JPH0734371Y2 - レーザー超音波探傷装置 - Google Patents
レーザー超音波探傷装置Info
- Publication number
- JPH0734371Y2 JPH0734371Y2 JP9265289U JP9265289U JPH0734371Y2 JP H0734371 Y2 JPH0734371 Y2 JP H0734371Y2 JP 9265289 U JP9265289 U JP 9265289U JP 9265289 U JP9265289 U JP 9265289U JP H0734371 Y2 JPH0734371 Y2 JP H0734371Y2
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- JP
- Japan
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- laser
- light
- laser light
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- optical
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、鉄鋼構造物等の非破壊検査に適用されるレー
ザー超音波探傷装置に関する。
ザー超音波探傷装置に関する。
従来、鉄鋼構造物の有力な非破壊検査方法として超音波
探傷が行われており、一般的な超音波探傷では、超音波
の送，受信に圧電素子を用いた超音波探触子が使用され
ているが、この場合、通常水や油などの接触媒質を介し
て探触子を被検体に接触させる必要がある。しかしなが
ら接触探傷では探傷上の制約が多いことから非接触探傷
が切望され、その１つとしてレーザー超音波探傷が提案
されている。
探傷が行われており、一般的な超音波探傷では、超音波
の送，受信に圧電素子を用いた超音波探触子が使用され
ているが、この場合、通常水や油などの接触媒質を介し
て探触子を被検体に接触させる必要がある。しかしなが
ら接触探傷では探傷上の制約が多いことから非接触探傷
が切望され、その１つとしてレーザー超音波探傷が提案
されている。
このレーザー超音波探傷は、レーザービームの熱的及び
波動的特徴を用いて被検体に非接触で超音波を発生し、
受信する方法である。すなわち超音波の発生については
レーザー照射したときの被検面の表層での熱の吸収，温
度上昇，体積膨張の過程を経て、これにより生ずる応力
が超音波の発生源となる。超音波の受信については、レ
ーザー光の干渉を用いる方法が用いられており、干渉法
には、単一波長のレーザー光を参照光と被検体照射用に
分けるホモダイン法と、一定の光周波数差をもたせた二
つのレーザー光の一方を被検体照射用とし、他方を参照
光とし、ドップラー効果による干渉光のビード周波数の
変化又は位相変化を検出することにより、超音波振動を
検出するヘテロダイン法がある。ヘテロダイン法は被検
体の表面粗さの影響により反射光量が変化しても、超音
波の検出感度が低下しない利点がある。
波動的特徴を用いて被検体に非接触で超音波を発生し、
受信する方法である。すなわち超音波の発生については
レーザー照射したときの被検面の表層での熱の吸収，温
度上昇，体積膨張の過程を経て、これにより生ずる応力
が超音波の発生源となる。超音波の受信については、レ
ーザー光の干渉を用いる方法が用いられており、干渉法
には、単一波長のレーザー光を参照光と被検体照射用に
分けるホモダイン法と、一定の光周波数差をもたせた二
つのレーザー光の一方を被検体照射用とし、他方を参照
光とし、ドップラー効果による干渉光のビード周波数の
変化又は位相変化を検出することにより、超音波振動を
検出するヘテロダイン法がある。ヘテロダイン法は被検
体の表面粗さの影響により反射光量が変化しても、超音
波の検出感度が低下しない利点がある。
このヘテロダイン干渉法を用いた従来のレーザー超音波
探傷装置の構成を第２図模式図に示す。同図において、
超音波発生用の例えばYAGレーザー等のパルスレーザー1
0から被検体40にパルスレーザー光Ｒが照射され、これ
により超音波41が発生する。一方受信については、HeNe
レーザー等の連続波レーザー22から発射されたレーザー
光は、鏡23aを介し偏光ビームスプリッター24で水平偏
波光と垂直偏光の二つに分けられ、一方は音響変調器25
により所定の周波数差Δｆをもたせた後、鏡23b及びピ
ンホール26を介し再び偏光ビームスプリッター27により
重さね合わされる。他方、偏光ビームスプリッター24か
ら鏡23cを介し受光器28に伝ぱするレーザー光は、検光
子29を経て受光器28により周波数Δｆの参照信号ERに変
換される。そしてこれら装置を含めて二周波直交光源20
を構成する。
探傷装置の構成を第２図模式図に示す。同図において、
超音波発生用の例えばYAGレーザー等のパルスレーザー1
0から被検体40にパルスレーザー光Ｒが照射され、これ
により超音波41が発生する。一方受信については、HeNe
レーザー等の連続波レーザー22から発射されたレーザー
光は、鏡23aを介し偏光ビームスプリッター24で水平偏
波光と垂直偏光の二つに分けられ、一方は音響変調器25
により所定の周波数差Δｆをもたせた後、鏡23b及びピ
ンホール26を介し再び偏光ビームスプリッター27により
重さね合わされる。他方、偏光ビームスプリッター24か
ら鏡23cを介し受光器28に伝ぱするレーザー光は、検光
子29を経て受光器28により周波数Δｆの参照信号ERに変
換される。そしてこれら装置を含めて二周波直交光源20
を構成する。
二周波直交光源20から出た連続波レーザー光Ｉは偏光干
渉計50に入り、1/4波長板51a,51bを経由するために偏光
ビームスプリッター52で二つに分けられ、一方の例えば
垂直偏波光は被検体40に照射され、このときパルスレー
ザーＲと連続波レーザーＩは被検体40の表面上のほぼ同
じ位置に照射される。他方の例えば水平偏波光は参照光
として鏡53に照射される。
渉計50に入り、1/4波長板51a,51bを経由するために偏光
ビームスプリッター52で二つに分けられ、一方の例えば
垂直偏波光は被検体40に照射され、このときパルスレー
ザーＲと連続波レーザーＩは被検体40の表面上のほぼ同
じ位置に照射される。他方の例えば水平偏波光は参照光
として鏡53に照射される。
これらのレーザー光は、被検体40及び鏡53で反射した後
再び偏光ビームスプリッター52に戻り、検光子54の方向
に伝ぱし、検光子54を通過することにより偏波面が同一
面となり、受光器55の表面で両者は干渉し、両者のビー
ト波が受光器55により周波数Δｆの電気信号Esに変換さ
れる。この超音波の振動により位相変調された電気信号
Esと参照信号ERは位相検波器43に入力され、ヘテロダイ
ン検波されることにより超音波振動が検出され、オシロ
スコープ44で表示される。
再び偏光ビームスプリッター52に戻り、検光子54の方向
に伝ぱし、検光子54を通過することにより偏波面が同一
面となり、受光器55の表面で両者は干渉し、両者のビー
ト波が受光器55により周波数Δｆの電気信号Esに変換さ
れる。この超音波の振動により位相変調された電気信号
Esと参照信号ERは位相検波器43に入力され、ヘテロダイ
ン検波されることにより超音波振動が検出され、オシロ
スコープ44で表示される。
しかしながら、このようなレーザー超音波探傷装置で
は、外部からの振動の影響を受けて、偏光干渉計50内の
光学素子の位置の変動、二周波直交光源20から偏光干渉
計50までの光路の変動、更には被検体40と偏光干渉計50
の間隙の変動等が起こりやすく、そのため二周波直交光
源20と偏光干渉計50内の受信光学系、好ましくは被検体
40も同一の防振台上に設置する必要がある。
は、外部からの振動の影響を受けて、偏光干渉計50内の
光学素子の位置の変動、二周波直交光源20から偏光干渉
計50までの光路の変動、更には被検体40と偏光干渉計50
の間隙の変動等が起こりやすく、そのため二周波直交光
源20と偏光干渉計50内の受信光学系、好ましくは被検体
40も同一の防振台上に設置する必要がある。
従って、このようなレーザー超音波探傷装置を用いて被
検体40の広い範囲を探傷しようとする場合、探傷点の移
動はこのレーザー超音波探傷装置の光学系全体を移動さ
せるか、被検体40を移動させる必要がある等、探傷点の
移動や走査が困難である。更に、被検体40が配管や細管
などの場合、その内面から探傷することが不可能であ
る。
検体40の広い範囲を探傷しようとする場合、探傷点の移
動はこのレーザー超音波探傷装置の光学系全体を移動さ
せるか、被検体40を移動させる必要がある等、探傷点の
移動や走査が困難である。更に、被検体40が配管や細管
などの場合、その内面から探傷することが不可能であ
る。
そこで、このような広い範囲や配管，細管の内面に対
し、非接触で探傷することができ、かつ圧電素子を用い
た探触子と同様な簡便さで探傷できるようなレーザー超
音波探傷装置の開発が望まれるところである。
し、非接触で探傷することができ、かつ圧電素子を用い
た探触子と同様な簡便さで探傷できるようなレーザー超
音波探傷装置の開発が望まれるところである。
本考案は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
防振台が不要となるとともに、探傷点の移動や走査が容
易となり、更に配管や細管に対し内面からの探傷が可能
となるレーザー超音波探傷装置を提供することを目的と
する。
防振台が不要となるとともに、探傷点の移動や走査が容
易となり、更に配管や細管に対し内面からの探傷が可能
となるレーザー超音波探傷装置を提供することを目的と
する。
そのために本考案は、パルスレーザー及びその発生レー
ザー光を伝送する光ファイバーと、二周波直交光源及び
その発生レーザー光を伝送する光ファイバーと、上記両
光ファイバーの先端に接続され偏光ビームスプリッター
に1/4波長板，鏡，検光子，受光器及びカラーフィルタ
ーを直接固着した干渉計と透明鏡とからなりパルスレー
ザー光と連続レーザー光の光軸を一致させるセンサーヘ
ッドと、上記センサーヘッドの出力端にPLL発信器を介
し接続された位相検波器とを具えたことを特徴とする。
ザー光を伝送する光ファイバーと、二周波直交光源及び
その発生レーザー光を伝送する光ファイバーと、上記両
光ファイバーの先端に接続され偏光ビームスプリッター
に1/4波長板，鏡，検光子，受光器及びカラーフィルタ
ーを直接固着した干渉計と透明鏡とからなりパルスレー
ザー光と連続レーザー光の光軸を一致させるセンサーヘ
ッドと、上記センサーヘッドの出力端にPLL発信器を介
し接続された位相検波器とを具えたことを特徴とする。
本考案装置は、上記のように構成され、光源とセンサー
ヘッド間に光ファイバーを用いていることから、伝送経
路に外部振動の影響を受けることがなく、また偏光干渉
計において1/4波長板，鏡，検光子及び受光器を固着し
て一体化したことから、受信光学系に外部振動の影響を
受けることがなく、更にPLL発信器によりヘテロダイン
検波に必要な電気的参照信号を発生させることが可能と
なり、このため振動による変調を受ける前の光学系から
取り出す必要がないことから、外部振動の影響を受ける
ことがなくなり、その結果光源及び偏光干渉計を防振台
上に設置することが不要となる。
ヘッド間に光ファイバーを用いていることから、伝送経
路に外部振動の影響を受けることがなく、また偏光干渉
計において1/4波長板，鏡，検光子及び受光器を固着し
て一体化したことから、受信光学系に外部振動の影響を
受けることがなく、更にPLL発信器によりヘテロダイン
検波に必要な電気的参照信号を発生させることが可能と
なり、このため振動による変調を受ける前の光学系から
取り出す必要がないことから、外部振動の影響を受ける
ことがなくなり、その結果光源及び偏光干渉計を防振台
上に設置することが不要となる。
また探傷装置の光学系は光源とセンサーヘッドに分離さ
れ、かつその間は光ファイバーで結合されていることか
ら、通常の探触子と同様にセンサーヘッドを被検体の任
意の位置に移動させることが可能となり、すなわち探傷
点の移動や走査が容易に可能となり、従って配管や細管
の内面からの探傷も容易に可能となる。
れ、かつその間は光ファイバーで結合されていることか
ら、通常の探触子と同様にセンサーヘッドを被検体の任
意の位置に移動させることが可能となり、すなわち探傷
点の移動や走査が容易に可能となり、従って配管や細管
の内面からの探傷も容易に可能となる。
本考案レーザー超音波探傷装置の一実施例を第１図模式
図について説明する。
図について説明する。
同図において、11はパルスレーザー10の発生レーザー光
を送信するための耐ハイパワーの送信用光ファイバー、
21は二周波直交光源20の発光連続レーザー光を伝送する
ための受信用光ファイバーで、偏波保存光ファイバーで
ある。なお二周波直交光源20内の光学素子22〜27は第２
図と同一部材である。
を送信するための耐ハイパワーの送信用光ファイバー、
21は二周波直交光源20の発光連続レーザー光を伝送する
ための受信用光ファイバーで、偏波保存光ファイバーで
ある。なお二周波直交光源20内の光学素子22〜27は第２
図と同一部材である。
30は上記光ファイバー11,21の先端に接続されたセンサ
ーヘッドで、このセンサーヘッド30に、ファイバー伝送
されたパルスレーザーと連続波レーザーの光軸を一致さ
せるように、一体形干渉計32と透明鏡33とが配置されて
いる。
ーヘッドで、このセンサーヘッド30に、ファイバー伝送
されたパルスレーザーと連続波レーザーの光軸を一致さ
せるように、一体形干渉計32と透明鏡33とが配置されて
いる。
一体形干渉計32は、偏光ビームスプリッター34の入射方
向とは反対側の面に、1/4波長板35bと鏡36を接着により
固着してあり、この鏡36からの反射光が参照光となる。
また被検面側の面には、1/4波長板35aとパルスレーザー
を遮断しHeNeレーザー光のみを通すために赤色フィルタ
ー37を固着してあり、このフィルター37の色は受信光に
応じた色を使用することは勿論である。更に被検面と反
対側の面には、検光子38とアバランシエフォトダイオー
ド等の受光器39を固着してある。なおセンサーヘッド30
内のレンズ31a,31bは、光ファイバー11で伝送されたレ
ーザー光を所望の形状に調整するために必要に応じて付
加される。
向とは反対側の面に、1/4波長板35bと鏡36を接着により
固着してあり、この鏡36からの反射光が参照光となる。
また被検面側の面には、1/4波長板35aとパルスレーザー
を遮断しHeNeレーザー光のみを通すために赤色フィルタ
ー37を固着してあり、このフィルター37の色は受信光に
応じた色を使用することは勿論である。更に被検面と反
対側の面には、検光子38とアバランシエフォトダイオー
ド等の受光器39を固着してある。なおセンサーヘッド30
内のレンズ31a,31bは、光ファイバー11で伝送されたレ
ーザー光を所望の形状に調整するために必要に応じて付
加される。
このように構成されたセンサーヘッド30からはパルスレ
ーザーと連続波レーザーが被検体40においてほぼ同じ位
置に照射されるので、超音波41を発生させるとともに、
そこからの反射光を超音波41により変調を受けた信号と
して受光することができる。
ーザーと連続波レーザーが被検体40においてほぼ同じ位
置に照射されるので、超音波41を発生させるとともに、
そこからの反射光を超音波41により変調を受けた信号と
して受光することができる。
この超音波信号を含む反射光と上記参照光を受光器39で
受光し電気信号（ビート波）に変換される。この電気信
号は電気的参照信号を発生させるためにPLL発信器42に
入力される。PLL発信器42には、受光器39より出力され
るビート波の振幅を制御する自動振幅制御機能をもたせ
てあり、振幅制御されたビート波をPLL発信器42に入力
するとビート波に同期した参照波を発生する。PLL発信
器42からの参照波と振幅制御されたビート波は両者の位
相差を検出するために位相検出器43に入力され、これに
より超音波振動が検出され、オシロスコープ44で表示さ
れる。
受光し電気信号（ビート波）に変換される。この電気信
号は電気的参照信号を発生させるためにPLL発信器42に
入力される。PLL発信器42には、受光器39より出力され
るビート波の振幅を制御する自動振幅制御機能をもたせ
てあり、振幅制御されたビート波をPLL発信器42に入力
するとビート波に同期した参照波を発生する。PLL発信
器42からの参照波と振幅制御されたビート波は両者の位
相差を検出するために位相検出器43に入力され、これに
より超音波振動が検出され、オシロスコープ44で表示さ
れる。
要するに本考案によれば、パルスレーザー及びその発生
レーザー光を伝送する光ファイバーと、二周波直交光源
及びその発生レーザー光を伝送する光ファイバーと、上
記両光ファイバーの先端に接続され偏光ビームスプリッ
ターに1/4波長板，鏡，検光子，受光器及びカラーフィ
ルターを直接固着した干渉計と透明鏡とからなりパルス
レーザー光と連続レーザー光の光軸を一致させるセンサ
ーヘッドと、上記センサーヘッドの出力端にPLL発信器
を介し接続された位相検波器とを具えたことにより、防
振台が不要となるとともに、探傷点の移動や走査が容易
となり、更に配管や細管に対し内面からの探傷が可能と
なるレーザー超音波探傷装置を得るから、本考案は産業
上極めて有益なものである。
レーザー光を伝送する光ファイバーと、二周波直交光源
及びその発生レーザー光を伝送する光ファイバーと、上
記両光ファイバーの先端に接続され偏光ビームスプリッ
ターに1/4波長板，鏡，検光子，受光器及びカラーフィ
ルターを直接固着した干渉計と透明鏡とからなりパルス
レーザー光と連続レーザー光の光軸を一致させるセンサ
ーヘッドと、上記センサーヘッドの出力端にPLL発信器
を介し接続された位相検波器とを具えたことにより、防
振台が不要となるとともに、探傷点の移動や走査が容易
となり、更に配管や細管に対し内面からの探傷が可能と
なるレーザー超音波探傷装置を得るから、本考案は産業
上極めて有益なものである。
第１図は本考案レーザー超音波探傷装置の一実施例を示
す模式図、第２図は従来のレーザー超音波探傷装置の模
式図である。 10……パルスレーザー、11……送信用光ファイバー、20
……二周波直交光源、21……受信用光ファイバー、22…
…連続波レーザー、23a,23b,23c……鏡、24……偏光ビ
ームスプリッター、25……音響変調器、26……ピンホー
ル、27……偏光ビームスプリッター、30……センサーヘ
ッド、31a,31b……レンズ、32……一体形干渉計、33…
…透明鏡、34……偏光ビームスプリッター、35a,35b…
…1/4波長板、36……鏡、37……赤色フィルター、38…
…検光子、39……受光器、40……被検体、41……超音
波、42……PLL発信器、43……位相検波器、44……オシ
ロスコープ。
す模式図、第２図は従来のレーザー超音波探傷装置の模
式図である。 10……パルスレーザー、11……送信用光ファイバー、20
……二周波直交光源、21……受信用光ファイバー、22…
…連続波レーザー、23a,23b,23c……鏡、24……偏光ビ
ームスプリッター、25……音響変調器、26……ピンホー
ル、27……偏光ビームスプリッター、30……センサーヘ
ッド、31a,31b……レンズ、32……一体形干渉計、33…
…透明鏡、34……偏光ビームスプリッター、35a,35b…
…1/4波長板、36……鏡、37……赤色フィルター、38…
…検光子、39……受光器、40……被検体、41……超音
波、42……PLL発信器、43……位相検波器、44……オシ
ロスコープ。
Claims (1)
- 【請求項１】パルスレーザー及びその発生レーザー光を
伝送する光ファイバーと、二周波直交光源及びその発生
レーザー光を伝送する光ファイバーと、上記両光ファイ
バーの先端に接続され偏光ビームスプリッターに1/4波
長板，鏡，検光子，受光器及びカラーフィルターを直接
固着した干渉計と透明鏡とからなりパルスレーザー光と
連続レーザー光の光軸を一致させるセンサーヘッドと、
上記センサーヘッドの出力端にPLL発信器を介し接続さ
れた位相検波器とを備えたことを特徴とするレーザー超
音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9265289U JPH0734371Y2 (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | レーザー超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9265289U JPH0734371Y2 (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | レーザー超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0333365U JPH0333365U (ja) | 1991-04-02 |
| JPH0734371Y2 true JPH0734371Y2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=31642065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9265289U Expired - Fee Related JPH0734371Y2 (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | レーザー超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734371Y2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-07 JP JP9265289U patent/JPH0734371Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0333365U (ja) | 1991-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |