JPH0444951B2 - - Google Patents
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- JPH0444951B2 JPH0444951B2 JP58105651A JP10565183A JPH0444951B2 JP H0444951 B2 JPH0444951 B2 JP H0444951B2 JP 58105651 A JP58105651 A JP 58105651A JP 10565183 A JP10565183 A JP 10565183A JP H0444951 B2 JPH0444951 B2 JP H0444951B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2418—Probes using optoacoustic interaction with the material, e.g. laser radiation, photoacoustics
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は非接触式超音波探傷方法および装置に
係り、特に鋼材等の被検体に対してレーザ光等を
照射し、被検体内部に発生した超音波を用いて探
傷する非接触式超音波探傷方法および装置に関す
る。
係り、特に鋼材等の被検体に対してレーザ光等を
照射し、被検体内部に発生した超音波を用いて探
傷する非接触式超音波探傷方法および装置に関す
る。
鋼材等の被検体に対してレーザ光を瞬間的に照
射し、照射部に熱衝撃を与えて被検体中に超音波
を発生させ、この超音波を被検体の探傷に用いる
非接触式超音波探傷方法が知られている（特開昭
53−110589号）。
射し、照射部に熱衝撃を与えて被検体中に超音波
を発生させ、この超音波を被検体の探傷に用いる
非接触式超音波探傷方法が知られている（特開昭
53−110589号）。
被検体にレーザ光を単に照射する上記非接触式
超音波探傷方法では、被検体中における超音波の
集束、伝播方向等の制御が行なわれていないた
め、探傷精度が低かつた。
超音波探傷方法では、被検体中における超音波の
集束、伝播方向等の制御が行なわれていないた
め、探傷精度が低かつた。
一方、超音波探触子を被検体表面に押しあてて
探傷する接触式超音波探傷方法では、斜角あるい
は集束超音波ビームを被検体中に発生させて被検
体の探傷をしている。
探傷する接触式超音波探傷方法では、斜角あるい
は集束超音波ビームを被検体中に発生させて被検
体の探傷をしている。
しかしながら、被検体が高温の場合には、超音
波探触子が熱で損傷するあるいは超音波探触子と
被検体表面とのすきまに浸した水、グリセリン、
油等が蒸発する等により被検体の探傷が正確にで
きない。さらに、一定温度以上の状態にある被検
体の探傷や離れた位置から被検体の探傷ができな
い欠点があつた。
波探触子が熱で損傷するあるいは超音波探触子と
被検体表面とのすきまに浸した水、グリセリン、
油等が蒸発する等により被検体の探傷が正確にで
きない。さらに、一定温度以上の状態にある被検
体の探傷や離れた位置から被検体の探傷ができな
い欠点があつた。
本発明の目的は、被検体内部に発生する超音波
の伝播方向や集束を制御し、かつ光の干渉によつ
て欠陥状態を検出し、被検体内部を高精度に探傷
する非接触式超音波探傷方法およびその装置を提
供することにある。
の伝播方向や集束を制御し、かつ光の干渉によつ
て欠陥状態を検出し、被検体内部を高精度に探傷
する非接触式超音波探傷方法およびその装置を提
供することにある。
上記目的のうち非接触式超音波探傷方法を達成
するために本発明では、強度を空間的に変化させ
た光を被検体表面に照射して前記被検体内部に超
音波を発生させ、コヒーレントな光を照射し、任
意の位置に設けたハーフミラーで反射された第一
のコヒーレントな光と、前記ハーフミラーを透過
して前記被検体表面に照射された該被検体表面で
反射された第２のコヒーレントな光との双方を共
に受光し、受光された前記第１のコヒーレントな
光と前記第２のコヒーレントな光との位相差の時
間変化に基づいて前記被検体の探傷を行なうもの
である。
するために本発明では、強度を空間的に変化させ
た光を被検体表面に照射して前記被検体内部に超
音波を発生させ、コヒーレントな光を照射し、任
意の位置に設けたハーフミラーで反射された第一
のコヒーレントな光と、前記ハーフミラーを透過
して前記被検体表面に照射された該被検体表面で
反射された第２のコヒーレントな光との双方を共
に受光し、受光された前記第１のコヒーレントな
光と前記第２のコヒーレントな光との位相差の時
間変化に基づいて前記被検体の探傷を行なうもの
である。
また、上記目的のうち非接触式超音波探傷装置
を達成するために本発明では、強度を空間的に変
化させた光を照射し被検体内部に超音波を発生さ
せる光照射手段と、前記被検体上に配置されたコ
ヒーレントな光を発生させる手段と、任意の位置
に設けられたハーフミラーと、前記ハーフミラー
と前記被検体表面で反射するコヒーレントな光を
それぞれ検出する手段と、前記それぞれ検出され
たコヒーレントな光の位相差の時間変化を得る手
段とを設けたものである。
を達成するために本発明では、強度を空間的に変
化させた光を照射し被検体内部に超音波を発生さ
せる光照射手段と、前記被検体上に配置されたコ
ヒーレントな光を発生させる手段と、任意の位置
に設けられたハーフミラーと、前記ハーフミラー
と前記被検体表面で反射するコヒーレントな光を
それぞれ検出する手段と、前記それぞれ検出され
たコヒーレントな光の位相差の時間変化を得る手
段とを設けたものである。
つまり、本発明は、強度を空間的に変化させた
光を被検体から離れた位置から被検体表面に照射
し、被検体中に超音波を発生させる。一方、コヒ
ーレントな光を照射し、任意の位置に設けたハー
フミラーで反射された第１のコヒーレントな光
と、ハーフミラーで透過して被検体表面に照射さ
れ被検体表面で反射された第２のコヒーレントな
光の双方を共に受光する。そして、被検体内部の
欠陥からの反射超音波によつて被検体表面に生じ
る振動を第２のコヒーレントな光でその位相変化
として捉え、ハーフミラーで反射された第１のコ
ヒーレントな光と被検体表面から反射された第２
のコヒーレントな光との位相差の時間的変化に基
づき探傷するものである。
光を被検体から離れた位置から被検体表面に照射
し、被検体中に超音波を発生させる。一方、コヒ
ーレントな光を照射し、任意の位置に設けたハー
フミラーで反射された第１のコヒーレントな光
と、ハーフミラーで透過して被検体表面に照射さ
れ被検体表面で反射された第２のコヒーレントな
光の双方を共に受光する。そして、被検体内部の
欠陥からの反射超音波によつて被検体表面に生じ
る振動を第２のコヒーレントな光でその位相変化
として捉え、ハーフミラーで反射された第１のコ
ヒーレントな光と被検体表面から反射された第２
のコヒーレントな光との位相差の時間的変化に基
づき探傷するものである。
本発明の非接触式超音波探傷における主要な原
理である超音波ビームの発生原理および被検体の
欠陥等から反射した超音波を光で検出する原理に
ついて説明する。
理である超音波ビームの発生原理および被検体の
欠陥等から反射した超音波を光で検出する原理に
ついて説明する。
まず超音波ビームの発生原理について説明す
る。照射強度を空間的に変化させた光の照射パタ
ーンによるものと照射強度を時間的に変化させた
照射光によるものが挙げられる。
る。照射強度を空間的に変化させた光の照射パタ
ーンによるものと照射強度を時間的に変化させた
照射光によるものが挙げられる。
照射強度を空間的に変化させた光の照射パター
ンにより集束超音波ビームの伝播方向を決定する
例について説明する。
ンにより集束超音波ビームの伝播方向を決定する
例について説明する。
第１図に示すように、光源１から光を試料２
（被検体に該当）の表面を瞬間に照射する。光の
照射強度の分布は、同心円のフレネルリングパタ
ーン３ａとして表わされる。フレネルリングパタ
ーン３ａの黒い部分は光が強い場所、白い部分は
光が弱い場所である。この時、フレネルリングパ
ターン３ａの黒い部分では強い熱衝撃が加わり、
超音波が発生する。
（被検体に該当）の表面を瞬間に照射する。光の
照射強度の分布は、同心円のフレネルリングパタ
ーン３ａとして表わされる。フレネルリングパタ
ーン３ａの黒い部分は光が強い場所、白い部分は
光が弱い場所である。この時、フレネルリングパ
ターン３ａの黒い部分では強い熱衝撃が加わり、
超音波が発生する。
各部で発生した超音波は、試料２内部で干渉し
あい、第２図の１点鎖線で示すように、フレネル
リングパターン３ａの中心の延長線上の一点に集
束する伝播方向を有する垂直集束超音波ビーム４
ａを形成する。
あい、第２図の１点鎖線で示すように、フレネル
リングパターン３ａの中心の延長線上の一点に集
束する伝播方向を有する垂直集束超音波ビーム４
ａを形成する。
また、第３図に示すように、光の照射強度の分
布として、第１図に示すフレネルリングパターン
３ａの中心を含まないリングパターン３ｂが考え
られる。
布として、第１図に示すフレネルリングパターン
３ａの中心を含まないリングパターン３ｂが考え
られる。
この時発生する超音波は、第４図の１点鎖線で
示すように、リングパターン３ｂの中心の延長線
上の一点に集束する伝播方向を有する斜角集束超
音波ビーム４ｂを形成する。
示すように、リングパターン３ｂの中心の延長線
上の一点に集束する伝播方向を有する斜角集束超
音波ビーム４ｂを形成する。
照射強度を時間的に変化させた光の照射により
超音波ビームの伝播方向を決定する例について説
明する。
超音波ビームの伝播方向を決定する例について説
明する。
照射光を移動する方法が考えられる。第５図に
示すように、光源１を移動し、光の照射位置PA
からPBまで速度ｖで移動する。この時、順次照
射された試料２表面から熱衝撃で超音波の球面波
が発生する。位置PAから位置PBまでの各位置か
ら発生した超音波の球面波は、干渉して位相面５
を形成し、矢印６で示す方向に超音波が伝播す
る。
示すように、光源１を移動し、光の照射位置PA
からPBまで速度ｖで移動する。この時、順次照
射された試料２表面から熱衝撃で超音波の球面波
が発生する。位置PAから位置PBまでの各位置か
ら発生した超音波の球面波は、干渉して位相面５
を形成し、矢印６で示す方向に超音波が伝播す
る。
伝播方向と試料２表面の法線となす角（入射
角）θは次式で与えられる。
角）θは次式で与えられる。
θ＝arcsio（va／v3） ……(1)
ここでvaは、試料２中の音速である。
このように、光の照射位置を移動して超音波の
入射角を変える。つまり、照射強度を時間的に変
化した光を試料２の表面に照射して、試料２内部
に伝播方向を有する超音波ビームを発生させるこ
とができる。
入射角を変える。つまり、照射強度を時間的に変
化した光を試料２の表面に照射して、試料２内部
に伝播方向を有する超音波ビームを発生させるこ
とができる。
つぎに、試料内部の欠陥等から反射した超音波
を光で検出する原理について説明する。
を光で検出する原理について説明する。
第６図に示すように、光源１０からでた第１の
コヒーレントな光線１２を、ハーフミラー８で一
部反射させ、径路１３を通り光検出器１１に入射
させる。一方、ハーフミラー８を通過した第２の
コヒーレントな光１２ａは、試料２の表面で反射
し、径路１４を通り光検出器１１に入射する。
コヒーレントな光線１２を、ハーフミラー８で一
部反射させ、径路１３を通り光検出器１１に入射
させる。一方、ハーフミラー８を通過した第２の
コヒーレントな光１２ａは、試料２の表面で反射
し、径路１４を通り光検出器１１に入射する。
試料２の内部欠陥７で矢印６の方向に反射され
た超音波が試料２表面に到達すると、試料２の表
面が点線９ａで示すように変位する。その時間的
変位量をｈ(t)で表わす。コヒーレントな光線１２
ａは変位した表面９ａで反射され径路１５を通つ
て光検出器１１に入射する。
た超音波が試料２表面に到達すると、試料２の表
面が点線９ａで示すように変位する。その時間的
変位量をｈ(t)で表わす。コヒーレントな光線１２
ａは変位した表面９ａで反射され径路１５を通つ
て光検出器１１に入射する。
このようにすると、光検出器１１によつて、超
音波による試料２の表面振動の時間的変位量ｈ
(t)、すなわち第１のコヒーレント光１２と第２の
コヒーレントな反射光１２ａとの位相差の時間変
化に応じた光の強度変化量を測定できる。この理
由を説明する。
音波による試料２の表面振動の時間的変位量ｈ
(t)、すなわち第１のコヒーレント光１２と第２の
コヒーレントな反射光１２ａとの位相差の時間変
化に応じた光の強度変化量を測定できる。この理
由を説明する。
径路１３の路程をlr、径路１４の路程をlpとす
ると、径路１５の路程ｌ(t)は次式で与えられる。
ると、径路１５の路程ｌ(t)は次式で与えられる。
ｌ(t)＝lp−2h(s)8cosβ ……(2)
ここでβは、光の試料２表面への入射角であ
る。
る。
径路１３を通り光検出器１１に到達するコヒー
レントな光をφr、径路１５を通り光検出器１１に
到達するコヒーレントな光をφpとすると、それぞ
れの光の波動はつぎのように表わされる。
レントな光をφr、径路１５を通り光検出器１１に
到達するコヒーレントな光をφpとすると、それぞ
れの光の波動はつぎのように表わされる。
φr＝Cre-iklr ……(3)
φp＝Cpe-ikl(t) ……(4)
ここでｋは、光の波数である。
光検出器１１でφrとφpの干渉光の強度φiを検出
する。この干渉光の強度φiは次式で表わされる。
する。この干渉光の強度φiは次式で表わされる。
φi＝φr *・φp＋φr・φp *＝2CpCrcos｛ｋ（ｌ(t)−lr
）｝＝2CpCrcos｛ｋ（−2h(t)cosβ＋lp−lr）｝……(5
) ここで＊記号は複素共役を示す。
）｝＝2CpCrcos｛ｋ（−2h(t)cosβ＋lp−lr）｝……(5
) ここで＊記号は複素共役を示す。
(5)式で示す通り、光検出器１１で検出する干渉
光の強度φiは、超音波による試料２の表面振動の
時間的変位量ｈ(t)、すなわちコヒーレント光φrと
コヒーレント光φpとの位相差の時間変化に対応し
て変化することがわかる。
光の強度φiは、超音波による試料２の表面振動の
時間的変位量ｈ(t)、すなわちコヒーレント光φrと
コヒーレント光φpとの位相差の時間変化に対応し
て変化することがわかる。
本発明の一実施例（第１の実施例）について説
明する。第７図に示すように、光源１からの光束
の一部である光線３０が、光遮蔽体である光チヨ
ツパ１７を通して被検体２の表面に照射される。
光チヨツパ１７によつて光線３０の照射位置は時
間的に順次変化せしめられる。
明する。第７図に示すように、光源１からの光束
の一部である光線３０が、光遮蔽体である光チヨ
ツパ１７を通して被検体２の表面に照射される。
光チヨツパ１７によつて光線３０の照射位置は時
間的に順次変化せしめられる。
被検体２の照射面で発生した超音波ビームは、
方向６ａに伝播して内部欠陥７で方向６ｂに反射
される。反射した超音波ビームは被検体２の表面
の領域40を変化させる。一方、レーザ１０からの
光は、２個のレンズ１６ａ，１６ｂを通して平行
ビームにされ、ハーフミラー８に導かれる。ハー
フミラー８で反射したコヒーレントな光線３２は
光検出器１１へ直接入射され、ハーフミラー８を
透過したコヒーレントな光線３１は領域40で反射
して光検出器１１へ入射される。光検出器１１
は、コヒーレントな光線３２とコヒーレントな反
射光線３１の干渉強度を波形観測器１９に出力す
る。
方向６ａに伝播して内部欠陥７で方向６ｂに反射
される。反射した超音波ビームは被検体２の表面
の領域40を変化させる。一方、レーザ１０からの
光は、２個のレンズ１６ａ，１６ｂを通して平行
ビームにされ、ハーフミラー８に導かれる。ハー
フミラー８で反射したコヒーレントな光線３２は
光検出器１１へ直接入射され、ハーフミラー８を
透過したコヒーレントな光線３１は領域40で反射
して光検出器１１へ入射される。光検出器１１
は、コヒーレントな光線３２とコヒーレントな反
射光線３１の干渉強度を波形観測器１９に出力す
る。
この実施例では、光検出器１１としては光電子
増倍管を、波形観測器１９としてはシンクロスコ
ープを使用した。
増倍管を、波形観測器１９としてはシンクロスコ
ープを使用した。
トリガ発生器１８ｃは、光チヨツパ１７が光線
３０を通過させ始めた時間と同時にトリガ信号を
波形観測器１９に出力する。すなわち、光線３０
を通過させ始める時に、光チヨツパ１７に設けら
れた小開口４２（第９図参照）を介して、フオト
ダイオード１８ａの光を光センサ１８ｂで受光
し、この受光出力に応答してトリガ発生器１８ｃ
からトリガ信号が発せられる。
３０を通過させ始めた時間と同時にトリガ信号を
波形観測器１９に出力する。すなわち、光線３０
を通過させ始める時に、光チヨツパ１７に設けら
れた小開口４２（第９図参照）を介して、フオト
ダイオード１８ａの光を光センサ１８ｂで受光
し、この受光出力に応答してトリガ発生器１８ｃ
からトリガ信号が発せられる。
波形観測器１９は、光チヨツパ１７からのトリ
ガ信号を時間原点（測定時間の基準値）とした光
検出器１１からの入力信号の時間変化を表示す
る。
ガ信号を時間原点（測定時間の基準値）とした光
検出器１１からの入力信号の時間変化を表示す
る。
波形観測器１９で得る信号波形の１例を第８図
に示す。縦軸を電圧Ｖ、横軸を時間ｔで示す。パ
ルス信号５０がt1時間経過したときに、欠陥７で
反射された超音波パルス信号で生じる。
に示す。縦軸を電圧Ｖ、横軸を時間ｔで示す。パ
ルス信号５０がt1時間経過したときに、欠陥７で
反射された超音波パルス信号で生じる。
光検出器１１では、ハーフミラー８のコヒーレ
ントな光と被検体２の表面からのコヒーレントな
反射光との位相差を光の強度として検出してい
る。
ントな光と被検体２の表面からのコヒーレントな
反射光との位相差を光の強度として検出してい
る。
従つて、上記反射光をレンズを介してスポツト
光として検出するのが望ましい。しかし、上記反
射光をスクリーン上に一度結像させ、その映像強
度を検出するようにしても良い。
光として検出するのが望ましい。しかし、上記反
射光をスクリーン上に一度結像させ、その映像強
度を検出するようにしても良い。
光チヨツパ１７により発生される各種の超音波
ビームは、光チヨツパ１７に設ける光を通す開口
４１を選択して採用することにより達成できる。
ビームは、光チヨツパ１７に設ける光を通す開口
４１を選択して採用することにより達成できる。
光チヨツパ１７の開口４１の平面形状の代表例
を第９図に示す。第９ａ図で示す開口４１ａを用
いると斜角超音波ビームを、第９ｂ図で示す開口
４１ｂを用いると垂直超音波ビームを、第９ｃ図
で示す開口４１ｃを用いると斜角集束超音波ビー
ムを、第９ｄ図で示す開口４１ｄを用いると垂直
集束超音波ビームをそれぞれ発生させることがで
きる。
を第９図に示す。第９ａ図で示す開口４１ａを用
いると斜角超音波ビームを、第９ｂ図で示す開口
４１ｂを用いると垂直超音波ビームを、第９ｃ図
で示す開口４１ｃを用いると斜角集束超音波ビー
ムを、第９ｄ図で示す開口４１ｄを用いると垂直
集束超音波ビームをそれぞれ発生させることがで
きる。
本発明の他の実施例（第２の実施例）について
説明する。この実施例の構成が第１の実施例と異
なる点は、被検体２内に超音波ビームを発生させ
るための光照射手段の構成にある。この第２の実
施例の要部を示す第１０図は、この光照射手段の
構成のみを示し、他の構成は省略している。
説明する。この実施例の構成が第１の実施例と異
なる点は、被検体２内に超音波ビームを発生させ
るための光照射手段の構成にある。この第２の実
施例の要部を示す第１０図は、この光照射手段の
構成のみを示し、他の構成は省略している。
光源１から出た光は光スイツチ２０を通り、格
子遮蔽板２２の格子２３を通り抜けた光だけ被検
体２の表面に照射する。この場合、光遮蔽体は、
光スイツチ２０と格子遮蔽板２２により形成され
ている。光スイツチ２０はパルス発生器２１の信
号に同期して光を瞬間的に通過させる。
子遮蔽板２２の格子２３を通り抜けた光だけ被検
体２の表面に照射する。この場合、光遮蔽体は、
光スイツチ２０と格子遮蔽板２２により形成され
ている。光スイツチ２０はパルス発生器２１の信
号に同期して光を瞬間的に通過させる。
この光照射手段においては、格子遮蔽板２２の
格子２３に第１１ａ図または第１１ｂ図に示す格
子２３ａ，２３ｂを用いると、それぞれ斜角集束
超音波ビームおよび垂直集束超音波ビームを発生
できる。
格子２３に第１１ａ図または第１１ｂ図に示す格
子２３ａ，２３ｂを用いると、それぞれ斜角集束
超音波ビームおよび垂直集束超音波ビームを発生
できる。
本発明のさらに他の実施例（第３の実施例）に
ついて説明する。この実施例も被検体２内に超音
波ビームを発生させるための光照射手段のみが第
１の実施例と異なつている。この第３の実施例の
要部を示す第１２図は、光照射手段のみを示して
いる。
ついて説明する。この実施例も被検体２内に超音
波ビームを発生させるための光照射手段のみが第
１の実施例と異なつている。この第３の実施例の
要部を示す第１２図は、光照射手段のみを示して
いる。
高出力レーザ２５からでた光を、パルス発生器
２１からのパルス信号で開放する光スイツチ２０
で瞬間だけ通過させ、２個のレンズ３３ａ，３３
ｂを介して平行光線にする。平行光線の半分をハ
ーフミラー３４で被検体２の表面へ、もう半分を
球面レンズ２６で反射させ被検体２の表面へ照射
する。
２１からのパルス信号で開放する光スイツチ２０
で瞬間だけ通過させ、２個のレンズ３３ａ，３３
ｂを介して平行光線にする。平行光線の半分をハ
ーフミラー３４で被検体２の表面へ、もう半分を
球面レンズ２６で反射させ被検体２の表面へ照射
する。
被検体２の照射面では、２つの光線が干渉し、
第４図に示すパターンを形成する。この結果、被
検体２内に斜角集束超音波ビームが発生する。
第４図に示すパターンを形成する。この結果、被
検体２内に斜角集束超音波ビームが発生する。
本発明の第４の実施例について説明する。この
実施例も光照射手段のみが第１の実施例と異なつ
ている。第１３図はこの光照射手段のみを示して
いる。
実施例も光照射手段のみが第１の実施例と異なつ
ている。第１３図はこの光照射手段のみを示して
いる。
光照射手段は、第３の実施例の構成にさらに１
個のハーフミラー３４ａ、１個の凹レンズ２８、
２個のミラー２７ａ，２７ｂを追加して構成され
ている。
個のハーフミラー３４ａ、１個の凹レンズ２８、
２個のミラー２７ａ，２７ｂを追加して構成され
ている。
凹レンズ２８で広がつた光線とハーフミラー３
４ａからの平行光線を被検体２の表面で干渉させ
ると、光の照射強度の分布は第２図で示すような
フレネルリングパターンを形成する。この時は被
検体２内に垂直集束超音波ビームが発生する。
４ａからの平行光線を被検体２の表面で干渉させ
ると、光の照射強度の分布は第２図で示すような
フレネルリングパターンを形成する。この時は被
検体２内に垂直集束超音波ビームが発生する。
次に、本発明の第５の実施例について説明す
る。本実施例も被検体２内に超音波ビームを発生
させるための光照射手段のみが第１の実施例と異
なつている。第１４図はこの光照射手段のみを示
している。
る。本実施例も被検体２内に超音波ビームを発生
させるための光照射手段のみが第１の実施例と異
なつている。第１４図はこの光照射手段のみを示
している。
回転ミラー２９を回転させ、レーザ２５からの
光を被検体２の表面上で走査する。この回転ミラ
ー２９による場合は、第５図で光源を動かしたの
と同じ効果となり被検体２内に斜角超音波ビーム
が発生する。
光を被検体２の表面上で走査する。この回転ミラ
ー２９による場合は、第５図で光源を動かしたの
と同じ効果となり被検体２内に斜角超音波ビーム
が発生する。
回転ミラー２９が平板ミラーなら斜角非集束超
音波ビーム、凸面ミラーあるいは凹面ミラーなら
斜角集束超音波ビームが得られる。
音波ビーム、凸面ミラーあるいは凹面ミラーなら
斜角集束超音波ビームが得られる。
本発明によれば、被検体内に発生する超音波の
伝播方向や集束、非集束を制御でき、かつ光の干
渉によつて欠陥状態を検出できるので高精度の探
傷できる。
伝播方向や集束、非集束を制御でき、かつ光の干
渉によつて欠陥状態を検出できるので高精度の探
傷できる。
第１図は、垂直集束超音波ビームを発生させる
光の照射方法を示す原理図、第２図は、第１図に
示した照射パターンと超音波ビームとの関係を表
わした図、第３図は、斜角集束超音波ビームを発
生させる光の照射方法を示す原理図、第４図は、
第３図に示した照射パターンと超音波ビームとの
関係を表わした図、第５図は、光の照射位置を移
動させて斜角超音波ビームを発生させる原理図、
第６図は、超音波を光で検出する原理図、第７図
は、本発明の第１の実施例を示す概略図、第８図
は、第７図に示した光検出器の出力信号を表わし
た図、第９ａ図、第９ｂ図、第９ｃ図および第９
ｄ図は、第１の実施例で使用する光チヨツパの平
面図、第１０図は、第２の実施例の光照射手段の
要部を示した図、第１１ａ図および第１１ｂ図
は、第２の実施例で使用する光遮蔽板の平面図、
第１２図は、第３の実施例の斜角集束超音波ビー
ムを発生する手段を示した概略図、第１３図は、
第４の実施例の垂直集束超音波ビームを発生する
手段を示した概略図、第１４図は、第５の実施例
の回転ミラーを用いて超音波を発生する手段を示
した概略図である。 １……光源、２……被検体、３ａ，３ｂ……リ
ングパターン、４ａ，４ｂ……超音波ビーム、８
……ハーフミラー、１０……レーザ光源、１１…
…光検出器、１７……光チヨツパ、１９……波形
観測器、２０……光スイツチ、２２……格子遮蔽
板、２５……レーザ、２６……レンズ、２７ａ，
２７ｂ……ミラー、２８……凹レンズ、２９……
回転ミラー、３３ａ，３３ｂ……レンズ、３４，
３４ａ……ハーフミラー。
光の照射方法を示す原理図、第２図は、第１図に
示した照射パターンと超音波ビームとの関係を表
わした図、第３図は、斜角集束超音波ビームを発
生させる光の照射方法を示す原理図、第４図は、
第３図に示した照射パターンと超音波ビームとの
関係を表わした図、第５図は、光の照射位置を移
動させて斜角超音波ビームを発生させる原理図、
第６図は、超音波を光で検出する原理図、第７図
は、本発明の第１の実施例を示す概略図、第８図
は、第７図に示した光検出器の出力信号を表わし
た図、第９ａ図、第９ｂ図、第９ｃ図および第９
ｄ図は、第１の実施例で使用する光チヨツパの平
面図、第１０図は、第２の実施例の光照射手段の
要部を示した図、第１１ａ図および第１１ｂ図
は、第２の実施例で使用する光遮蔽板の平面図、
第１２図は、第３の実施例の斜角集束超音波ビー
ムを発生する手段を示した概略図、第１３図は、
第４の実施例の垂直集束超音波ビームを発生する
手段を示した概略図、第１４図は、第５の実施例
の回転ミラーを用いて超音波を発生する手段を示
した概略図である。 １……光源、２……被検体、３ａ，３ｂ……リ
ングパターン、４ａ，４ｂ……超音波ビーム、８
……ハーフミラー、１０……レーザ光源、１１…
…光検出器、１７……光チヨツパ、１９……波形
観測器、２０……光スイツチ、２２……格子遮蔽
板、２５……レーザ、２６……レンズ、２７ａ，
２７ｂ……ミラー、２８……凹レンズ、２９……
回転ミラー、３３ａ，３３ｂ……レンズ、３４，
３４ａ……ハーフミラー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 強度を空間的に変化させた光を被検体表面に
照射して前記被検体内部に超音波を発生させ、 コヒーレントな光を照射し、任意の位置に設け
たハーフミラーで反射された第一のコヒーレント
な光と、前記ハーフミラーを透過して前記被検体
表面に照射され該被検体表面で反射された第２の
コヒーレントな光との双方を共に受光し、 受光された前記第１のコヒーレントな光と前記
第２のコヒーレントな光との位相差の時間変化に
基づいて前記被検体の探傷を行なう非接触式超音
波探傷方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の非接触式超音
波探傷方法において、 前記強度を空間的に変化させた光は、該光を通
過しうる開口を有する光遮蔽体を回転させること
によつてその空間的な変化を行なうことを特徴と
する非接触式超音波探傷方法。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の非接触式超音
波探傷方法において、 前記強度を空間的に変化させた光は、該光を瞬
間的に照射した後平行光線とし、この平行光の一
部を前記被検体面へ照射するとともに、残りの平
行光線を少なくとも一個の凹面或いは凸面鏡を介
して前記被検体面へ照射し、前記被検体面上で上
記２つの照射光を干渉させることによつてその空
間的な変化を行なうことを特徴とする非接触式超
音波探傷方法。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の非接触式超音
波探傷方法において、 前記強度を空間的に変化させた光は、該光の照
射位置を移動するか或いは光を回動可能なミラー
に照射し、このミラーを回動させて上記被検体面
を走査することによつてその空間的な変化を行な
うことを特徴とする非接触式超音波探傷方法。 ５ 強度を空間的に変化させた光を照射し被検体
内部に超音波を発生させる光照射手段と、前記被
検体上に配置されたコヒーレントな光を発生させ
る手段と、任意の位置に設けられたハーフミラー
と、前記ハーフミラーと前記被検体表面で反射す
るコヒーレントな光をそれぞれ検出する手段と、
前記それぞれ検出されたコヒーレントな光の位相
差の時間変化を得る手段とからなる非接触式超音
波探傷装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の非接触式超音
波探傷装置において、前記光照射手段は、光源と
被検体表面には接触せず、光源から被検体表面の
経路の途中にあつて、光源からの光を通過しうる
開口を有する光遮蔽体とから形成したことを特徴
とする非接触式超音波探傷装置。 ７ 特許請求の範囲第５項に記載の非接触式超音
波探傷装置において、前記光照射手段は、光源と
この光源からの光を瞬間だけ通過させる光スイツ
チ及び前記光スイツチからの２個の光を前記被検
体面上で干渉させる装置とから形成したことを特
徴とする非接触式超音波探傷装置。 ８ 特許請求の範囲第５項に記載の非接触式超音
波探傷装置において、前記光照射手段は、光源と
この光源からの光を受け前記被検体上を走査する
回転ミラーとから形成したことを特徴とする非接
触式超音波探傷装置。 ９ 特許請求の範囲第５項に記載の非接触式超音
波探傷装置において、前記光測定手段は、超音波
による前記被検体表面振動の時間的変化量に応じ
た光の強度変化を測定する装置であることを特徴
とする非接触式超音波探傷装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58105651A JPS606860A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 非接触式超音波探傷方法およびその装置 |
| US06/620,021 US4581939A (en) | 1983-06-15 | 1984-06-13 | Noncontact ultrasonic flaw detecting method and apparatus therefor |
| EP84106778A EP0129205B1 (en) | 1983-06-15 | 1984-06-14 | Noncontacting ultrasonic flaw detecting method |
| DE8484106778T DE3484326D1 (de) | 1983-06-15 | 1984-06-14 | Beruehrungsloses ultraschallverfahren um fehlstellen festzustellen. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58105651A JPS606860A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 非接触式超音波探傷方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS606860A JPS606860A (ja) | 1985-01-14 |
| JPH0444951B2 true JPH0444951B2 (ja) | 1992-07-23 |
Family
ID=14413347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58105651A Granted JPS606860A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 非接触式超音波探傷方法およびその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4581939A (ja) |
| EP (1) | EP0129205B1 (ja) |
| JP (1) | JPS606860A (ja) |
| DE (1) | DE3484326D1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPS53134488A (en) * | 1977-02-24 | 1978-11-24 | Krautkraemer Gmbh | Nonncontact generating method and apparatus for supersonic wave on surfaces of photooabsorbing materials |
| JPS53113592A (en) * | 1977-03-11 | 1978-10-04 | Krautkraemer Gmbh | Receiving method and apparatus for supersonic waves from surfaces of processed articles by optical means |
| JPS5492387A (en) * | 1977-12-29 | 1979-07-21 | Sumitomo Metal Ind | Noncontact supersonic inspecting method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3484326D1 (de) | 1991-05-02 |
| EP0129205B1 (en) | 1991-03-27 |
| EP0129205A2 (en) | 1984-12-27 |
| EP0129205A3 (en) | 1989-04-05 |
| US4581939A (en) | 1986-04-15 |
| JPS606860A (ja) | 1985-01-14 |
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