JP2003121423A - Laser ultrasonic inspection device and laser ultrasonic inspection method - Google Patents

Laser ultrasonic inspection device and laser ultrasonic inspection method

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JP2003121423A
JP2003121423A JP2001316792A JP2001316792A JP2003121423A JP 2003121423 A JP2003121423 A JP 2003121423A JP 2001316792 A JP2001316792 A JP 2001316792A JP 2001316792 A JP2001316792 A JP 2001316792A JP 2003121423 A JP2003121423 A JP 2003121423A
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JP
Japan
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laser
laser beam
ultrasonic
fabry
frequency
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Application number
JP2001316792A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Nagata
泰昭 永田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser ultrasonic inspection device and a laser ultrasonic inspection method capable of always performing stable and highly-sensitive ultrasonic measurement even when a disturbance such as vibration is applied thereto. SOLUTION: A Fabry-Perot interferometer 40 has two reflecting mirrors 41a, 41b constituting a resonator, and detects the change of a frequency of a second laser beam L2 generated from a cause of an ultrasonic echo by utilizing a resonance characteristic of the resonator. A piezo-element 42 adjusts the position of the reflecting mirror 41b on one side. A function generator 80 generates a voltage having a prescribed waveform, and transmits the voltage to an ultrasonic detection laser 20, to thereby change periodically an oscillation frequency of the second laser beam L2 . A conversion circuit 90 transmits a signal acquired by applying prescribed conversion to the voltage to the piezo- element 42, thereby always allows the frequency at a resonance curve operating point of the interferometer 40 to coincide with the oscillation frequency of the second laser beam L2 .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象物内部の
欠陥を非破壊で検出することができるレーザ超音波検査
装置及びレーザ超音波検査方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser ultrasonic inspection apparatus and a laser ultrasonic inspection method capable of nondestructively detecting defects inside an inspection object.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種材料の内部欠陥等を非破壊で、か
つ、検査対象物に非接触で検出する方法として、次のよ
うなレーザ超音波法が知られている。まず、検査対象物
の表面にレーザビームを照射し、検査対象物の表面又は
内部に超音波を励起させる。この超音波が検査対象物を
伝播する過程で欠陥に当たると、そこで超音波の反射エ
コーが生じる。一方、検査対象物には、超音波発生用の
レーザビームとは別に、超音波検出用のレーザビームを
照射する。この照射部位に欠陥からの反射エコーが到達
すると、その表面には超音波振動が生じるので、その照
射部位で反射された超音波検出用のレーザビームはドッ
プラーシフトを受け、その光周波数が変化する。この光
周波数の変化を、例えばファブリ・ペロー干渉計で透過
光強度の変化に変換し、光検出器に入射させる。その結
果、検査対象物内部の欠陥は、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。
2. Description of the Related Art The following laser ultrasonic method is known as a method of detecting internal defects and the like of various materials in a non-destructive manner and in a non-contact manner with an inspection object. First, the surface of the inspection object is irradiated with a laser beam to excite ultrasonic waves on the surface or inside of the inspection object. When this ultrasonic wave hits a defect in the process of propagating through the inspection object, a reflected echo of the ultrasonic wave is generated there. On the other hand, the inspection object is irradiated with a laser beam for ultrasonic wave detection in addition to the laser beam for ultrasonic wave generation. When the reflection echo from the defect reaches this irradiation site, ultrasonic vibration is generated on the surface, so the laser beam for ultrasonic detection reflected at the irradiation site undergoes Doppler shift and its optical frequency changes. . This change in optical frequency is converted into a change in transmitted light intensity by, for example, a Fabry-Perot interferometer, and is made incident on the photodetector. As a result, the defect inside the inspection object can be detected as a change in the output signal of the photodetector.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ファブリ・
ペロー干渉計における上記変換の特性は、その内部の共
振器を構成する2つの反射ミラー間の距離に応じて大き
く変化する。このため、二つの反射ミラー間の距離は高
精度に調整しておく必要がある。しかしながら、かかる
反射ミラー間の距離は、外部振動等の外乱により影響を
受けやすいので、外乱が生じた場合、二つの反射ミラー
間の距離が変化してしまい、長時間にわたって安定した
超音波計測が困難であるという問題があった。
By the way, Fabry
The characteristics of the above conversion in the Perot interferometer largely change depending on the distance between the two reflection mirrors that form the resonator inside the Perot interferometer. Therefore, it is necessary to adjust the distance between the two reflecting mirrors with high accuracy. However, since the distance between the reflecting mirrors is easily affected by disturbance such as external vibration, when the disturbance occurs, the distance between the two reflecting mirrors changes, and stable ultrasonic measurement can be performed for a long time. There was a problem that it was difficult.

【0004】一方、超音波検出用のレーザビームとして
は、単一周波数のものを用いるが、実際、そのレーザビ
ームを長時間発生させていると、その発振周波数に揺ら
ぎが生じてしまうことがある。かかるレーザビームの発
振周波数が揺らいでしまうと、たとえファブリ・ペロー
干渉計の変換特性が変化しなくとも、ファブリ・ペロー
干渉計から出力される透過光強度の変化も揺らいでしま
うので、この場合も、安定した超音波計測が難しい。
On the other hand, a laser beam having a single frequency is used as the ultrasonic detection laser beam. In fact, if the laser beam is generated for a long time, the oscillation frequency may fluctuate. . If the oscillation frequency of such a laser beam fluctuates, even if the conversion characteristics of the Fabry-Perot interferometer do not change, the change in transmitted light intensity output from the Fabry-Perot interferometer also fluctuates. , Stable ultrasonic measurement is difficult.

【0005】尚、M. Ochiai, etc, Nondestructive Cha
racterization of Materials X, Green et al. (Eds),
2001 Elsevier Science Ltd., pp.305-310 には、ファ
ブリ・ペロー干渉計における反射ミラーの位置にずれが
生じたときに、そのずれの量を検出して、ピエゾ素子に
より反射ミラー位置を調整するという技術が開示されて
いる。しかし、かかる技術を適用した装置は、外乱によ
る影響を受け難いというわけではなく、上記問題を本質
的に解決するものではない。
M. Ochiai, etc, Nondestructive Cha
racterization of Materials X, Green et al. (Eds),
2001 Elsevier Science Ltd., pp.305-310, when the position of the reflection mirror in the Fabry-Perot interferometer is displaced, the amount of the displacement is detected and the position of the reflection mirror is adjusted by the piezo element. That technology is disclosed. However, the device to which such a technique is applied is not hard to be affected by the disturbance and does not essentially solve the above problem.

【0006】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、振動等の外乱が加わっても、常に安定した且つ
高感度な超音波計測を行うことができるレーザ超音波検
査装置及びレーザ超音波検査方法を提供することを目的
とするものである。
The present invention has been made based on the above circumstances, and a laser ultrasonic inspection apparatus and a laser ultrasonic inspection apparatus which can always perform stable and highly sensitive ultrasonic measurement even when a disturbance such as vibration is applied. The purpose is to provide an inspection method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、検査対象物に超音波を発生させるための
第一レーザビームを発生する第一レーザ装置と、検査対
象物内部を伝播した前記超音波のエコーを検出するため
の第二レーザビームを発生する第二レーザ装置と、互い
に対向する二つの反射鏡を有し、検査対象物で反射され
た前記第二レーザビームを前記二つの反射鏡の間で多重
反射させることにより、前記超音波のエコーに起因して
生じる前記第二レーザビームの周波数の変化を検出する
ファブリ・ペロー干渉計とを備え、前記ファブリ・ペロ
ー干渉計による検出結果に基づいて検査対象物内部の欠
陥を検出するレーザ超音波検査装置において、所定の信
号に基づいて少なくとも一方の前記反射鏡の位置を調整
することにより前記二つの反射鏡間の距離を変化させる
位置調整手段と、所定の波形の制御信号を発生すると共
に、前記制御信号を前記第二レーザ装置に送出すること
により前記第二レーザビームの発振周波数を周期的に変
化させる信号発生手段と、前記信号発生手段から送出さ
れた前記制御信号に所定の変換を施し、その変換された
信号を前記位置調整手段に送出することにより前記ファ
ブリ・ペロー干渉計の共振曲線動作点における光周波数
を前記第二レーザビームの発振周波数に常時一致させる
変換手段と、を具備することを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, the present invention provides a first laser device for generating a first laser beam for generating an ultrasonic wave on an inspection object and an inside of the inspection object. A second laser device for generating a second laser beam for detecting an echo of the propagated ultrasonic wave, and two reflecting mirrors facing each other, the second laser beam reflected by the inspection object A Fabry-Perot interferometer that detects a change in the frequency of the second laser beam caused by the echo of the ultrasonic wave by performing multiple reflections between two reflecting mirrors, and the Fabry-Perot interferometer. In the laser ultrasonic inspection apparatus for detecting a defect inside the inspection object based on the detection result by, by adjusting the position of at least one of the reflecting mirrors based on a predetermined signal, Position adjusting means for changing the distance between the two reflecting mirrors and a control signal having a predetermined waveform are generated, and the oscillation frequency of the second laser beam is cycled by sending the control signal to the second laser device. Resonance of the Fabry-Perot interferometer by subjecting the control signal sent from the signal generating means to a predetermined conversion and sending the converted signal to the position adjusting means. And a conversion unit for always matching the optical frequency at the curve operating point with the oscillation frequency of the second laser beam.

【0008】また、上記の目的を達成するための本発明
は、第一レーザビームを検査対象物に照射して超音波を
発生させ、一方、第二レーザビームを検査対象物に照射
し、前記第二レーザビームが検査対象物で反射されると
きに前記超音波のエコーに起因して生じる前記第二レー
ザビームの周波数の変化をファブリ・ペロー干渉計で検
出し、その検出結果に基づいて検査対象物内部の欠陥を
検出するレーザ超音波検査方法において、所定の波形の
制御信号を、前記第二レーザビームを発生するレーザ装
置に送出することにより、前記第二レーザビームの発振
周波数を周期的に変化させると共に、当該制御信号に所
定の変換を施して得られた信号を、前記ファブリ・ペロ
ー干渉計の有する二つの反射鏡間の距離を調整する位置
調整手段に送出することにより、前記ファブリ・ペロー
干渉計の共振曲線動作点における光周波数を前記第二レ
ーザビームの発振周波数に常時一致させることを特徴と
するものである。
In order to achieve the above object, the present invention irradiates an object to be inspected with a first laser beam to generate ultrasonic waves, while irradiating an object to be inspected with a second laser beam, A Fabry-Perot interferometer detects a change in the frequency of the second laser beam caused by the echo of the ultrasonic wave when the second laser beam is reflected by the inspection object, and inspects based on the detection result. In a laser ultrasonic inspection method for detecting a defect inside an object, a control signal having a predetermined waveform is sent to a laser device that generates the second laser beam to periodically change the oscillation frequency of the second laser beam. And the signal obtained by subjecting the control signal to a predetermined conversion is sent to the position adjusting means for adjusting the distance between the two reflecting mirrors of the Fabry-Perot interferometer. It makes is characterized in that the match at all times an optical frequency in the resonance curve operating point of the Fabry-Perot interferometer to the oscillation frequency of the second laser beam.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態
であるレーザ超音波検査装置の概略構成図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser ultrasonic inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【0010】本実施形態のレーザ超音波検査装置は、検
査対象物2の内部の欠陥を非破壊で検出するものであ
り、図1に示すように、超音波発生用レーザ(第一レー
ザ装置)10と、超音波検出用単一周波数発振レーザ
(第二レーザ装置)20と、三つの集光レンズ31a,
31b,31cと、三つの反射ミラー32a,32b,
32cと、一つのハーフミラー33と、ファブリ・ペロ
ー干渉計40と、光検出器50と、アンプ60と、デジ
タルオシロスコープ70と、ファンクションジェネレー
タ(信号発生手段)80と、変換回路90とを備える。
ここで、検査対象物2としては、例えば、薄い板状の鋼
材を想定している。
The laser ultrasonic inspection apparatus of this embodiment is for nondestructively detecting defects inside the inspection object 2. As shown in FIG. 1, an ultrasonic wave generation laser (first laser apparatus) is used. 10, a single-frequency oscillation laser (second laser device) 20 for ultrasonic wave detection, and three condenser lenses 31a,
31b and 31c and three reflection mirrors 32a and 32b,
32 c, one half mirror 33, Fabry-Perot interferometer 40, photodetector 50, amplifier 60, digital oscilloscope 70, function generator (signal generating means) 80, and conversion circuit 90.
Here, as the inspection object 2, for example, a thin plate-shaped steel material is assumed.

【0011】超音波発生用レーザ10は、検査対象物2
内に超音波を励起させるためのレーザである。超音波発
生用レーザ10としては、例えばYAGレーザやCO
レーザなどの高エネルギーパルスレーザを使用する。以
下では、この超音波発生用レーザ10から発せられたレ
ーザビームL1のことを「第一レーザビーム」とも称す
る。
The ultrasonic wave generating laser 10 is used for the inspection object 2
It is a laser for exciting ultrasonic waves inside. As the ultrasonic wave generation laser 10, for example, a YAG laser or CO 2
Use a high energy pulsed laser such as a laser. Hereinafter, the laser beam L1 emitted from the ultrasonic wave generating laser 10 is also referred to as a “first laser beam”.

【0012】超音波検出用レーザ20は、第一レーザビ
ームL1の照射によって検査対象物2内に発生し、検査
対象物2内を伝播してきた超音波を検出するためのレー
ザである。超音波検出用レーザ20としては、単一周波
数のレーザビームを発するものを用いる。本実施形態で
は、この超音波検出用レーザ20として、Innolight社
製の単一周波数LD励起YAGレーザを使用する。この
レーザは、ファンクションジェネレータ等からの外部電
圧によりレーザビームの発振周波数を周期的に変化させ
ることができるという特徴がある。尚、以下では、超音
波検出用レーザ20から発せられたレーザビームL2の
ことを「第二レーザビーム」とも称することにする。
The ultrasonic wave detecting laser 20 is a laser for detecting the ultrasonic waves generated in the inspection object 2 by the irradiation of the first laser beam L1 and propagating in the inspection object 2. As the ultrasonic detection laser 20, a laser that emits a laser beam having a single frequency is used. In this embodiment, a single frequency LD pumped YAG laser manufactured by Innolight is used as the ultrasonic detection laser 20. This laser is characterized in that the oscillation frequency of the laser beam can be periodically changed by an external voltage from a function generator or the like. In the following, the laser beam L2 emitted from the ultrasonic wave detecting laser 20 will also be referred to as a "second laser beam".

【0013】超音波発生用レーザ10から発せられた第
一レーザビームL1は、集光レンズ31aで集光された
後、反射ミラー32a,32bを介して検査対象物2の
表面に照射される。このとき、その照射点には熱的応力
又は蒸発反力によって超音波が発生する。この超音波は
検査対象物2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も反射・散
乱され、エコーとして表面に戻る。一方、超音波検出用
レーザ20から発せられた第二レーザビームL2は、集
光レンズ31bで集光され、ハーフミラー33を透過し
た後、検査対象物2の表面に照射される。検査対象物2
の表面は粗面であるため、第二レーザビームL2は検査
対象物2の表面においてほぼ等方的に散乱される。この
とき、その第二レーザビームL2が超音波エコーの戻っ
てきた部分に照射されていると、そこで散乱された第二
レーザビームL2は、検査対象物2の表面の超音波振動
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。
The first laser beam L1 emitted from the ultrasonic wave generating laser 10 is condensed by the condenser lens 31a, and then is irradiated onto the surface of the inspection object 2 through the reflection mirrors 32a and 32b. At this time, ultrasonic waves are generated at the irradiation point by thermal stress or evaporation reaction force. This ultrasonic wave propagates inside the inspection object 2, but if an internal defect exists in this propagation path, the ultrasonic wave is reflected / scattered even by this internal defect and returns to the surface as an echo. On the other hand, the second laser beam L2 emitted from the ultrasonic wave detecting laser 20 is condensed by the condenser lens 31b, passes through the half mirror 33, and is then irradiated onto the surface of the inspection object 2. Inspection object 2
Since the surface of is a rough surface, the second laser beam L2 is almost isotropically scattered on the surface of the inspection object 2. At this time, when the second laser beam L2 is applied to the returning portion of the ultrasonic echo, the second laser beam L2 scattered there is Doppler caused by the ultrasonic vibration of the surface of the inspection object 2. The optical frequency changes due to the shift.

【0014】例えば、第二レーザビームL2の波長λが
532nm、その発振周波数fが5MHzであるとす
る。また、検査対象物2の表面における超音波の変位r
がr=rexp (iωt)で与えられるとする。ここ
で、ω=2πfであり、r=10nmとする。この場
合、超音波による第二レーザビームL2のドップラーシ
フト量Δfは、検査対象物2の表面における超音波の速
度の絶対値をVとすると、 Δf=2V/λ=2r・2πf/λ =2(10×10−9)×2π×5×10/(532×10−9) =1.2(MHz) となる。
For example, it is assumed that the wavelength λ of the second laser beam L2 is 532 nm and the oscillation frequency f thereof is 5 MHz. Also, the displacement r of the ultrasonic wave on the surface of the inspection object 2
Is given by r = r 0 exp (iωt). Here, ω = 2πf and r 0 = 10 nm. In this case, the Doppler shift amount Δf of the second laser beam L2 due to the ultrasonic waves is Δf = 2V / λ = 2r 0 · 2πf / λ =, where V is the absolute value of the velocity of the ultrasonic wave on the surface of the inspection object 2. 2 (10 × 10 −9 ) × 2π × 5 × 10 6 / (532 × 10 −9 ) = 1.2 (MHz).

【0015】検査対象物2の表面で散乱された第二レー
ザビームL2のうち、その一部は、ハーフミラー33で
反射された後、集光レンズ31c、反射ミラー32cを
介して、ファブリ・ペロー干渉計40に入射する。
A part of the second laser beam L2 scattered on the surface of the object to be inspected 2 is reflected by the half mirror 33, and then, is passed through the condenser lens 31c and the reflection mirror 32c, and the Fabry-Perot. It is incident on the interferometer 40.

【0016】ファブリ・ペロー干渉計40は、超音波の
エコーに起因して生じる第二レーザビームL2の周波数
の変化を検出するものであり、互いに対向する二つの反
射ミラー41a,41bと、三つのピエゾ素子(位置調
整手段)42,42,42とを有する。この二つの反射
ミラー41a,41bは共振器を構成し、第二レーザビ
ームL2を二つの反射ミラー41a,41bの間で多重
反射させることによりバンドパスフィルタとして機能す
る。ここで、二つの反射ミラー41a,41b間の距離
を調節することにより、この共振器を透過する光の周波
数を調節することができる。
The Fabry-Perot interferometer 40 detects a change in the frequency of the second laser beam L2 caused by the echo of the ultrasonic wave, and has two reflecting mirrors 41a and 41b facing each other and three reflecting mirrors 41a and 41b. It has piezo elements (position adjusting means) 42, 42, 42. The two reflection mirrors 41a and 41b form a resonator, and function as a bandpass filter by multiple reflection of the second laser beam L2 between the two reflection mirrors 41a and 41b. Here, by adjusting the distance between the two reflection mirrors 41a and 41b, the frequency of the light transmitted through this resonator can be adjusted.

【0017】また、二つの反射ミラー41a,41bの
うち、一方の反射ミラー41aは固定されている。もう
一方の反射ミラー41bには三つのピエゾ素子42,4
2,42が設けられている。かかるピエゾ素子42,4
2,42は、当該反射ミラー41bの位置を調整するた
めのものである。反射ミラー41bの位置を調整するこ
とにより、二つの反射ミラー41a,41b間の距離を
変えることができる。本実施形態では、後述するよう
に、ファンクションジェネレータ80から送出された制
御信号に所定の変換を施して得られた信号が、変換回路
90からピエゾ素子42,42,42に送られる。
Of the two reflecting mirrors 41a and 41b, one reflecting mirror 41a is fixed. The other reflection mirror 41b has three piezo elements 42, 4
2, 42 are provided. Such piezo elements 42, 4
Reference numerals 2 and 42 are for adjusting the position of the reflection mirror 41b. By adjusting the position of the reflection mirror 41b, the distance between the two reflection mirrors 41a and 41b can be changed. In the present embodiment, as will be described later, a signal obtained by subjecting the control signal sent from the function generator 80 to predetermined conversion is sent from the conversion circuit 90 to the piezo elements 42, 42, 42.

【0018】尚、二つの反射ミラー41a,41bの各
々にピエゾ素子を設け、両方の反射ミラー41a,41
bの位置を調整することにより、反射ミラー41a,4
1b間の距離を調節するようにしてもよい。
A piezo element is provided on each of the two reflecting mirrors 41a and 41b, and both reflecting mirrors 41a and 41b are provided.
By adjusting the position of b, the reflection mirrors 41a, 4a
You may make it adjust the distance between 1b.

【0019】ここで、ファブリ・ペロー干渉計40にお
ける共振曲線について説明する。図2はこの共振曲線の
一例を示す図である。図2において、横軸は入射する光
の光周波数fを、縦軸はファブリ・ペロー干渉計40か
らの出力、すなわちファブリ・ペロー干渉計40を透過
する光の強度Iを示している。図2から分かるように、
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40の
反射ミラー41a,41b間の距離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
きが最大となる点(共振曲線動作点)Aにおける光周波
数が、ちょうど第二レーザビームL2の発振周波数と一
致するように反射ミラー41a,41b間の距離が調節
されていれば、光周波数のわずかな変化±Δf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。これにより、ファブリ・ペロー干渉計40は、検
査対象物2の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した第二レーザビームL2
が入力したときに、その光周波数の変化を透過光強度の
変化として出力する。
Here, the resonance curve in the Fabry-Perot interferometer 40 will be described. FIG. 2 is a diagram showing an example of this resonance curve. In FIG. 2, the horizontal axis represents the optical frequency f of the incident light, and the vertical axis represents the output from the Fabry-Perot interferometer 40, that is, the intensity I of the light transmitted through the Fabry-Perot interferometer 40. As you can see from Figure 2,
The transmitted light intensity I shows a steep peak at a specific optical frequency, but immediately decreases before and after the peak. The optical frequency showing this peak can be changed by adjusting the distance between the reflection mirrors 41a and 41b of the Fabry-Perot interferometer 40. Therefore, the distance between the reflection mirrors 41a and 41b is adjusted so that the optical frequency at the point (resonance curve operating point) A where the slope of the curve shown in FIG. 2 becomes maximum matches exactly with the oscillation frequency of the second laser beam L2. If so, a slight change in optical frequency ± Δf can be converted into a relatively large change in transmitted light intensity ± ΔI. Accordingly, the Fabry-Perot interferometer 40 receives the Doppler shift caused by the ultrasonic vibration of the surface of the inspection object 2 and the second laser beam L2 whose optical frequency is changed.
When is input, the change in optical frequency is output as a change in transmitted light intensity.

【0020】ファブリ・ペロー干渉計40から出力され
た透過光強度は、光検出器50に送られる。光検出器5
0は、透過光強度を電気信号に変換するものである。こ
れにより、超音波エコーは、最終的に電気的な信号とし
て捉えられる。この信号は、アンプ60で増幅された
後、デジタルオシロスコープ70に表示され、必要に応
じて波形が記録される。
The transmitted light intensity output from the Fabry-Perot interferometer 40 is sent to the photodetector 50. Photo detector 5
0 is for converting the transmitted light intensity into an electric signal. As a result, the ultrasonic echo is finally captured as an electrical signal. This signal is amplified by the amplifier 60 and then displayed on the digital oscilloscope 70, and the waveform is recorded if necessary.

【0021】超音波エコーが検出されたときは、超音波
検出用レーザ20からの第二レーザビームL2の照射位
置と、検出タイミングと、予め分かっている検査対象物
2の音速とから、その欠陥の位置を計算で求めることが
できる。すなわち、非破壊で検査対象物2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。
When an ultrasonic echo is detected, the defect is detected based on the irradiation position of the second laser beam L2 from the ultrasonic detecting laser 20, the detection timing, and the sound velocity of the inspection object 2 which is known in advance. The position of can be calculated. That is, it becomes possible to detect the internal defect of the inspection object 2 in a non-destructive manner and to specify its position.

【0022】また、ファンクションジェネレータ80
は、例えば正弦波、矩形波等、所定の波形を有する制御
信号(電圧)を発生するものである。その電圧の周波数
や振幅はファンクションジェネレータ80で任意に設定
することができる。ファンクションジェネレータ80で
発生した電圧は、超音波検出用レーザ20及び変換回路
90に送出される。本実施形態では、超音波検出用レー
ザ20として、外部電圧によりレーザビームの発振周波
数を周期的に制御できるものを用いているので、超音波
検出用レーザ20は、ファンクションジェネレータ80
から送出される電圧に応じて発振周波数が周期的に変化
する第二レーザビームL2を発することになる。
Further, the function generator 80
Generates a control signal (voltage) having a predetermined waveform such as a sine wave or a rectangular wave. The frequency and amplitude of the voltage can be arbitrarily set by the function generator 80. The voltage generated by the function generator 80 is sent to the ultrasonic detection laser 20 and the conversion circuit 90. In the present embodiment, as the ultrasonic wave detecting laser 20, a laser which can periodically control the oscillation frequency of the laser beam by an external voltage is used, and therefore the ultrasonic wave detecting laser 20 is a function generator 80.
The second laser beam L2 whose oscillation frequency changes periodically according to the voltage sent from

【0023】変換回路90は、ファンクションジェネレ
ータ80からの電圧を所定の信号に変換し、その変換さ
れた信号をピエゾ素子42,42,42に送出するもの
である。ピエゾ素子42,42,42はその信号を受け
て、反射ミラー41bの位置を調整することにより、二
つの反射ミラー41a,41b間の距離が調節される。
ここで、この変換回路90が行う変換の内容は、主に、
ファンクションジェネレータ80から送出される電圧の
ゲインを増幅することである。
The conversion circuit 90 converts the voltage from the function generator 80 into a predetermined signal and sends the converted signal to the piezo elements 42, 42, 42. The piezo elements 42, 42, 42 receive the signal and adjust the position of the reflection mirror 41b to adjust the distance between the two reflection mirrors 41a, 41b.
Here, the contents of the conversion performed by the conversion circuit 90 are mainly
It is to amplify the gain of the voltage sent from the function generator 80.

【0024】ところで、ファブリ・ペロー干渉計40の
共振曲線はその干渉計内部の反射ミラー41a,41b
間の距離に応じて大きく変化する。具体例を挙げて説明
する。ファブリ・ペロー干渉計40の共振曲線(図2参
照)における隣合う二つのピーク間の間隔を、フリース
ペクトラムレンジ(FSR)というが、これは、FSR
=c/2dで与えられる。ここで、cは光速、dは二つ
の反射ミラー41a,41b間の距離である。例えば、
反射ミラー41a,41b間の距離dが1000mmで
ある場合、FSRはc/2d=3×10/(2×1)
=150MHzである。また、共振曲線のピークの半値
幅Δf1/2は、干渉計40のフィネスをFとすると、
Δf1/2=FSR/Fで与えられる。したがって、反
射ミラー41a,41b間の距離dが変化すると、共振
曲線におけるFSRの値やピークの半値幅が変わってし
まう。
By the way, the resonance curve of the Fabry-Perot interferometer 40 has reflection mirrors 41a and 41b inside the interferometer.
It varies greatly depending on the distance between them. A specific example will be described. The interval between two adjacent peaks in the resonance curve of the Fabry-Perot interferometer 40 (see FIG. 2) is called the free spectrum range (FSR).
= C / 2d. Here, c is the speed of light, and d is the distance between the two reflection mirrors 41a and 41b. For example,
When the distance d between the reflection mirrors 41a and 41b is 1000 mm, the FSR is c / 2d = 3 × 10 8 / (2 × 1)
= 150 MHz. In addition, the half width Δf 1/2 of the peak of the resonance curve is given by the finesse of the interferometer 40 being F:
It is given by Δf 1/2 = FSR / F. Therefore, when the distance d between the reflection mirrors 41a and 41b changes, the FSR value and the peak half-width of the resonance curve also change.

【0025】また、一般に、レーザ超音波検査装置で
は、ファブリ・ペロー干渉計内部の共振器を構成する二
つの反射ミラー間の距離が外部振動等の外乱の影響を受
けやすく、長時間にわたって安定した超音波計測が難し
いという問題がある。すなわち、従来は、共振曲線動作
点Aにおける光周波数を第二レーザビームの発振周波数
と一致するように予め反射ミラー41a,41b間の距
離を調整している。しかし、外部振動等により、ファブ
リ・ペロー干渉計40の共振曲線におけるピーク位置が
ずれてしまうと、第二レーザビームの発振周波数に対応
する共振曲線上の点は、もはや共振曲線動作点Aではな
く、共振曲線の傾きが小さい点にずれたり、極端な場
合、ピークから外れてしまうことになる。これでは、フ
ァブリ・ペロー干渉計40において、光周波数のわずか
な変化を、相対的に大きな透過光強度の変化に変換する
ことができず、超音波エコーの検出感度が低下してしま
う。
In general, in the laser ultrasonic inspection apparatus, the distance between the two reflecting mirrors forming the resonator inside the Fabry-Perot interferometer is easily affected by external disturbance such as external vibration, and is stable for a long time. There is a problem that ultrasonic measurement is difficult. That is, conventionally, the distance between the reflection mirrors 41a and 41b is adjusted in advance so that the optical frequency at the resonance curve operating point A matches the oscillation frequency of the second laser beam. However, when the peak position in the resonance curve of the Fabry-Perot interferometer 40 is displaced due to external vibration or the like, the point on the resonance curve corresponding to the oscillation frequency of the second laser beam is no longer the resonance curve operating point A. , The resonance curve deviates to a point where the inclination is small or, in an extreme case, it deviates from the peak. With this, in the Fabry-Perot interferometer 40, a slight change in the optical frequency cannot be converted into a relatively large change in the transmitted light intensity, and the detection sensitivity of the ultrasonic echo decreases.

【0026】そこで、本実施形態では、振動等の外乱が
加わっても、常に安定して超音波計測ができるようにす
るために、次のような対策を講じている。
Therefore, in the present embodiment, the following measures are taken so that the ultrasonic measurement can always be stably performed even when a disturbance such as vibration is applied.

【0027】まず、超音波検出用レーザ20としては、
上述したように、電圧によりレーザビームの発振周波数
を制御することができるものを使用する。そして、ファ
ンクションジェネレータ80がその出力電圧を超音波検
出用レーザ20に送出することにより、超音波検出用レ
ーザ20が発する第二レーザビームの発振周波数を周期
的に変化させる。この点で、時間的に変化しない単一周
波数の第二レーザビームを用いている従来のレーザ超音
波検査装置とは異なる。本実施形態では、超音波検出用
レーザ20からの第二レーザビームの発振周波数を常
時、意識的に変化させているのである。
First, as the ultrasonic wave detecting laser 20,
As described above, the one that can control the oscillation frequency of the laser beam by the voltage is used. Then, the function generator 80 sends the output voltage to the ultrasonic wave detecting laser 20 to periodically change the oscillation frequency of the second laser beam emitted by the ultrasonic wave detecting laser 20. This point is different from the conventional laser ultrasonic inspection apparatus that uses the second laser beam having a single frequency that does not change with time. In the present embodiment, the oscillation frequency of the second laser beam from the ultrasonic wave detection laser 20 is constantly and consciously changed.

【0028】また、ファンクションジェネレータ80は
その出力電圧を同時に変換回路90に送出する。変換回
路90は、その出力電圧に所定の変換を施して得られた
信号をピエゾ素子42,42,42に送出する。すなわ
ち、その変換された信号をピエゾ素子42,42,42
に送り、反射ミラー41bの位置、したがって反射ミラ
ー41a,41b間の距離を周期的に変化させることに
より、共振曲線のピークを周期的に変化させる。ここ
で、変換回路90がピエゾ素子42,42,42に送出
する信号の周期は、ファンクションジェネレータ80か
らの出力電圧の周期と同じである。また、かかる信号の
振幅は、共振曲線のピークについての変化の振幅が第二
レーザビームの発振周波数についての変化の振幅と同じ
になるように定められる。これにより、第二レーザビー
ムの発振周波数及び反射ミラー41bの位置はともに周
期的に変化するが、ファブリ・ペロー干渉計40の共振
曲線動作点Aにおける光周波数は第二レーザビームの発
振周波数に常時一致するようにできる。
The function generator 80 also sends the output voltage to the conversion circuit 90 at the same time. The conversion circuit 90 sends a signal obtained by subjecting the output voltage to a predetermined conversion to the piezo elements 42, 42, 42. That is, the converted signal is transmitted to the piezo elements 42, 42, 42.
Then, the peak of the resonance curve is periodically changed by periodically changing the position of the reflection mirror 41b, that is, the distance between the reflection mirrors 41a and 41b. Here, the cycle of the signal that the conversion circuit 90 sends to the piezo elements 42, 42, 42 is the same as the cycle of the output voltage from the function generator 80. Also, the amplitude of such a signal is determined such that the amplitude of the change in the peak of the resonance curve is the same as the amplitude of the change in the oscillation frequency of the second laser beam. As a result, both the oscillation frequency of the second laser beam and the position of the reflection mirror 41b periodically change, but the optical frequency at the resonance curve operating point A of the Fabry-Perot interferometer 40 is always the oscillation frequency of the second laser beam. Can be matched.

【0029】このように、本実施形態では、ファンクシ
ョンジェネレータ80からの電圧に基づいて超音波検出
用レーザ20及びピエゾ素子42,42,42を常時制
御することにより、第二レーザビームの発振周波数と反
射ミラー41a,41b間の距離とをそれぞれ周期的に
変化させると共に、ファブリ・ペロー干渉計40の共振
曲線動作点Aにおける光周波数を第二レーザビームの発
振周波数に常時一致させている。かかる反射ミラー41
a,41b間の距離は、当然、常時制御を行う場合の方
が何らの制御も行わない場合に比べて外部振動等の外乱
の影響を受けにくくなる。また、超音波検出用レーザ2
0の第二レーザビームに関してはその発振周波数が揺ら
いでしまうという問題があるが、かかる第二レーザビー
ムの発振周波数についても、常時制御を行う場合の方が
何らの制御も行わない場合に比べて、揺らぎの発生を抑
制することができる。このため、本実施形態のレーザ超
音波検査装置は、常に安定した且つ高感度な超音波計測
を行うことができる。
As described above, in this embodiment, the oscillation frequency of the second laser beam and the oscillation frequency of the second laser beam are constantly controlled by controlling the ultrasonic wave detecting laser 20 and the piezoelectric elements 42, 42, 42 based on the voltage from the function generator 80. The distance between the reflection mirrors 41a and 41b is periodically changed, and the optical frequency at the resonance curve operating point A of the Fabry-Perot interferometer 40 is always matched with the oscillation frequency of the second laser beam. Such a reflection mirror 41
Of course, the distance between a and 41b is less likely to be affected by a disturbance such as an external vibration when the constant control is performed than when the control is not performed at all. In addition, the ultrasonic detection laser 2
There is a problem that the oscillation frequency of the second laser beam of 0 fluctuates, but the oscillation frequency of the second laser beam is always controlled as compared with the case where no control is performed. It is possible to suppress the occurrence of fluctuations. Therefore, the laser ultrasonic inspection apparatus of this embodiment can always perform stable and highly sensitive ultrasonic measurement.

【0030】次に、変換回路90において、ファンクシ
ョンジェネレータ80からの制御信号に施す変換の内容
を詳しく説明する。一般に、ファンクションジェネレー
タ80からの制御信号(電圧)v(t)に基づいて、超
音波検出用レーザ20の第二レーザビームの発振周波数
を周期的に変化させる場合、その発振周波数f1は、f
1=G1(v)というある関数G1で表される。例え
ば、本実施形態で使用しているInnolight 社製の単一周
波数LD励起YAGレーザの場合、関数G1は単純な一
次関数で近似できる。尚、現実的には、電圧vは、周期
的な波形が長時間連続使用に適しており、その場合、v
(t)=vsin (ωt)を与えればよい。
Next, the contents of conversion applied to the control signal from the function generator 80 in the conversion circuit 90 will be described in detail. Generally, when the oscillation frequency of the second laser beam of the ultrasonic detection laser 20 is periodically changed based on the control signal (voltage) v (t) from the function generator 80, the oscillation frequency f1 is f.
It is represented by a certain function G1 of 1 = G1 (v). For example, in the case of the Innolight single frequency LD pumped YAG laser used in this embodiment, the function G1 can be approximated by a simple linear function. In reality, the voltage v has a periodic waveform suitable for continuous use for a long time.
(T) = v 0 sin (ωt) may be given.

【0031】一方、変換回路90は、同時に、そのファ
ンクションジェネレータ80からの電圧vを、ある変換
関数αにより所定の信号α(v)に変換するものとす
る。そして、その信号α(v)を、反射ミラー41bの
位置を調整するピエゾ素子42,42,42に印加する
が、その場合、ファブリ・ペロー干渉計40の共振曲線
動作点Aにおける光周波数f2は、f2=G2(α
(v))というある関数G2で表される。したがって、
ファブリ・ペロー干渉計40の共振曲線動作点Aにおけ
る光周波数f2が第二レーザビームの発振周波数f1に
一致するようにするためには、G1(v)=G2(α
(v))であればよい。すなわち、変換回路90は、フ
ァンクションジェネレータ80からの電圧vに対して、
α(v)=G2 (G1(v))なる変換を施して、
その変換された信号α(v)をピエゾ素子42,42,
42に印加すればよい。このような変換回路90は、実
際に製作可能である。
On the other hand, the conversion circuit 90 simultaneously converts the voltage v from the function generator 80 into a predetermined signal α (v) by a conversion function α. Then, the signal α (v) is applied to the piezo elements 42, 42, 42 for adjusting the position of the reflection mirror 41b. In that case, the optical frequency f2 at the resonance curve operating point A of the Fabry-Perot interferometer 40 is , F2 = G2 (α
It is represented by a certain function G2 called (v)). Therefore,
In order for the optical frequency f2 at the resonance curve operating point A of the Fabry-Perot interferometer 40 to match the oscillation frequency f1 of the second laser beam, G1 (v) = G2 (α
(V)). That is, the conversion circuit 90 responds to the voltage v from the function generator 80 by
α (v) = G2 - 1 is subjected to (G1 (v)) becomes converted,
The converted signal α (v) is converted into piezo elements 42, 42,
It may be applied to 42. Such a conversion circuit 90 can be actually manufactured.

【0032】ここで、具体例を挙げる。超音波検出用レ
ーザ20として、Innolight 社製の単一周波数LD励起
YAGレーザ(波長:1064nm)を使用する。図3
にこのレーザの発振周波数の制御特性を示す。横軸はそ
のレーザに入力される電圧を、縦軸はそのレーザが発す
る第二レーザビームの発振周波数を示す。ここで、f
は未制御時における発振周波数であり、通常THzのオ
ーダの値である。図3から分かるように、このレーザで
は、外部電圧1V当たり4MHzの割合で、第二レーザ
ビームの発振周波数をリニアに変化させることができ
る。いま、第二レーザビームの発振周波数についての変
動の振幅が±0.5MHz、その変動の周波数が1Hz
となるように、ファンクションジェネレータ80の出力
電圧の波形を決定したとする。このとき、反射ミラー4
1bの位置については、次のような制御を行う。例え
ば、ピエゾ素子42,42,42の未制御時には、反射
ミラー41a,41b間の距離dが1mで、ファブリ
・ペロー干渉計40のFSRが150MHzであるとす
る。共振曲線動作点Aにおける光周波数が第二レーザビ
ームの発振周波数と常時一致させるためには、第二レー
ザビームの発振周波数が最大に変化したときには、その
変化量と同じだけFSRも変化しなければならない。し
たがって、FSRの最大振幅は150.5MHzであ
り、そのときの反射ミラー41a,41b間の距離をd
+Δdとすると、(d+Δd)/d=150.5
/150より、d+Δd=1000mm+3.33m
mとなる。すなわち、反射ミラー41bの位置について
は、その変動の振幅が±3.33mm、その変動の周波
数が1Hzとなるように、制御を行えばよい。換言すれ
ば、変換回路90は、このような反射ミラー41bの位
置制御を実現できるような信号をピエゾ素子42,4
2,42に送出すればよい。
A specific example will be given here. Ultrasonic wave detection
As a laser 20, a single frequency LD pump manufactured by Innolight
A YAG laser (wavelength: 1064 nm) is used. Figure 3
Shows the control characteristics of the oscillation frequency of this laser. The horizontal axis is
The voltage input to the laser, the vertical axis is the laser
2 shows the oscillation frequency of the second laser beam. Where f 0
Is the oscillating frequency in the uncontrolled state, and is normally THz off.
The value of the vendor. As you can see from Figure 3, with this laser
Is a second laser at a rate of 4MHz per 1V of external voltage.
The oscillation frequency of the beam can be changed linearly
It Now, change the oscillation frequency of the second laser beam.
The amplitude of the movement is ± 0.5MHz, and the frequency of the fluctuation is 1Hz.
Output of the function generator 80
It is assumed that the voltage waveform is determined. At this time, the reflection mirror 4
The following control is performed for the position 1b. example
For example, when the piezo elements 42, 42, 42 are not controlled, reflection
Distance d between mirrors 41a and 41b0Is 1m and is Fabry
・ Assume that the FSR of the Perot interferometer 40 is 150 MHz.
It The optical frequency at the operating point A of the resonance curve is
In order to always match the oscillation frequency of the
When the oscillation frequency of the beam changes to the maximum,
The FSR must change by the same amount as the change amount. Shi
Therefore, the maximum amplitude of FSR is 150.5 MHz.
And the distance between the reflecting mirrors 41a and 41b at that time is d
0If + Δd, then (d0+ Δd) / d0= 150.5
From / 150, d0+ Δd = 1000mm + 3.33m
m. That is, regarding the position of the reflection mirror 41b
The amplitude of the fluctuation is ± 3.33 mm, and the frequency of the fluctuation is
The control may be performed so that the number becomes 1 Hz. In other words
For example, the conversion circuit 90 has the position of such a reflection mirror 41b.
Signals for realizing the position control are provided to the piezo elements 42, 4
2 and 42.

【0033】本実施形態のレーザ超音波検査装置では、
ファンクションジェネレータからの電圧に基づいて超音
波検出用レーザ及びピエゾ素子を常時制御することによ
り、第二レーザビームの発振周波数と反射ミラー間の距
離とをそれぞれ周期的に変化させると共に、ファブリ・
ペロー干渉計の共振曲線動作点における光周波数を第二
レーザビームの発振周波数に常時一致させている。この
ため、かかる反射ミラー間の距離は、外部振動等の外乱
の影響を受けにくくなり、また、第二レーザビームの発
振周波数についても、揺らぎの発生を抑えることができ
るので、常に安定した且つ高感度な超音波計測を行うこ
とができる。
In the laser ultrasonic inspection apparatus of this embodiment,
By constantly controlling the ultrasonic detection laser and the piezo element based on the voltage from the function generator, the oscillation frequency of the second laser beam and the distance between the reflecting mirrors are cyclically changed, and
The optical frequency at the operating point of the resonance curve of the Perot interferometer is always matched with the oscillation frequency of the second laser beam. Therefore, the distance between the reflection mirrors is less likely to be affected by disturbance such as external vibration, and fluctuations in the oscillation frequency of the second laser beam can be suppressed, so that the distance is always stable and high. It is possible to perform sensitive ultrasonic measurement.

【0034】尚、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように本発明のレーザ超音
波検査装置は、信号発生手段からの制御信号に基づいて
超音波検出用レーザ及び位置調整手段を常時制御するこ
とにより、第二レーザビームの発振周波数と反射鏡間の
距離とをそれぞれ周期的に変化させると共に、ファブリ
・ペロー干渉計の共振曲線動作点における光周波数を第
二レーザビームの発振周波数に常時一致させている。こ
のため、かかる反射鏡間の距離は外部振動等の外乱の影
響を受けにくくなり、また、第二レーザビームの発振周
波数について揺らぎが発生するのを抑えることができる
ので、本発明のレーザ超音波検査装置を使用すると、常
に安定した且つ高感度な超音波計測を行うことができ
る。
As described above, the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention constantly controls the ultrasonic detecting laser and the position adjusting means on the basis of the control signal from the signal generating means, so that the second laser beam And the distance between the reflecting mirrors are periodically changed, and the optical frequency at the operating point of the resonance curve of the Fabry-Perot interferometer is always matched with the oscillation frequency of the second laser beam. For this reason, the distance between the reflecting mirrors is less likely to be affected by disturbance such as external vibration, and fluctuations in the oscillation frequency of the second laser beam can be suppressed. When the inspection device is used, stable and highly sensitive ultrasonic measurement can always be performed.

【0036】また、本発明のレーザ超音波検査方法によ
れば、上記と同様に、反射鏡間の距離が外部振動等の外
乱の影響を受けにくくなり、また、第二レーザビームの
発振周波数について揺らぎが発生するのを抑えることが
できるので、常に安定した且つ高感度な超音波計測を行
うことができる。
Further, according to the laser ultrasonic inspection method of the present invention, the distance between the reflecting mirrors is less likely to be affected by disturbance such as external vibration, and the oscillation frequency of the second laser beam is the same as the above. Since it is possible to suppress the occurrence of fluctuations, it is possible to always perform stable and highly sensitive ultrasonic measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態であるレーザ超音波検査装
置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser ultrasonic inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】そのレーザ超音波検査装置におけるファブリ・
ペロー干渉計の共振曲線の一例を示す図である。
[Fig. 2] Fabry in the laser ultrasonic inspection device
It is a figure which shows an example of the resonance curve of a Perot interferometer.

【図3】本実施形態のレーザ超音波検査装置で使用する
超音波検出用単一周波数発振レーザの発振周波数の制御
特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing control characteristics of an oscillation frequency of a single-frequency oscillation laser for ultrasonic detection used in the laser ultrasonic inspection apparatus of this embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 検査対象物 10 超音波発生用レーザ 20 超音波検出用単一周波数発振レーザ 31a,31b,31c 集光レンズ 32a,32b,32c 反射ミラー 33 ハーフミラー 40 ファブリ・ペロー干渉計 41a,41b 反射ミラー 42 ピエゾ素子 50 光検出器 60 アンプ 70 デジタルオシロスコープ 80 ファンクションジェネレータ 90 変換回路 2 Inspection object 10 Ultrasonic wave generation laser 20 Single frequency oscillation laser for ultrasonic detection 31a, 31b, 31c Condensing lens 32a, 32b, 32c Reflecting mirror 33 half mirror 40 Fabry-Perot interferometer 41a, 41b Reflecting mirror 42 Piezo element 50 photo detector 60 amp 70 Digital Oscilloscope 80 Function Generator 90 conversion circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 検査対象物に超音波を発生させるための
第一レーザビームを発生する第一レーザ装置と、検査対
象物内部を伝播した前記超音波のエコーを検出するため
の第二レーザビームを発生する第二レーザ装置と、互い
に対向する二つの反射鏡を有し、検査対象物で反射され
た前記第二レーザビームを前記二つの反射鏡の間で多重
反射させることにより、前記超音波のエコーに起因して
生じる前記第二レーザビームの周波数の変化を検出する
ファブリ・ペロー干渉計とを備え、前記ファブリ・ペロ
ー干渉計による検出結果に基づいて検査対象物内部の欠
陥を検出するレーザ超音波検査装置において、 所定の信号に基づいて少なくとも一方の前記反射鏡の位
置を調整することにより前記二つの反射鏡間の距離を変
化させる位置調整手段と、 所定の波形の制御信号を発生すると共に、前記制御信号
を前記第二レーザ装置に送出することにより前記第二レ
ーザビームの発振周波数を周期的に変化させる信号発生
手段と、 前記信号発生手段から送出された前記制御信号に所定の
変換を施し、その変換された信号を前記位置調整手段に
送出することにより前記ファブリ・ペロー干渉計の共振
曲線動作点における光周波数を前記第二レーザビームの
発振周波数に常時一致させる変換手段と、 を具備することを特徴とするレーザ超音波検査装置。
1. A first laser device for generating a first laser beam for generating ultrasonic waves on an inspection object, and a second laser beam for detecting echoes of the ultrasonic waves propagated inside the inspection object. Having a second laser device for generating, and two reflecting mirrors facing each other, by multiple reflection of the second laser beam reflected by the inspection object between the two reflecting mirrors, the ultrasonic wave And a Fabry-Perot interferometer for detecting a change in the frequency of the second laser beam caused by the echo of the laser, and a laser for detecting a defect inside the inspection object based on the detection result by the Fabry-Perot interferometer. In the ultrasonic inspection apparatus, position adjusting means for changing the distance between the two reflecting mirrors by adjusting the position of at least one of the reflecting mirrors based on a predetermined signal, A signal generating unit for generating a control signal having a constant waveform and periodically changing the oscillation frequency of the second laser beam by transmitting the control signal to the second laser device, and transmitting from the signal generating unit. The optical signal at the resonance curve operating point of the Fabry-Perot interferometer is changed to the oscillation frequency of the second laser beam by subjecting the generated control signal to predetermined conversion and sending the converted signal to the position adjusting means. A laser ultrasonic inspection device, comprising:
【請求項2】 第一レーザビームを検査対象物に照射し
て超音波を発生させ、一方、第二レーザビームを検査対
象物に照射し、前記第二レーザビームが検査対象物で反
射されるときに前記超音波のエコーに起因して生じる前
記第二レーザビームの周波数の変化をファブリ・ペロー
干渉計で検出し、その検出結果に基づいて検査対象物内
部の欠陥を検出するレーザ超音波検査方法において、 所定の波形の制御信号を、前記第二レーザビームを発生
するレーザ装置に送出することにより、前記第二レーザ
ビームの発振周波数を周期的に変化させると共に、当該
制御信号に所定の変換を施して得られた信号を、前記フ
ァブリ・ペロー干渉計の有する二つの反射鏡間の距離を
調整する位置調整手段に送出することにより、前記ファ
ブリ・ペロー干渉計の共振曲線動作点における光周波数
を前記第二レーザビームの発振周波数に常時一致させる
ことを特徴とするレーザ超音波検査方法。
2. An object to be inspected is irradiated with a first laser beam to generate ultrasonic waves, while an object to be inspected is irradiated with a second laser beam, and the second laser beam is reflected by the object to be inspected. Laser ultrasonic inspection that detects a change in the frequency of the second laser beam that sometimes occurs due to the echo of the ultrasonic wave with a Fabry-Perot interferometer, and detects defects inside the inspection object based on the detection result. In the method, a control signal having a predetermined waveform is sent to a laser device that generates the second laser beam, thereby periodically changing the oscillation frequency of the second laser beam and converting the control signal into a predetermined signal. The Fabry-Perot interferometer is transmitted by transmitting the signal obtained by applying the signal to position adjusting means for adjusting the distance between the two reflecting mirrors of the Fabry-Perot interferometer. The laser ultrasonic inspection method for causing the optical frequency of the resonance curve operating point coincides always with the oscillation frequency of the second laser beam.
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