鋼材３０の全幅をカ
バーするような大きな角度で、高速（例えば１秒間に１
５往復）かつ安定した周期で反復回転させることは難し
くなる。

【００２５】このため、ガルバノミラー１４を鋼材３０
から数ｍ程度離すと、もともと検出感度が低い場所で
は、鋼材３０の表面近くに内部欠陥が存在しても、それ
を捉えることができないことが考えられる。このため、
超音波検出用レーザー１１として、ここではピーク出力
がキロワット（ＫＷ）レベルに近い高出力のパルスレー
ザーを使用する場合が考えられる。

【００２６】図４は、横軸に時間、縦軸にレーザービー
ムの振幅（単位「ｍＶ」）をとって、超音波発生用レー
ザー１０からのレーザービーム２０と超音波検出用レー
ザー１１からのレーザービーム２１とが、時間的にどの
ような関係にあるかを示した図である。同図中、曲線ａ
はレーザービーム２０の振幅変化の様子を、曲線ｂはレ
ーザービーム２１の振幅変化の様子を示している。前述
のように、二つのレーザー１０、１１はいずれもパルス
レーザーではあるが、両レーザーのパルス幅は、図４に
示すように大きく異なる。

【００２７】超音波発生用レーザー１０としては、曲線
ａに示すような、パルス幅が１０ナノ秒から数十ナノ秒
程度ものを使用する。このように極めてパルス幅の小さ
いパルスレーザーを使用するのは、検査対象内に発生す
る超音波の強度がレーザー強度の時間的変化量にほぼ比
例して大きくなることから、強度変化を急峻にして発生
する超音波の強度を高めるためである。このようにする
と、レーザービーム２０が照射された部分の温度が瞬間
的に上昇し、これによる局所的かつ急激な堆積の膨張に
よって、効率よく超音波を発生させることができる。

【００２８】一方、超音波検出用レーザー１１のパルス
は、超音波発生用レーザー１０ほど急峻である必要はな
く、通常は、曲線ｂに示すような、パルス幅が５０マイ
クロ秒程度のものを使用すればよい。超音波検出用レー
ザー１１の強度（振幅）は、図４の曲線ｂのように、曲
線ａに比べるとなだらかに変化するが、探傷感度の低下
を防ぐには、図４に示すように超音波発生用レーザーを
照射するタイミング（曲線ａが立ち上がるタイミング）
を、曲線ｂのピーク位置の近傍にくるようにする必要が
ある。

【００２９】なお、超音波発生用レーザー１０と超音波
検出用レーザー１１は、図３との関連で述べたように、
ガルバノミラー１４によって検査対象の表面を走査して
いるが、図４の時間軸のスケールは、両レーザービーム
の走査速度に比べると十分に短いので、図４の時間軸の
スケールで考える場合には、近似的に走査速度を無視
し、検査対象の表面のある一点（図３に黒丸４１の一
点）にとどまって両ビームが照射されていると考えるこ
とができる。

【００３０】ここでは、検査対象となる鋼材３０とし
て、例えば厚さ２５０ｍｍ程度の場合、鋼材３０の厚さ
がこの程度になると、裏側で反射された超音波エコーの
強度は極めて低くなるので、現状のレーザー超音波装置
の感度ではほとんど検出されない。一方、鋼材３０の表
面から数十ミリメートル程度までの範囲に内部欠陥が存
在すれば、ここで反射又は散乱された超音波エコーは十
分に検出できる。したがって、超音波エコーが観測され
た場合には、鋼材３０の比較的浅い部分に欠陥が存在す
ることが分かる。本明細書では、検査上内部欠陥の有無
の検査が要求される表面からの深さを「要求探傷深さ」
と呼ぶ。

【００３１】要求探傷深さを、一例として５０ｍｍとす
ると、この深さの中に内部欠陥が存在したときに、超音
波発生用レーザー１０からのビーム２０を照射して鋼材
３０内に超音波を発生させてから、この内部欠陥で反射
された超音波エコーが再び表面に戻るまでの時間Ｔは、
計算により求めることができる。スラブ内の音速を６ｍ
ｍ／μｓｅｃとすると、要求探傷深さ５０ｍｍに対応す
る時間幅Ｔは、Ｔ＝２×５０[ｍｍ]／６[ｍｍ／μｓｅ
ｃ]≒１７μｓｅｃとなる。したがって、５０ｍｍの要
求探傷深さの範囲を探傷するためには、少なくとも、超
音波発生用レーザー１０からのビーム２０を照射してか
らこの時間幅Ｔだけ超音波検出用レーザー１１からのビ
ーム２１を照射しておけばよい。図４には、この時間幅
Ｔの一例を示してある。

【００３２】実際には、図４に示すように、超音波検出
用レーザー１１のパルス幅は、時間幅Ｔよりも長いた
め、欠陥検出の感度を高めるためには、一例として、時
間幅Ｔ内におけるレーザービーム２１のエネルギーの時
間積分値が最大となるように決める。このようにする
と、曲線ｂのピークは、図４に示すように、時間幅Ｔの
中に含まれるようになる。しかし、図４のように、時間
幅Ｔの開始時点に超音波発生用レーザーの放射タイミン
グ（曲線ａの立ち上がりタイミング）を合わせると、鋼
材３０の表面には、超音波発生用レーザー１０からのレ
ーザービーム２０が照射される以前から、図４に斜線で
示す部分に対応する超音波検出用のレーザービーム２１
が照射されていることになる。

【００３３】前述のように、超音波発生用レーザー１０
は、発生する超音波の強度を高めるために、そのパルス
幅を極めて小さくしてある。しかし、このレーザービー
ム２０の照射前から、図４に斜線で示した部分に対応す
る超音波発検出用のレーザービーム２１が照射されてい
ると、その部分の温度がビーム２０の照射前から局所的
に上昇してしまう。このことは、効率よく超音波を発生
させるために超音波発生用レーザーのパルス幅を狭くし
ていることの効果を相殺し、結果的に超音波発生効率の
低下、ひいては内部欠陥検出の感度の低下につながる。

【００３４】そこで、本実施形態では、図５に示すよう
な円盤状の回転チョッパ２５を用いて、図４に斜線で示
した部分の超音波発検出用レーザーが検査対象表面に照
射されるのを抑止する。回転チョッパ２５には、その縁
周に沿って多数の扇形のスリット２６が形成されてい
る。この回転チョッパ２５は、図１に示すように、超音
波検出用レーザー１１の放射口前面部に設けられ、電気
的に駆動されるモータによって回転する。この回転速度
は、特許請求の範囲に記載した「制御手段」の一例であ
る制御回路１８によって制御される。

【００３５】超音波発検出用のレーザービーム２１は、
スリット２６の部分では回転チョッパ２５を透過して鋼
材３０の表面に達するが、それ以外の部分では回転チョ
ッパ２５に遮られ、その期間は鋼材３０には照射されな
い。スリット２６は扇形をしているので、回転チョッパ
の回転速度が一定の場合、回転チョッパ２５の半径方向
でレーザービーム２１の当たる位置を変えることによっ
て、レーザービーム２１が鋼材３０に照射されている期
間を調節することができる。回転チョッパ２５の半径方
向でレーザービーム２１の当たる位置を適切に調節し
て、鋼材３０への照射時間が、前述の時間幅Ｔとなるよ
うにする。

【００３６】以上のようにして回転チョッパ２５を回転
させるための制御は、制御回路１８によって電子回路的
に行われる。ただし、期間Ｔの終了時刻については、検
査対象の次の照射位置に移行するより十分に前に超音波
発検出用レーザーが遮断されればよく、必ずしも厳密に
決める必要はない。

【００３７】超音波発生用レーザー１０の放射タイミン
グ（曲線ａの立ち上がりタイミング）については、上記
時間幅Ｔの開始時刻と同時か、あるいは時間幅Ｔの開始
後なるべく短い時間のうちに照射されるよう設定する。
言い替えると、超音波検出用のレーザービーム２１の遮
断後の照射開始タイミングを、超音波発生用のレーザー
ビーム２０の放射タイミングと同時又はレーザービーム
２０の放射タイミングの直前となるようにする。もしも
レーザービーム２０の放射タイミングが時間幅Ｔの開始
前だと、この時間差に対応する鋼材３０の表層部分を探
傷できないことになり、一方、時間幅Ｔの開始後しばら
くたってからレーザービーム２０を照射したのでは、図
４の斜線部分をカットしたことによる効果が薄れるから
である。超音波発生用レーザー１０の放射タイミングの
制御も、制御回路１８によって行われる。

【００３８】以上のように、回転チョッパ２５を用い
て、超音波発生用レーザー１０に比べてパルス幅が広い
超音波検出用レーザー１１のビーム２１の裾の部分、特
に超音波発生用レーザー１０が放射される以前の裾の部
分を遮断することによって、超音波検出用のレーザービ
ーム２１の照射による照射位置の温度上昇を防止するこ
とができるので、超音波発生用レーザー１０を放射した
ときに効率よく超音波を発生させることができる。これ
により、内部欠陥の検出感度を向上させることができ
る。

【００３９】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、特許請求の範囲の各請求項の要旨の範囲
内において種々の変更が可能であり、それらも本発明の
技術的範囲に含まれる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チョップ手段等によって超音波検出用の第二のレーザー
ビームを一時的に遮断し、第二のレーザービームの遮断
後の照射開始タイミングを、超音波発生用の第一のレー
ザービームの放射タイミングと同時又は第一のレーザー
ビームの放射タイミングの直前となるようにしたことに
より、第一のレーザービームが検査対象に照射される前
に検査対象の当該部分の温度が第二のレーザービームの
照射によって上昇するのを抑えることができる。これに
より第一のレーザービームによる超音波の発生効率が向
上し、結果として、超音波のエコーによる検査対象内部
の欠陥の検出感度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るレーザー超音波検
査装置の全体構成を概略的に示した図である。

【図２】ファブリ・ペロー干渉計に入射した光の光周波
数と透過する光の強度との関係を示した図である。

【図３】ビーム２０及び２１を鋼材３０の幅方向にスキ
ャンさせたときに、鋼材３０上でどういう点が検査され
るかを示した、鋼材３０の平面図である。

【図４】超音波発生用レーザー１０からのレーザービー
ム２０と超音波検出用レーザー１１からのレーザービー
ム２１とが、時間的にどのような関係にあるかを示した
図である。

【図５】回転チョッパ２５を示した平面図である。

【符号の説明】 １０…超音波発生用レーザー， １１…超音波検出用レ
ーザー， １２…ハーフミラー， １３…ミラー， １
４…ガルバノミラー， １５…ファブリ・ペロー干渉
計， １６…光検出器， １７…オシロスコープ， １
８…制御回路， ２０，２１…レーザービーム， ２５
…回転チョッパ， ２６…スリット， ３０…鋼材，

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象内に超音波を発生させるための
   パルス状の第一のレーザービームを放射する第一のレー
   ザー光源と、 検査対象内を伝播した超音波エコーを検出するための第
   二のレーザービームを放射するレーザー光源であって、
   第一のレーザービームのパルス幅より長い期間継続して
   発振する第二のレーザー光源と、 前記検査対象に照射される第二のレーザービームを一時
   的に遮断して、前記検査対象に対する第二のレーザービ
   ームの照射状態と遮断状態とを定期的に繰り返すように
   するチョップ手段と、 第二のレーザービームが検査対象で反射されるときに前
   記超音波エコーに起因して生じる光周波数の変位を検出
   する光周波数変位検出手段と、 ミラーの反復回転により、当該ミラーで反射した第一及
   び第二のレーザービームを検査対象の所定の走査範囲に
   おいて走査させるとともに、検査対象で反射された第二
   のレーザービームの反射光を前記ミラーで反射して前記
   光周波数変位検出手段へ導くビーム走査手段と、 前記チョップ手段による第二のレーザービームの照射開
   始タイミング及び照射時間、並びに第一のレーザービー
   ムの放射タイミングを制御する制御手段とを具備し、 第二のレーザービームの前記照射時間を要求探傷深さに
   対応させ、かつ、第二のレーザービームの遮断後の照射
   開始タイミングを、第一のレーザービームの放射タイミ
   ングと同時又は第一のレーザービームの放射タイミング
   の直前となるようにしたことを特徴とするレーザー超音
   波検査装置。
2. 【請求項２】 前記チョップ手段は、回転チョッパであ
   ることを特徴とする請求項１記載のレーザー超音波検査
   装置。
3. 【請求項３】 前記検査対象はスラブであり、少なくと
   も前記ビーム走査手段は、検査上スラブからの熱による
   影響を受けない距離だけ、前記スラブから離間させて配
   置してあることを特徴とする請求項１又は２記載のレー
   ザー超音波検査装置。
4. 【請求項４】 ビーム走査手段のミラーの反復回転によ
   り、当該ミラーで反射した第一及び第二のレーザービー
   ムを検査対象の所定の走査範囲において走査させ、第一
   のレーザービームによって検査対象に超音波を発生さ
   せ、第二のレーザービームが検査対象から反射されると
   きに超音波振動によって受ける光周波数の変化に基づい
   て検査対象内部の欠陥を検出するレーザー超音波検査方
   法において、 前記検査対象に照射される第二のレーザービームを一時
   的に遮断して、前記検査対象に対する第二のレーザービ
   ームの照射状態と遮断状態とを定期的に繰り返すように
   し、 第二のレーザービームの照射開始タイミング及び照射時
   間、並びに第一のレーザービームの放射タイミングを制
   御して、第二のレーザービームの照射時間を要求探傷深
   さに対応させ、かつ、第二のレーザービームの遮断後の
   照射開始タイミングを第一のレーザービームの放射タイ
   ミングと同時又は第一のレーザービームの放射タイミン
   グの直前となるようにしたことを特徴とするレーザー超
   音波検査方法。
5. 【請求項５】 前記検査対象はスラブであり、少なくと
   も前記ビーム走査手段は、検査上スラブからの熱による
   影響を受けない距離だけ、前記スラブから離間させて配
   置してあることを特徴とする請求項４記載のレーザー超
   音波検査方法。