JPH09281084A - Laser ultrasonic flaw detector - Google Patents

Laser ultrasonic flaw detector

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JPH09281084A
JPH09281084A JP8095081A JP9508196A JPH09281084A JP H09281084 A JPH09281084 A JP H09281084A JP 8095081 A JP8095081 A JP 8095081A JP 9508196 A JP9508196 A JP 9508196A JP H09281084 A JPH09281084 A JP H09281084A
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ultrasonic
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Kazuo Hayashi
一雄 林
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泰昭 永田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser ultrasonic flaw detector capable of improving the S/N ratio of detected ultrasonic signal and easily reducing noise. SOLUTION: The laser ultrasonic flow detector comprises an ultrasonic wave generating laser 11 for emitting a laser beam for exciting generating an ultrasonic wave to a specimen, an ultrasonic wave detecting laser 21 for generating a laser beam for a probe for detecting the reflected wave reflected in the specimen A and arriving at the surface, an optical system 23 for converting the beam for the probe into an annular laser beam at the center of the beam for exciting emitted to the surface of the sample as a center, and a photodetector for detecting the change received by the synergistic action of the beam for the probe reflected on the surface of the specimen and the reflected wave. The reflected ultrasonic wave signal from a defect directly under the beam for exciting emitted to the surface of the specimen is strengthened and amplified, and detected. Contrary, scattered noise due to the fine structure in the specimen is canceled by one another to be weakened, and detected.

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、材料や製品中の内
部疵等の欠陥を検出する超音波探傷において使用される
レーザ超音波探傷装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser ultrasonic flaw detector used in ultrasonic flaw detection for detecting defects such as internal flaws in materials and products.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザ超音波探傷装置では、例え
ば、超音波TECHNO5月号:Vol.5,No.5,p38(1993)
(日本工業出版)に記載されているように、超音波発生
用レーザの被検体表面への照射位置と同一位置に検出用
レーザ光を照射し、被検体中を伝播して被検体表面に到
達した超音波を検出する。
2. Description of the Related Art In a conventional laser ultrasonic flaw detector, for example, ultrasonic TECHNO May issue: Vol.5, No.5, p38 (1993).
As described in (Nippon Kogyo Shuppan), the detection laser light is irradiated at the same position as the irradiation position of the ultrasonic wave generation laser on the surface of the subject, and propagates through the subject to reach the surface of the subject. Detected ultrasonic waves.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、上
記のようにして発生した超音波は、超音波への変換効率
が低いため微弱であり、さらに被検体を伝播するときに
は、超音波の発生が点音源であるため、材料中での拡散
減衰が大きくなり、また材料中の微細構造の影響による
超音波信号の散乱減衰(弾性的に均質な構造でない部分
での超音波の反射を意味する。例えば、金属材料であれ
ば、結晶粒の粒界による超音波の反射などである。)な
どの影響により微弱となる。このため、被検体中の疵部
からの反射信号は、非常に微弱である。これらに加え
て、微細構造からの散乱は、ノイズとして疵部からの微
弱な反射信号に重畳されているので、検出された信号
は、十分なSN比を得ることができない。そこで、従来
のレーザ超音波探傷装置では、同一位置での超音波送受
を数回から数百回ほど繰り返し、検出された信号を加算
することによって、SN比の改善を図っていた。
By the way, in general, the ultrasonic waves generated as described above are weak because they have low conversion efficiency into ultrasonic waves, and when they propagate through a subject, ultrasonic waves are not generated. Since it is a point sound source, the diffusion attenuation in the material becomes large, and the scattering attenuation of the ultrasonic signal due to the influence of the fine structure in the material (the reflection of the ultrasonic wave in the portion which is not elastically homogeneous structure is meant. For example, in the case of a metal material, it is weak due to the influence of the reflection of ultrasonic waves by the grain boundaries of crystal grains. Therefore, the reflection signal from the flaw in the subject is very weak. In addition to these, since the scattering from the fine structure is superimposed on the weak reflected signal from the flaw as noise, the detected signal cannot obtain a sufficient SN ratio. Therefore, in a conventional laser ultrasonic flaw detector, ultrasonic transmission / reception at the same position is repeated several times to several hundreds of times, and the detected signals are added to improve the SN ratio.

【0004】しかしながら、微細構造からの散乱反射超
音波によるノイズは、このように時間的に信号を加算す
ることによっては、取り除けないという問題があった。
このノイズを低減するには、超音波の送受位置を少し変
化させて得られた信号を加算するという空間的な加算処
理が必要であるが、空間的な移動を行うため、検出され
た信号の加算処理には、複雑な計算機処理が必要とな
り、容易に実行することができないという問題があっ
た。
However, there is a problem that the noise due to the scattered reflection ultrasonic waves from the fine structure cannot be removed by adding the signals temporally.
In order to reduce this noise, spatial addition processing of adding the signals obtained by slightly changing the ultrasonic transmission / reception position is necessary, but since spatial movement is performed, the detected signals The addition process requires a complicated computer process and cannot be easily executed.

【0005】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、ノイズを容易に低減することができ、検出超音
波信号のSN比の改善を図ることができるレーザ超音波
探傷装置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a laser ultrasonic flaw detector capable of easily reducing noise and improving the SN ratio of a detected ultrasonic signal. The purpose is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本願発明のレーザ超音波探傷装置は、被検体に超音波
を発生させる励起用のレーザ光を照射する超音波発生用
レーザ手段と、被検体中で反射され表面に到達した反射
超音波を検出するプローブ用のレーザ光を発生する超音
波検出用レーザ手段と、前記プローブ用のレーザ光を前
記被検体に照射された前記励起用のレーザ光の中心を中
心とする円環状のレーザ光に変換する光学手段と、前記
被検体の表面で反射されるプローブ用のレーザ光が前記
反射超音波との相互作用によって受ける変化を検出する
光検出手段と、を具備することを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, a laser ultrasonic flaw detector of the present invention comprises an ultrasonic wave generating laser means for irradiating a subject with a laser beam for excitation for generating an ultrasonic wave, Ultrasonic wave detecting laser means for generating a laser beam for a probe that detects reflected ultrasonic waves that have been reflected in the subject and have reached the surface, and for exciting the laser beam for the probe irradiated to the subject. Optical means for converting the laser light into an annular laser light centered on the center of the laser light, and light for detecting a change that the laser light for the probe reflected on the surface of the subject undergoes by the interaction with the reflected ultrasonic waves. And a detection means.

【0007】[0007]

【作用】励起用のレーザ光の真下にある疵や空洞等の欠
陥部からの反射超音波信号は、プローブ用のレーザ光が
照射されている被検体表面の円環状の部分では、どの位
置でも同相成分となる。このため、円環状のレーザ光で
検出される反射超音波信号は強め合い増幅されて検出さ
れる。一方、被検体中の微細構造に起因する散乱ノイズ
は、円環状の部分のある一点では、常に一定の位相成分
が検出されるが、その一点の散乱ノイズと他の点での散
乱ノイズとは位相的には全く関係がない。このため、円
環状のレーザ光で検出される位相的にランダムな散乱ノ
イズは、打ち消し合い弱められて検出される。
[Function] A reflected ultrasonic signal from a defect such as a flaw or a cavity directly below the excitation laser beam is emitted at any position in the annular portion of the surface of the subject irradiated with the probe laser beam. It becomes an in-phase component. Therefore, the reflected ultrasonic signal detected by the annular laser light is constructively amplified and detected. On the other hand, the scattering noise due to the fine structure in the subject, at a certain point of the annular portion, a constant phase component is always detected, but the scattering noise at that one point and the scattering noise at other points are Topologically unrelated. Therefore, the phase-random scattering noises detected by the annular laser light are canceled and weakened and detected.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面を参照して説明する。図1は、本発明の第一実施
形態であるレーザ超音波探傷装置の概略構成図、図2は
被検体に照射されるレーザ光の概略斜視図、図3は欠陥
部からの反射超音波を検出するときの様子を示す模式図
である。図1に示す第一実施形態のレーザ超音波探傷装
置は、被検体Aに超音波を励起させるレーザ光10を発
生する超音波発生用レーザ装置11と、被検体A中で反
射された反射超音波を検出するプローブ用のレーザ光2
0を発生する超音波検出用レーザ装置21と、超音波検
出用レーザ装置21から発射された円柱状のレーザ光2
0を円環状のレーザ光に変換する光学系23と、被検体
Aの表面で反射されるプローブ用のレーザ光が反射超音
波との相互作用によって受ける変化を検出する光検出装
置31と、を備えて構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser ultrasonic flaw detection apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view of laser light with which a subject is irradiated, and FIG. 3 shows reflected ultrasonic waves from a defect portion. It is a schematic diagram which shows a mode at the time of detecting. The laser ultrasonic flaw detector of the first embodiment shown in FIG. 1 includes an ultrasonic wave generation laser device 11 that generates a laser beam 10 that excites ultrasonic waves on a subject A, and a reflection ultrasonic wave reflected in the subject A. Laser light for probe to detect sound waves 2
Ultrasonic wave detecting laser device 21 for generating 0, and cylindrical laser light 2 emitted from the ultrasonic wave detecting laser device 21
An optical system 23 for converting 0 into an annular laser beam, and a photodetector 31 for detecting a change in the probe laser beam reflected on the surface of the subject A due to the interaction with the reflected ultrasonic wave. It is equipped with.

【0009】超音波発生用レーザ装置11は、被検体A
の表面で超音波を励起させるためのレーザ光を発生する
ものであり、したがって本装置11には比較的大きいパ
ルス状のレーザ光を出力することができる、例えばQス
イッチYAGレーザ等を用いる。超音波発生用レーザ装
置11が発したレーザ光は、ミラー13で反射された
後、被検体Aに照射される。
The ultrasonic wave generating laser device 11 is provided for the subject A.
The device 11 uses a Q-switch YAG laser or the like, which is capable of outputting a relatively large pulsed laser beam, because it generates a laser beam for exciting ultrasonic waves on its surface. The laser light emitted from the ultrasonic wave generating laser device 11 is reflected by the mirror 13 and then irradiated onto the subject A.

【0010】超音波検出用レーザ装置21は、被検体A
中の欠陥部で反射されて被検体Aの表面に戻ってきた反
射超音波を検出するためのプローブ用のレーザ光を発生
するものである。本装置21には、安定した周波数のレ
ーザ光を出力する、例えばHe−Neレーザ等を用い
る。光学系23は、円柱状のレーザ光を円環状のレーザ
光に変換するものであり、超音波検出用レーザ装置21
が発するレーザ光20のビーム径を広げるビームエクス
パンダー23aと、ビームエクスパンダー23aによっ
て広げられたレーザ光を反射する円錐状ミラー23b
と、円錐状ミラーによって反射されたレーザを更に反射
して被検体Aに照射する笠形リング状ミラー23cとを
備える。尚、円錐状ミラー23bは、後述するハーフミ
ラー33の中央部に設けられた支持部材23dにより支
持・固定される。
The ultrasonic detecting laser device 21 is provided for the subject A.
Laser light for a probe for detecting the reflected ultrasonic waves reflected by the defective portion inside and returning to the surface of the subject A is generated. As the device 21, for example, a He-Ne laser or the like that outputs laser light having a stable frequency is used. The optical system 23 converts a cylindrical laser light into a circular laser light, and the ultrasonic detection laser device 21.
Beam expander 23a that expands the beam diameter of the laser beam 20 emitted by the laser beam, and conical mirror 23b that reflects the laser beam expanded by the beam expander 23a.
And a hat-shaped ring-shaped mirror 23c that further reflects the laser reflected by the conical mirror to irradiate the subject A. The conical mirror 23b is supported and fixed by a support member 23d provided at the center of a half mirror 33 described later.

【0011】光検出装置31は、被検体Aの表面で反射
されたプローブ用のレーザ光20を取り出すために円環
状のレーザ光の光路中に設けられたハーフミラー33
と、ハーフミラー33によって反射されたレーザ光を集
光する集光用レンズ35と、集光用レンズ35で集光さ
れたレーザ光を検出する光検出器37と備える。光検出
器37は、従来のレーザ超音波探傷装置に使用されてい
るものと同様のものである。
The photodetector 31 is provided with a half mirror 33 provided in the optical path of the annular laser light for extracting the laser light 20 for the probe reflected by the surface of the subject A.
And a condensing lens 35 that condenses the laser light reflected by the half mirror 33, and a photodetector 37 that detects the laser light condensed by the condensing lens 35. The photodetector 37 is the same as that used in the conventional laser ultrasonic flaw detector.

【0012】また、超音波発生用レーザ装置11、超音
波検出用レーザ装置21及び光学系23等は、図2及び
図3に示すように、被検体表面に照射される円環状のレ
ーザ光20が、同じく被検体表面に照射される励起用の
レーザ光10の中心O点を中心とする円環状となるよう
に配置されているので、被検体表面のレーザ光20が照
射される円環状の部分は、その中心O点から等距離に位
置する。なお、図3に示す点線は、その中心O点におけ
る被検体表面と垂直な軸Xである。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the ultrasonic wave generating laser device 11, the ultrasonic wave detecting laser device 21, the optical system 23, etc., have an annular laser beam 20 irradiated on the surface of the subject. Are arranged so as to have an annular shape centered on the center O point of the excitation laser light 10 with which the surface of the subject is irradiated. The parts are equidistant from the center O point. The dotted line shown in FIG. 3 is the axis X perpendicular to the surface of the subject at the center O thereof.

【0013】次に、第一実施形態の動作について説明す
る。超音波検出用レーザ装置21から発せられたレーザ
光20は、ビームエクスパンダー23aでレーザ光20
のビーム径が拡大された後、円錐状ミラー23bに入射
する。円錐状ミラー23bは、入射したレーザ光を笠形
リング状ミラー23cに反射する。このとき、円錐状ミ
ラー23bに入射した円柱状のレーザ光は、円環状のレ
ーザ光に変換される。笠形リング状ミラー23cは、入
射した円環状のレーザ光を、図2に示すように被検体A
に対して垂直に照射する。円環状のレーザ光20の径
は、大きすぎると、検出信号が弱くなるので、現在市販
されているHe−Neレーザを用いる場合には、励起用
のレーザ光10のビーム径(約2mm)と同じか、或い
は2〜3倍位の大きさが適当であると考える。
Next, the operation of the first embodiment will be described. The laser light 20 emitted from the ultrasonic detection laser device 21 is emitted by the beam expander 23a.
After the beam diameter is expanded, it is incident on the conical mirror 23b. The conical mirror 23b reflects the incident laser light to the shade ring mirror 23c. At this time, the cylindrical laser light incident on the conical mirror 23b is converted into an annular laser light. The hat-shaped ring-shaped mirror 23c receives the incident annular laser beam as shown in FIG.
Irradiation perpendicular to If the diameter of the annular laser light 20 is too large, the detection signal becomes weak. Therefore, when using a He-Ne laser currently on the market, the beam diameter (about 2 mm) of the excitation laser light 10 is It is considered that the same size or two to three times larger size is suitable.

【0014】被検体Aに照射された円環状のレーザ光
は、被検体Aの表面で反射されてハーフミラー33に入
射する。ハーフミラー33は、入射したレーザ光の一部
を反射して集光用レンズ35に入射させる。集光用レン
ズ35は入射した円環状のレーザ光を光検出器37に集
光させる。光検出器37に入射したレーザ光は、先ず図
示しないファブリ・ペロー干渉計により、光の波長の変
化が光の強度の変化に変換される。この変換された光
は、更にホトダイオード(不図示)により光電変換され
て、この電気信号は増幅器により増幅された後、オシロ
スコープ等に出力されて表示される。
The annular laser beam applied to the subject A is reflected by the surface of the subject A and enters the half mirror 33. The half mirror 33 reflects a part of the incident laser light and makes it enter the condenser lens 35. The condenser lens 35 condenses the incident annular laser light on the photodetector 37. The laser light incident on the photodetector 37 is first converted by the Fabry-Perot interferometer (not shown) into a change in the wavelength of the light into a change in the intensity of the light. The converted light is further photoelectrically converted by a photodiode (not shown), and the electric signal is amplified by an amplifier and then output to an oscilloscope or the like for display.

【0015】上記のようにしてプローブ用のレーザ光2
1を被検体Aに照射している状態で、超音波発生用レー
ザ装置11からパルス状のレーザ光10を被検体Aに照
射する。これにより被検体Aの表面が瞬間的に局部的に
温度上昇あるいは蒸発し、このときの熱的応力又は蒸発
反力によって広帯域の超音波が発生する。発生した超音
波は、図3において点線で示す軸Xに沿って進行し、被
検体Aの内部を伝播して被検体Aの裏面に到達し、ここ
で反射されて再び被検体Aの表面に戻る。
As described above, the laser beam 2 for the probe is used.
While irradiating the subject A with 1, the subject A is irradiated with the pulsed laser light 10 from the ultrasonic wave generation laser device 11. As a result, the temperature of the surface of the object A is instantaneously locally increased or evaporated, and thermal stress or evaporation reaction force at this time generates a wide-band ultrasonic wave. The generated ultrasonic wave travels along the axis X shown by the dotted line in FIG. 3, propagates inside the subject A, reaches the back surface of the subject A, is reflected here, and again reaches the surface of the subject A. Return.

【0016】この反射されて戻った反射超音波によっ
て、被検体Aの表面が超音波振動すると、被検体A表面
の空間的位置はこの反射超音波の周期で変位する。した
がって、円環状のプローブ用のレーザ光は、被検体Aの
表面で反射される際に、この変位にともなうドップラー
シフトを受け、円環状のレーザ光の波長が変動する。こ
のような周波数が変化する円環状のレーザ光はハーフミ
ラー33、集光用レンズ35により光検出器37に集光
する。光検出器37は、入射したレーザ光を、先ずファ
ブリ・ペロー干渉計により、光の波長の変化を光の強度
の変化に変換する。更に、この変換した光を、ホトダイ
オードにより光電変換して増幅器により増幅し、低周波
雑音を除去するためにハイパスフィルタを通した後、オ
シロスコープ等にその信号を出力する。
When the surface of the subject A is ultrasonically vibrated by the reflected ultrasonic waves reflected and returned, the spatial position of the surface of the subject A is displaced at the cycle of the reflected ultrasonic waves. Therefore, when the circular laser light for the probe is reflected on the surface of the subject A, it undergoes the Doppler shift accompanying this displacement, and the wavelength of the circular laser light fluctuates. The annular laser light whose frequency changes in this way is condensed on the photodetector 37 by the half mirror 33 and the condenser lens 35. The photodetector 37 first converts incident laser light into a change in light intensity by a Fabry-Perot interferometer. Further, the converted light is photoelectrically converted by a photodiode, amplified by an amplifier, passed through a high pass filter to remove low frequency noise, and then the signal is output to an oscilloscope or the like.

【0017】光検出器37が出力する信号は、被検体A
の表面及び裏面で反射を繰り返す反射超音波が表面に戻
るたびに、大きく変化する。この出力信号をオシロスコ
ープ上で、横軸に時間、縦軸に信号強度をとって表示さ
せると、被検体内に欠陥部がなければ、被検体内の音速
と被検体の厚さによって決まる一定の時間間隔で信号強
度が変化する。一方、被検体内部に疵や空洞等の欠陥部
があると、超音波はこの欠陥部で反射され、上記の時間
よりも短い時間で信号強度が変化する。したがって、こ
の時間間隔を調べることにより、被検体内部の欠陥部の
有無を検査することができる。
The signal output from the photodetector 37 is the object A
Each time the reflected ultrasonic wave that is repeatedly reflected on the front surface and the back surface returns to the front surface, it greatly changes. When this output signal is displayed on an oscilloscope with time on the horizontal axis and signal intensity on the vertical axis, if there is no defect in the subject, it will be a constant value determined by the speed of sound in the subject and the thickness of the subject. The signal strength changes at time intervals. On the other hand, if there is a defect such as a flaw or a cavity inside the subject, the ultrasonic waves are reflected by this defect and the signal intensity changes in a time shorter than the above time. Therefore, by examining this time interval, it is possible to inspect the presence or absence of a defective portion inside the subject.

【0018】ところで、従来のレーザ超音波探傷装置
は、図3の点線で示す軸X上でポイントセンシングして
いた。かかる従来のポイントセンシングでは、欠陥部か
らの反射超音波の他にノイズである超音波をも同時に検
出してしまい、しかも前述したように、このノイズの除
去は容易でない。これに対して、本実施形態では、超音
波発生用レーザ装置11、超音波検出用レーザ装置21
及び光学系23等は、被検体表面に照射される円環状の
レーザ光20が、被検体表面に照射される励起用のレー
ザ光10の中心O点を中心とする円環状となるように配
置されている。すなわち、被検体A表面のレーザ光20
が照射される円環状の部分は、その中心O点から等距離
に位置する。したがって、図3の軸X上にある欠陥部で
反射された反射超音波は、軸Xから等距離に位置する円
環状の部分で検出されるので、同相成分となり、積分す
ることにより強め合い増幅されて検出される。逆に、ノ
イズは位相が異なるので、積分することにより打ち消し
合い減じられて検出される。この結果SN比の改善を図
ることができる。
By the way, the conventional laser ultrasonic flaw detector has carried out point sensing on the axis X shown by the dotted line in FIG. In such conventional point sensing, ultrasonic waves that are noise are simultaneously detected in addition to the reflected ultrasonic waves from the defective portion, and as described above, it is not easy to remove this noise. On the other hand, in the present embodiment, the ultrasonic wave generation laser device 11 and the ultrasonic wave detection laser device 21 are used.
The optical system 23 and the like are arranged so that the annular laser light 20 with which the subject surface is irradiated has an annular shape with the center O point of the excitation laser light 10 with which the subject surface is irradiated. Has been done. That is, the laser light 20 on the surface of the subject A
The annular portion irradiated with is located equidistant from the center O point. Therefore, the reflected ultrasonic waves reflected by the defect portion on the axis X in FIG. 3 are detected at the annular portion located at the same distance from the axis X, and thus become the in-phase component, which is integrated and strengthened by amplification. Is detected. On the contrary, since the noises have different phases, they are canceled out by integration and detected. As a result, the SN ratio can be improved.

【0019】上記の本実施形態によれば、従来の反射超
音波信号の時間的加算に加えて、容易に空間的加算を実
行することができ、従来の時間的加算のみでは、低減す
ることが困難であった被検体の微細構造に起因する散乱
ノイズを容易に低減することができ、検出信号のSN比
を改善することができる。これにより、従来適用が困難
であった微細構造を有する材料への適用や、より微細な
欠陥部の検出などが実現可能となる。
According to the present embodiment described above, spatial addition can be easily executed in addition to the conventional temporal addition of the reflected ultrasonic signals, and the conventional temporal addition alone can reduce the spatial addition. It is possible to easily reduce the scattering noise due to the difficult microstructure of the subject, and improve the SN ratio of the detection signal. As a result, application to a material having a fine structure, which has been difficult to apply in the past, and detection of a finer defect portion can be realized.

【0020】図4は、本発明の第二実施形態であるレー
ザ超音波探傷装置の概略構成図である。第2実施形態が
第一実施形態と相違する点は、笠形リング状ミラー23
0cが4か所のスリット状の非反射部231cを有する
ことである。この非反射部231cは、レーザ光を吸収
するものであってもよいし、レーザ光を透過させるもの
であってもよい。また、第一実施形態では、励起用のレ
ーザ光10が被検体Aに斜め方向から照射されているの
に対して、第二実施形態では、励起用のレーザ光100
が被検体Aに対して垂直に照射される。その他の構成
は、第一実施形態と同様であるので、第一実施形態のも
のと同様の機能を有するものには、同一或いは対応する
符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a laser ultrasonic flaw detector according to a second embodiment of the present invention. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the shaded ring-shaped mirror 23
0c has four slit-shaped non-reflecting portions 231c. The non-reflecting portion 231c may absorb the laser light or may transmit the laser light. Further, in the first embodiment, the laser light 10 for excitation is irradiated onto the subject A from an oblique direction, whereas in the second embodiment, the laser light 100 for excitation is emitted.
Is vertically irradiated to the subject A. Since other configurations are similar to those of the first embodiment, those having the same functions as those of the first embodiment are designated by the same or corresponding reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0021】第二実施形態は、笠形リング状ミラー23
0cに4か所のスリット状の非反射部231cが設けら
れている。したがって、円錐状ミラー23bに水平方向
に4本の支持棒(不図示)を設け、各支持棒とこの非反
射部231cとを対応させることにより、円環状のレー
ザ光の光路を遮ることなく、支持棒を円環状のレーザ光
の外側に引き出して、円錐状ミラー23bを装置本体に
固定することができる。その他の作用・効果は第一実施
形態と同様である。
In the second embodiment, the shaded ring-shaped mirror 23 is used.
0c is provided with four slit-shaped non-reflecting portions 231c. Therefore, by providing four support rods (not shown) in the horizontal direction on the conical mirror 23b, and by associating each support rod with the non-reflecting portion 231c, the optical path of the annular laser light is not blocked, It is possible to fix the conical mirror 23b to the main body of the apparatus by pulling the support rod to the outside of the annular laser beam. Other operations and effects are the same as those of the first embodiment.

【0022】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能であ
る。たとえば、上記の実施形態では、図2に示すように
励起用のレーザ光の径が、プローブ用のレーザ光の径よ
り小さい場合について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではない。例えば、励起用のレーザ光のビー
ム径を大きくして、円環状のレーザ光の径と同等以上の
大きさとしてもよい。これにより、被検体の表面が鏡面
状でない場合にも、励起用のレーザ光により常に被検体
表面の反射超音波を検出する円環状の部分を鏡面状にし
て、反射超音波の検出を行うことができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made within the scope of the gist thereof. For example, in the above embodiment, the case where the diameter of the laser light for excitation is smaller than the diameter of the laser light for probe as shown in FIG. 2 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the beam diameter of the laser light for excitation may be increased to be equal to or larger than the diameter of the annular laser light. As a result, even if the surface of the subject is not a mirror surface, the annular portion for constantly detecting the reflected ultrasonic waves on the surface of the object by the laser light for excitation is made a mirror surface and the reflected ultrasonic waves are detected. You can

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プローブ用のレーザ光を被検体表面に照射された励起用
のレーザ光の中心を中心とする円環状のレーザ光とした
ことにより、被検体表面に照射された励起用のレーザ光
の真下にある欠陥部からの反射超音波信号は、強め合い
増幅されて検出され、逆に、被検体中の微細構造に起因
する散乱ノイズは、打ち消し合い弱められて検出され
る。したがって、探傷に必要とされる疵や空洞等の欠陥
部からの反射超音波信号をSN比を改善して取り出すこ
とが可能となる。
As described above, according to the present invention,
Since the laser light for the probe is an annular laser light centered on the center of the laser light for excitation applied to the surface of the subject, it is directly below the laser light for excitation applied to the surface of the subject. The reflected ultrasonic signal from the defect portion is detected by being strengthened and amplified, and conversely, the scattered noise caused by the fine structure in the subject is canceled and weakened and detected. Therefore, it becomes possible to improve the SN ratio and extract the reflected ultrasonic signal from a defect such as a flaw or a cavity required for flaw detection.

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

【図1】本発明の第1実施形態であるレーザ超音波探傷
装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser ultrasonic flaw detector according to a first embodiment of the present invention.

【図2】被検体に照射されるレーザ光の概略斜視図であ
る。
FIG. 2 is a schematic perspective view of laser light with which a subject is irradiated.

【図3】欠陥部からの反射超音波を検出するときの様子
を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state when detecting reflected ultrasonic waves from a defective portion.

【図4】本発明の第2実施形態であるレーザ超音波探傷
装置の概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a laser ultrasonic flaw detector according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 被検体 10 レーザ光 11 超音波発生用レーザ装置 13 ミラー 21 超音波検出用レーザ装置 23 光学系 23a ビームエクスパンダー 23b 円錐状ミラー 23c 笠形リング状ミラー 23d 支持部材 31 光検出装置 33 ハーフミラー 35 集光用レンズ 37 光検出器 230c 笠形リング状ミラー 231c 非反射部 A subject 10 laser light 11 ultrasonic wave generation laser device 13 mirror 21 ultrasonic wave detection laser device 23 optical system 23a beam expander 23b conical mirror 23c cap ring mirror 23d support member 31 photodetector 33 half mirror 35 Optical lens 37 Photodetector 230c Cap ring-shaped mirror 231c Non-reflection part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検体に超音波を発生させる励起用のレ
ーザ光を照射する超音波発生用レーザ手段と、被検体中
で反射され表面に到達した反射超音波を検出するプロー
ブ用のレーザ光を発生する超音波検出用レーザ手段と、
前記プローブ用のレーザ光を前記被検体に照射された前
記励起用のレーザ光の中心を中心とする円環状のレーザ
光に変換する光学手段と、前記被検体の表面で反射され
るプローブ用のレーザ光が前記反射超音波との相互作用
によって受ける変化を検出する光検出手段と、を具備す
ることを特徴とするレーザ超音波探傷装置。
1. An ultrasonic wave generating laser means for irradiating a subject with an exciting laser beam for generating an ultrasonic wave, and a laser beam for a probe for detecting reflected ultrasonic waves reflected in the subject and reaching the surface. Laser means for generating ultrasonic waves,
Optical means for converting the laser light for the probe into an annular laser light centered on the center of the laser light for excitation applied to the subject, and for the probe reflected on the surface of the subject A laser ultrasonic flaw detector, comprising: a light detecting unit that detects a change that the laser light undergoes due to the interaction with the reflected ultrasonic wave.
【請求項2】 前記光学手段は、プローブ用のレーザ光
の径を拡大する径拡大手段と、前記径が拡大された円柱
状のレーザ光を反射して円環状のレーザ光に変換する円
錐状反射手段と、前記円環状のレーザ光を反射して被検
体に照射する環状反射手段と、を含むものである請求項
1記載のレーザ超音波探傷装置。
2. The optical means includes a diameter enlarging means for enlarging the diameter of the laser beam for the probe, and a conical shape for reflecting the cylindrical laser beam with the enlarged diameter and converting it into an annular laser beam. The laser ultrasonic flaw detector according to claim 1, further comprising: a reflecting unit; and an annular reflecting unit that reflects the annular laser beam to irradiate the subject.
【請求項3】 前記環状反射手段は、スリット状の非反
射部を少なくとも一つ有するものである請求項2記載の
レーザ超音波探傷装置。
3. The laser ultrasonic flaw detector according to claim 2, wherein the annular reflecting means has at least one slit-shaped non-reflecting portion.
【請求項4】 円環状のプローブ用のレーザ光を被検体
に照射して被検体内部の欠陥部から反射される反射超音
波を検出するレーザ超音波探傷法。
4. A laser ultrasonic flaw detection method for irradiating a subject with laser light for an annular probe to detect reflected ultrasonic waves reflected from a defective portion inside the subject.
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