JPS58171662A - 非接触超音波送受信装置 - Google Patents
非接触超音波送受信装置Info
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- JPS58171662A JPS58171662A JP57053707A JP5370782A JPS58171662A JP S58171662 A JPS58171662 A JP S58171662A JP 57053707 A JP57053707 A JP 57053707A JP 5370782 A JP5370782 A JP 5370782A JP S58171662 A JPS58171662 A JP S58171662A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、導電性表面を有する工業材料に電磁変換によ
って超音波を発生せしめ、その工業材料からの超音波を
光のドツプラ効果を利用することによって検出する非接
触超音波送受信装置に関するものである。
って超音波を発生せしめ、その工業材料からの超音波を
光のドツプラ効果を利用することによって検出する非接
触超音波送受信装置に関するものである。
これまでに試料である工業材料に非接触状態で超音波を
発生せしめる方法として電磁力によるものと、光照射に
よるもの力上知られている。また、試料からの超音波を
非接触状態で検出する方法としては電磁変換や光による
ものが知られているが、これまでに知られている非接触
超音波送受信方法は超音波検出範囲に関し不感距離が大
きかったシ、大出力レーザを使用し力ければならない関
係上試料表面からの散乱光によって人体に視覚障害を及
ぼすという不具合がある。
発生せしめる方法として電磁力によるものと、光照射に
よるもの力上知られている。また、試料からの超音波を
非接触状態で検出する方法としては電磁変換や光による
ものが知られているが、これまでに知られている非接触
超音波送受信方法は超音波検出範囲に関し不感距離が大
きかったシ、大出力レーザを使用し力ければならない関
係上試料表面からの散乱光によって人体に視覚障害を及
ぼすという不具合がある。
即ち、電磁変換によるものは金属表面近くに電磁石およ
び平面状送信コイルを配置し、この送信コイルに高周波
パルス電流を流すことによって金ｉ１４表面に直接超音
波を発生せしめるものである。
び平面状送信コイルを配置し、この送信コイルに高周波
パルス電流を流すことによって金ｉ１４表面に直接超音
波を発生せしめるものである。
その高周波電流によって金属表面には渦電流が発生され
、しかして電磁石による磁界との相互作用によって金属
表面には超音波が発生されるわけである。一方、金属か
らの超音波は超音波振動と磁界の相互作用によって金属
表面に誘起される紡導電流を受信コイルによって検出さ
れるようにするが、超音波発生時に送信コイルに流れる
大電流の電磁誘導により受信コイルにも大電流が流れる
ことから、検出波形に大きなデッドゾーンが存するとい
うものである。
、しかして電磁石による磁界との相互作用によって金属
表面には超音波が発生されるわけである。一方、金属か
らの超音波は超音波振動と磁界の相互作用によって金属
表面に誘起される紡導電流を受信コイルによって検出さ
れるようにするが、超音波発生時に送信コイルに流れる
大電流の電磁誘導により受信コイルにも大電流が流れる
ことから、検出波形に大きなデッドゾーンが存するとい
うものである。
一方、特開昭５６−５３４５７号公報や５３４２３号公
報ＫｋＪ示されているように光照射によるも−のは試料
表面に高出力・ミルスレーザ元を照射し、これによって
試料にパルス状の超音波を発生させるようにしたもので
ある。この場合での超音波の検出は光や電磁誘導を利用
して行なわれるが、高出力パルスレーザ光が用いられる
関係上試料表面が損傷されたシ、視覚上問題があるとい
うものである。
報ＫｋＪ示されているように光照射によるも−のは試料
表面に高出力・ミルスレーザ元を照射し、これによって
試料にパルス状の超音波を発生させるようにしたもので
ある。この場合での超音波の検出は光や電磁誘導を利用
して行なわれるが、高出力パルスレーザ光が用いられる
関係上試料表面が損傷されたシ、視覚上問題があるとい
うものである。
よって本発明の目的は、超音波検出範囲に関し不感距離
が小さく、しかも超音波発注に高出力パルスレーザ光が
用いられない非接触超音波送受信装置を供するにある。
が小さく、しかも超音波発注に高出力パルスレーザ光が
用いられない非接触超音波送受信装置を供するにある。
この目的のため本発明は、超音波の発生は電磁変換によ
って、また超音波の検出は光によって行なうようＫなし
たものである。光は電気的ノイズに対して強いことから
、超音波発生時であっても送受信系は結合されなく、よ
って不感距離を小さく抑えた状態で薄肉材や浅部をも非
破壊検査することが可能となるものである。また、超音
波検出用レーザ光は連続発振のものとされ、しかも高出
力のものとはされないから、試料表面の損傷や視覚障害
は生じる余地がなくなるものである。
って、また超音波の検出は光によって行なうようＫなし
たものである。光は電気的ノイズに対して強いことから
、超音波発生時であっても送受信系は結合されなく、よ
って不感距離を小さく抑えた状態で薄肉材や浅部をも非
破壊検査することが可能となるものである。また、超音
波検出用レーザ光は連続発振のものとされ、しかも高出
力のものとはされないから、試料表面の損傷や視覚障害
は生じる余地がなくなるものである。
以下、本発明を第１図から第３図により説明する。
第１図は本発明による装置の一実施態様での構成を試料
とともに示したものでおる。
とともに示したものでおる。
これによると試料３における一表面３ａに対しては電磁
トランスデユーサとしての送信コイル２が図示の如くに
近接して配置されるようになっている。送信コイル２は
例えば平面コイルとして構成され、これに高周波パルス
電流を流すことによって表面ａａＫ高周波振動を生起せ
しめるものである。即ち、第２図（匈に示す同期信号に
同期してパルサーｌよシ送信コイル２に高周波パルス電
流を流すようにすれば、このパルス電流によっテ発生さ
れた交番磁界が表面３ａに作用することになシ、しかし
て表面３ａにはその交番磁界の変化を妨げるべく渦電流
が発生するところとなるものである。この渦電流と磁界
との相互作用によって表面３ａには振動が第２図（切に
示す如くに生起され、この振動が超音波となって試料３
中を伝播するようになるわけである。試料３を伝播する
超音波は他方の表面３ｂを含む音醤的不連続部で反射さ
れ、再び表面３ａに振動を生起させるが、この超音波エ
コーによる振動を本発明では光によって検出せんとする
ものである。
トランスデユーサとしての送信コイル２が図示の如くに
近接して配置されるようになっている。送信コイル２は
例えば平面コイルとして構成され、これに高周波パルス
電流を流すことによって表面ａａＫ高周波振動を生起せ
しめるものである。即ち、第２図（匈に示す同期信号に
同期してパルサーｌよシ送信コイル２に高周波パルス電
流を流すようにすれば、このパルス電流によっテ発生さ
れた交番磁界が表面３ａに作用することになシ、しかし
て表面３ａにはその交番磁界の変化を妨げるべく渦電流
が発生するところとなるものである。この渦電流と磁界
との相互作用によって表面３ａには振動が第２図（切に
示す如くに生起され、この振動が超音波となって試料３
中を伝播するようになるわけである。試料３を伝播する
超音波は他方の表面３ｂを含む音醤的不連続部で反射さ
れ、再び表面３ａに振動を生起させるが、この超音波エ
コーによる振動を本発明では光によって検出せんとする
ものである。
超音波エコーによる振動を検出するにはレーザ発振器４
からの連続レーザ光は九ファイ・（５、ビームスプリッ
タ６、元ファイバ５′を介し表面３ａに照射される。超
音波エコーが到達する表面ａａＫ第２図（０に示す如く
にレーザ光が照射されると、このレーザ光は超音波エコ
ーによる振動によってドラグラ効果による周波数変化を
受け、周波数変調光どして反射されるようになるもので
ある。この周波数変調光は光ファイバ５′出射端面で僅
かに反射された反射レーザ光（参照光として利用）とと
もに光ファイバ５′を介しビームスプリッタ６で入射レ
ーザ光と分離され、更に光ファイバ５“を介し光検出器
７および光受信器８よりなる受信器によって検出される
ようになっている。
からの連続レーザ光は九ファイ・（５、ビームスプリッ
タ６、元ファイバ５′を介し表面３ａに照射される。超
音波エコーが到達する表面ａａＫ第２図（０に示す如く
にレーザ光が照射されると、このレーザ光は超音波エコ
ーによる振動によってドラグラ効果による周波数変化を
受け、周波数変調光どして反射されるようになるもので
ある。この周波数変調光は光ファイバ５′出射端面で僅
かに反射された反射レーザ光（参照光として利用）とと
もに光ファイバ５′を介しビームスプリッタ６で入射レ
ーザ光と分離され、更に光ファイバ５“を介し光検出器
７および光受信器８よりなる受信器によって検出される
ようになっている。
光検出器７は具体的にはフォトダイオードなどによって
構成され、また、光受信器８は光検出器７にバイアス電
流を供給したシ、光検出器７からの検出信号を適当な帯
域内で増幅するなどの機能を有しているが、この受信器
によってドラグラシフトされ九周波数成分が第２図（ｄ
）に示す如く得られるわけである。受信器からの信号は
ＦＭ復調器９によって第２図（ｅ）に示す如くに復調さ
れた後検波・整流されオフロスコープ１０上ＫＡモード
表示され得ることになる。勿論表示されたピーク状波形
のうち最初のもの以外は超音波エコーによるものである
。彦お、本態様では送信コイル２および光ファイバ５′
先端部は狭い空間内に配置され得ることから、送受信場
所は比較的自由となる。
構成され、また、光受信器８は光検出器７にバイアス電
流を供給したシ、光検出器７からの検出信号を適当な帯
域内で増幅するなどの機能を有しているが、この受信器
によってドラグラシフトされ九周波数成分が第２図（ｄ
）に示す如く得られるわけである。受信器からの信号は
ＦＭ復調器９によって第２図（ｅ）に示す如くに復調さ
れた後検波・整流されオフロスコープ１０上ＫＡモード
表示され得ることになる。勿論表示されたピーク状波形
のうち最初のもの以外は超音波エコーによるものである
。彦お、本態様では送信コイル２および光ファイバ５′
先端部は狭い空間内に配置され得ることから、送受信場
所は比較的自由となる。
このようにして超音波の送受信を行なう場合は超音波発
生時であっても送受信系は結合されなく、単に発生され
た超音波のみが受信されるだけであるから、不感距離を
小さく抑えた状態で超音波エコーを検出することが可能
となるものである。
生時であっても送受信系は結合されなく、単に発生され
た超音波のみが受信されるだけであるから、不感距離を
小さく抑えた状態で超音波エコーを検出することが可能
となるものである。
次に第３図によシ本発明による装置の他の実施態様での
構成について説明する。
構成について説明する。
本態様では電磁トランスデユーサは送信コイル２と磁場
発生器１３とから構成される。直流電源１４より直流電
流を磁場発生器１３に流し渦電流に作用する磁界を発生
せしめる場合は、送信コイル２への高周波パルス電流が
小さくとも同一パワーの超音波が発生されるところとな
るものである。
発生器１３とから構成される。直流電源１４より直流電
流を磁場発生器１３に流し渦電流に作用する磁界を発生
せしめる場合は、送信コイル２への高周波パルス電流が
小さくとも同一パワーの超音波が発生されるところとな
るものである。
また、本態様ではレーザ発振器４よシ出射される連続レ
ーザ光は超音波の周波数よりも１桁以上高い周波数のキ
ャリア信号によって振幅変調されるようになっている。
ーザ光は超音波の周波数よりも１桁以上高い周波数のキ
ャリア信号によって振幅変調されるようになっている。
信号発生器１２からのキャリア信号によって振幅変調さ
れた連続レーザ光は光ファイバ５を介し試料３の他人面
３ｂに照射される一方、表面３ｂでの超音波振動により
周波数変調されたキャリア信号は光ファイバ１１を介し
７先の場合と同様にして受信器およびＦＭｆｊｌ詞器に
よって検出表示されるようにするものである。このよ、
うＫする場合は先の態様に比しＳＮ比が向上されるとこ
ろと表るものである。なお、本態様においては試料３の
他人面３ｂ側で超音波を受信するようにしているが、こ
れは本質的な問題ではない。
れた連続レーザ光は光ファイバ５を介し試料３の他人面
３ｂに照射される一方、表面３ｂでの超音波振動により
周波数変調されたキャリア信号は光ファイバ１１を介し
７先の場合と同様にして受信器およびＦＭｆｊｌ詞器に
よって検出表示されるようにするものである。このよ、
うＫする場合は先の態様に比しＳＮ比が向上されるとこ
ろと表るものである。なお、本態様においては試料３の
他人面３ｂ側で超音波を受信するようにしているが、こ
れは本質的な問題ではない。
目的によっては送信コイル２と反対の側の表面３ｂよシ
超音波を受信する必Ｆがあるからである。
超音波を受信する必Ｆがあるからである。
また、本態様では光ファイバは送受兼用とされていない
が、これはこの場合には連続レーザ光の周波数成分の混
入は低く抑えられる必要があるからである。
が、これはこの場合には連続レーザ光の周波数成分の混
入は低く抑えられる必要があるからである。
以上説明したように本発明は、超音波の発生は電磁変換
によって、また超音波は光のドラグラ効果を利用して検
出するようにしたものである。したがって本発明による
場合は、超音波発生時であっても送受信系は電磁結合さ
れることはなく不感距離が小さく抑えられた状態で試料
浅部や薄肉試料の欠陥を検査し得、また薄肉試料の厚さ
を測定し得るという効果がある。また、高出力パルスレ
ーザ光は使用されないので、試料の損傷や視覚障害は生
じないものとなり、これまでに実用化されている非接触
超音波送受信装置とは異なった効果をもつところとなる
。
によって、また超音波は光のドラグラ効果を利用して検
出するようにしたものである。したがって本発明による
場合は、超音波発生時であっても送受信系は電磁結合さ
れることはなく不感距離が小さく抑えられた状態で試料
浅部や薄肉試料の欠陥を検査し得、また薄肉試料の厚さ
を測定し得るという効果がある。また、高出力パルスレ
ーザ光は使用されないので、試料の損傷や視覚障害は生
じないものとなり、これまでに実用化されている非接触
超音波送受信装置とは異なった効果をもつところとなる
。
第１図は、本発明による装置の一実施態様での構成を試
料とともに示す図、第２図（ａ）〜（ｅ）はその要部で
の入出力信号波形図、ｙ；３図は、本発ＩＮＫよる装置
の他の実施態様での構成を試料とともに示す図である。 １・・・パルｆ−１２・・・送信コイル、４・・・レー
ザ発ｍ器、５．５’ 、５“、１１・・・光ファイバ、
６・・・ビ−ムスプリツタ、７・・・光検出器、８・・
・光受信器、９・・・ＦＭ復調器、１２・・・信号発生
器、１３・・・磁場発生器。 代理人 弁理士 秋本正実 第 １ 図 箋２区 ＜ｅ）
料とともに示す図、第２図（ａ）〜（ｅ）はその要部で
の入出力信号波形図、ｙ；３図は、本発ＩＮＫよる装置
の他の実施態様での構成を試料とともに示す図である。 １・・・パルｆ−１２・・・送信コイル、４・・・レー
ザ発ｍ器、５．５’ 、５“、１１・・・光ファイバ、
６・・・ビ−ムスプリツタ、７・・・光検出器、８・・
・光受信器、９・・・ＦＭ復調器、１２・・・信号発生
器、１３・・・磁場発生器。 代理人 弁理士 秋本正実 第 １ 図 箋２区 ＜ｅ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、導電性の試料表面に非接触で超音波振動を生起せし
める電磁力利用の超音波発生器と、試料中を伝播する超
音波によって試料表面に生起される超音波振動を光のド
ツプラ効釆を利用して検出する撮動検出器とからなる構
成を特徴とする非接触超音波送受信装置。 ２、振動検出器は、連続レーザ光を発生するレーザ悌振
器と、該発振器からのレーザ光を途中のビームスブリッ
ト手段を介し試料表面に非接触で照射するとともに、該
表面からの反射レーザ光を上記ビームスブリット手段に
よって発振器からのレーザ光よシ分離抽出する光ファイ
バと、上記ビームスグリッド手段からの反射レーザ光の
ドラグラシフトされた周波数成分をヘテロダイン検波す
る光検出器および光受信器と、ドラグラシフトされた周
波数成分よシドップラシフト量を検出するＦ’Ｍ復調器
とからなる特許請求の範囲第１項記載の非接触超音波送
受信装置。 ３、振動検出器は、連続レーザ光を発生するレーザ発振
器と、該発振器を制御して連続レーザ光を所定に振幅変
調する信号発生器と、上記レーザ発振器からのレーザ光
を試料六面に非接触で照射する第１の光ファイバと、該
表面からの反射レーザ光を非接触で取シ出す第２の光フ
ァイバと、該ファイバからの反射レーザ光の変調波成分
を検出する光検出器および光受信器と、該変調波成分よ
シドッグラシフトされた周波数成分を検出するＦＭ復調
器とからなる特許請求の範囲第１項記載の非接触超音波
送受信装置。 ４、超音波発生器は、高周波パルス電流を発生するパル
丈−と、電磁トランスデユーサとがら々る舛許ｇ肯求の
範囲第１項、第２項または第３項記載の非接触超音波送
受信装＊。 ５、電磁トランスデユーサは、コイルとしてなる物許請
求の範囲第４項記載の非接触超音波送受信装＆。 ６、［磁トランスデユーサは、コイルと直流磁場発生器
とからなる０訂蹟求の範囲第４項記載の非接触超音波送
受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57053707A JPS58171662A (ja) | 1982-04-02 | 1982-04-02 | 非接触超音波送受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57053707A JPS58171662A (ja) | 1982-04-02 | 1982-04-02 | 非接触超音波送受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58171662A true JPS58171662A (ja) | 1983-10-08 |
| JPH0352578B2 JPH0352578B2 (ja) | 1991-08-12 |
Family
ID=12950297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57053707A Granted JPS58171662A (ja) | 1982-04-02 | 1982-04-02 | 非接触超音波送受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58171662A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62126346A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-08 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 非接触超音波探傷方法 |
| JPS6333658A (ja) * | 1986-07-28 | 1988-02-13 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 非接触超音波探傷装置 |
| KR100471352B1 (ko) * | 2001-07-10 | 2005-03-07 | 기아자동차주식회사 | 비접촉 진동측정에 의한 볼트체결 확인방법 |
| JP2006133186A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Toshiba Corp | レーザ超音波検査方法 |
| JP2007232528A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波検査装置 |
| JP2010071741A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Toshiba Corp | 配管の厚み測定方法および装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5816781B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2015-11-18 | 国立大学法人秋田大学 | イメージング方法およびイメージング装置 |
| JP2012127897A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Hitachi Ltd | 内部欠陥検査方法及びその装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5235228A (en) * | 1975-09-12 | 1977-03-17 | Nitto Electric Ind Co Ltd | Method for adhering boards |
| JPS5286388A (en) * | 1976-01-13 | 1977-07-18 | Nippon Steel Corp | Method of detecting flaw by supersonic waves |
| 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 |
| JPS56164952A (en) * | 1980-05-23 | 1981-12-18 | Nippon Steel Corp | Transmitting and receiving method for ultrasonic wave by laser beam |
-
1982
- 1982-04-02 JP JP57053707A patent/JPS58171662A/ja active Granted
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| KR100471352B1 (ko) * | 2001-07-10 | 2005-03-07 | 기아자동차주식회사 | 비접촉 진동측정에 의한 볼트체결 확인방법 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0352578B2 (ja) | 1991-08-12 |
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