JP2019095419A - レーザ励起超音波発生装置、レーザ超音波検査装置、及びレーザ超音波検査方法 - Google Patents
レーザ励起超音波発生装置、レーザ超音波検査装置、及びレーザ超音波検査方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019095419A JP2019095419A JP2018075025A JP2018075025A JP2019095419A JP 2019095419 A JP2019095419 A JP 2019095419A JP 2018075025 A JP2018075025 A JP 2018075025A JP 2018075025 A JP2018075025 A JP 2018075025A JP 2019095419 A JP2019095419 A JP 2019095419A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- irradiation
- unit
- laser light
- ultrasonic wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 94
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 63
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 23
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 37
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000011545 laboratory measurement Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように第1実施形態に係るレーザ励起超音波発生装置10は、レーザ光を出力するレーザ光源11と、レーザ光を複数に分割するレーザ分割部13と、分割されたレーザ光の入射角度に応じて照射されるレーザ光の照射形状及び照射間隔の少なくとも一方を調整可能な光学系19(図2)を備えて、この光学系19に入射させたレーザ光のそれぞれを表面に照射して超音波を励起させる分割レーザ照射部16と、分割されたレーザ光のそれぞれが設定された入射角度となるようにレーザ光を光学系19に案内する角度設定部15と、を備えている。
レーザ光源11は、レーザ光を発生させて、レーザ分割部13に出力する光源である。レーザ光源11で適用されるレーザは、Nd:YAGレーザ、CO2レーザ、Er:YAGレーザ、チタンサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、ルビーレーザ、色素(ダイ)レーザ、エキシマレーザ、半導体レーザ、ファイバレーザ等が適宜選択される。レーザ光源11から出力されるレーザ光は、連続光を用いても良いし、パルス発振させて生成したパルス光を用いても良い。
図2(A)に示すように角度設定部15は、レーザ光を通過させる貫通孔18が、光学系19のレンズ20に対してレーザ光が任意の角度で入射できるように、一定、または、ランダムな角度刻みで設けられている。
図3(A)は、分割レーザ光が、角度設定部15を介して入射角度θaでレンズ20に入射されて、照射対象50の表面に照射される状態を示す図である。図3(B)は、照射スポットを上から見た図である。
一方、図8に示すように、レーザ光の照射形状が楕円状の場合、照射対象50の内部で励起される超音波は平面波に近づいていき、音場は照射スポット直下方向への指向性の強い波が発生する。つまり、分割レーザ光の照射形状が変化することで、励起される音場は変化する。
図12は、第2実施形態に係るレーザ励起超音波発生装置10の構成を示す構成図である。図12において第1実施形態(図1)と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
遅延時間計算部31は、音場設定部24で設定された音場を入力する。遅延時間計算部31は、照射対象50の表面に対する音場の傾斜角度に基づいて分割レーザ光のそれぞれに対する遅延時間を計算する。
図17は、第3実施形態に係るレーザ励起超音波発生装置10の構成を示す構成図である。図17において第1実施形態(図1)と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
次に、レーザ光の照射により発生させた超音波を用いて対象内部を探傷するレーザ超音波検査装置40について説明する。
レーザ励起超音波発生装置10は、レーザ光を照射して、照射対象50の内部に超音波を励起する。照射対象50内に欠陥が存在する場合、励起された超音波は欠陥の位置で反射(または、散乱)する。
この変形例では、分割レーザ照射部16、計測用レーザ照射部42、及び計測用レーザ集光部43が自動機46に配置されている。
この変形例では、溶接トーチ47が自動機46に取り付けられており、溶接処理とともに超音波による探傷作業を同時に実施する。
Claims (11)
- レーザ光を出力するレーザ光源と、
出力された前記レーザ光を複数に分割するレーザ分割部と、
分割された前記レーザ光の入射角度に応じて照射対象の表面に照射される前記レーザ光の照射形状及び照射間隔の少なくとも一方を調整可能な光学系を備えて、この光学系に入射させた前記レーザ光のそれぞれを前記表面に照射して前記照射対象に超音波を励起させる分割レーザ照射部と、を備えることを特徴とするレーザ励起超音波発生装置。 - 分割された前記レーザ光のそれぞれが、設定された前記入射角度となるように前記レーザ光を前記光学系に案内する角度設定部を備えることを特徴とする請求項1に記載のレーザ励起超音波発生装置。
- 予め設定された前記照射対象内の音場に基づいて前記照射対象に照射する前記レーザ光の照射パラメータを決定して、この照射パラメータに応じて分割された前記レーザ光それぞれの前記入射角度を設定する制御装置を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のレーザ励起超音波発生装置。
- 前記分割レーザ照射部に伝送される前記レーザ光の光路長を調整する光路長調整部をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のレーザ励起超音波発生装置。
- 前記制御装置は、前記表面に対する前記音場の傾斜角度に基づいて分割された前記レーザ光のそれぞれを遅延させる遅延時間を計算して、計算した遅延時間に基づいて前記レーザ光それぞれの光路長を設定し、
前記光路長調整部は、設定された光路長になるように前記レーザ光のそれぞれについて光路長を調整することを特徴とする請求項4に記載のレーザ励起超音波発生装置。 - 前記分割レーザ照射部に伝送される前記レーザ光の強度を調整する強度調整部を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のレーザ励起超音波発生装置。
- 前記強度調整部は、
前記照射対象の表面形状に応じて前記分割レーザ照射部に伝送される前記レーザ光それぞれの強度を調整することを特徴とする請求項6に記載のレーザ励起超音波発生装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のレーザ励起超音波発生装置と、
前記照射対象内で反射、または、散乱の影響を受けた前記超音波を受信するための計測用レーザ光を出力する計測用レーザ光源と、
前記計測用レーザ光を前記照射対象に照射する計測用レーザ照射部と、
前記計測用レーザ光の照射により、前記照射対象から反射した反射レーザ光を集光する計測用レーザ集光部と、
前記反射レーザ光に基づいて超音波信号を抽出するレーザ干渉計と、を備えることを特徴とするレーザ超音波検査装置。 - レーザの照射面及び集光面と前記表面との距離を計測する計測センサを備えて、
計測された前記距離に基づいて前記分割レーザ照射部、前記計測用レーザ照射部、及び前記計測用レーザ集光部の配置が調整されることを特徴とする請求項8に記載のレーザ超音波検査装置。 - 前記照射対象に対して溶接処理するための溶接トーチと、
前記溶接トーチから発生する熱を遮断する断熱部を備えることを特徴とする請求項7または請求項9に記載のレーザ超音波検査装置。 - レーザ光を出力するステップと、
出力された前記レーザ光を複数に分割するステップと、
分割された前記レーザ光の入射角度に応じて照射対象の表面に照射される前記レーザ光の照射形状及び照射間隔の少なくとも一方が調整可能な光学系を備えた分割レーザ照射部を用いて、分割された前記レーザ光のそれぞれを前記光学系に入射させて、前記表面に照射して超音波を励起させるステップと、
前記照射対象内で反射、または、散乱の影響を受けた前記超音波を受信するための計測用レーザ光を出力するステップと、
前記計測用レーザ光を前記照射対象に照射するステップと、
前記計測用レーザ光の照射により、前記照射対象から反射した反射レーザ光を集光するステップと、
前記反射レーザ光に基づいて超音波信号を抽出するステップと、を含むことを特徴とするレーザ超音波検査方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017224786 | 2017-11-22 | ||
JP2017224786 | 2017-11-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019095419A true JP2019095419A (ja) | 2019-06-20 |
JP7039371B2 JP7039371B2 (ja) | 2022-03-22 |
Family
ID=66971461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018075025A Active JP7039371B2 (ja) | 2017-11-22 | 2018-04-09 | レーザ励起超音波発生装置、レーザ超音波検査装置、及びレーザ超音波検査方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7039371B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115950956A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-04-11 | 天津大学 | 一种超声波探伤装置、方法以及计算机存储介质 |
JP7476392B1 (ja) | 2023-04-27 | 2024-04-30 | 株式会社東芝 | 超音波検査装置および超音波検査方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08285823A (ja) * | 1995-04-17 | 1996-11-01 | Nippon Steel Corp | 超音波検査装置 |
JPH10260163A (ja) * | 1997-03-18 | 1998-09-29 | Nippon Steel Corp | レーザー超音波検査装置 |
JPH10282067A (ja) * | 1997-04-02 | 1998-10-23 | Kansai Electric Power Co Inc:The | レーザ超音波探傷装置 |
JP2000180418A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Toshiba Corp | 表面検査装置 |
JP2003185639A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Toshiba Corp | レーザ超音波検査装置 |
JP2012137471A (ja) * | 2010-05-21 | 2012-07-19 | Toshiba Corp | 溶接検査方法および装置 |
JPWO2012049764A1 (ja) * | 2010-10-15 | 2014-02-24 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 金属組織並びに材質の計測装置及び計測方法 |
US9164066B1 (en) * | 2012-06-19 | 2015-10-20 | The Boeing Company | Laser ultrasound array system |
WO2016171063A1 (ja) * | 2015-04-23 | 2016-10-27 | 横河電機株式会社 | 光音響波検出装置、光音響イメージング装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5737491B2 (ja) | 2010-08-26 | 2015-06-17 | セイコーエプソン株式会社 | 弾性表面波フィルタ、電子機器 |
-
2018
- 2018-04-09 JP JP2018075025A patent/JP7039371B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08285823A (ja) * | 1995-04-17 | 1996-11-01 | Nippon Steel Corp | 超音波検査装置 |
JPH10260163A (ja) * | 1997-03-18 | 1998-09-29 | Nippon Steel Corp | レーザー超音波検査装置 |
JPH10282067A (ja) * | 1997-04-02 | 1998-10-23 | Kansai Electric Power Co Inc:The | レーザ超音波探傷装置 |
JP2000180418A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Toshiba Corp | 表面検査装置 |
JP2003185639A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Toshiba Corp | レーザ超音波検査装置 |
JP2012137471A (ja) * | 2010-05-21 | 2012-07-19 | Toshiba Corp | 溶接検査方法および装置 |
JPWO2012049764A1 (ja) * | 2010-10-15 | 2014-02-24 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 金属組織並びに材質の計測装置及び計測方法 |
US9164066B1 (en) * | 2012-06-19 | 2015-10-20 | The Boeing Company | Laser ultrasound array system |
WO2016171063A1 (ja) * | 2015-04-23 | 2016-10-27 | 横河電機株式会社 | 光音響波検出装置、光音響イメージング装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115950956A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-04-11 | 天津大学 | 一种超声波探伤装置、方法以及计算机存储介质 |
JP7476392B1 (ja) | 2023-04-27 | 2024-04-30 | 株式会社東芝 | 超音波検査装置および超音波検査方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7039371B2 (ja) | 2022-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4790560B2 (ja) | 単発テラヘルツ波時間波形計測装置 | |
JP4386709B2 (ja) | レーザ超音波による材料非破壊検査方法及び装置 | |
JPH0444951B2 (ja) | ||
JP5095289B2 (ja) | 干渉縞安定化装置およびそれを用いた非破壊検査装置 | |
JP4914729B2 (ja) | 物体の光学的測定方法と光学測定装置 | |
JP5104833B2 (ja) | 構造物内部状態計測システム及び構造物内部状態計測方法 | |
JP7039371B2 (ja) | レーザ励起超音波発生装置、レーザ超音波検査装置、及びレーザ超音波検査方法 | |
JP4439363B2 (ja) | レーザ超音波を利用したオンライン結晶粒径測定装置及び測定方法 | |
KR100946550B1 (ko) | 다중 빔 조사에 의한 레이저 초음파의 발생장치 | |
JP3704843B2 (ja) | 非接触非破壊の材料評価方法とその装置及び弾性波励起方法と弾性波励起装置 | |
JP2021143972A (ja) | 欠陥検出方法、欠陥検出装置及び造形装置 | |
US10712266B2 (en) | Optical test apparatus, semiconductor device, and optical test method | |
KR100924199B1 (ko) | 다중 레이저 표면파를 이용한 표면 결함 검사 장치 및 방법 | |
US5796004A (en) | Method and apparatus for exciting bulk acoustic wave | |
JP3545611B2 (ja) | レーザー超音波検査装置及びレーザー超音波検査方法 | |
JP2004125615A (ja) | レーザ超音波検査装置 | |
JP4027261B2 (ja) | 多重ビームの照射によるレーザ超音波発生装置 | |
JPH10260163A (ja) | レーザー超音波検査装置 | |
JP2015206739A (ja) | レーザ超音波測定装置 | |
JP2010223653A (ja) | 構造物の内部状態を測定する測定装置及び測定方法 | |
JP2010230558A (ja) | レーザパルスビームの熱弾性効果を用いたレーザ超音波検査方法 | |
JPH10282067A (ja) | レーザ超音波探傷装置 | |
JP7427745B1 (ja) | 超音波検査装置および超音波検査方法 | |
CN114018822B (zh) | 一种远距离激光无损探伤装置及方法 | |
JP7109980B2 (ja) | 超音波計測装置、超音波計測方法および部材の接合方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210201 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220105 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220111 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220208 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220309 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7039371 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |