JP2002257793A - Lasor ultrasonic inspection device - Google Patents

Lasor ultrasonic inspection device

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JP2002257793A
JP2002257793A JP2001055948A JP2001055948A JP2002257793A JP 2002257793 A JP2002257793 A JP 2002257793A JP 2001055948 A JP2001055948 A JP 2001055948A JP 2001055948 A JP2001055948 A JP 2001055948A JP 2002257793 A JP2002257793 A JP 2002257793A
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ultrasonic
signal
laser
laser light
inspected
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JP2001055948A
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Makoto Ochiai
誠 落合
Hidehiko Kuroda
英彦 黒田
Takahiro Miura
崇広 三浦
Seiki Soramoto
誠喜 空本
Katsuhiko Naruse
克彦 成瀬
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To cleanly ensure an optical path for transmitting and receiving ultrasonic waves under an inspection environment such as underwater environment, dusty environment or the like. SOLUTION: This device comprises substituting means 18, 19 and 20 for substituting at least one of optical paths for guiding a first laser beam PL and second laser beam IL to the surface of a material to be inspected 3 by a fluid easily transmitting the wavelength of a first laser beam source 1 and the wavelength of a second laser beam source 4.

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、例えば小型、高
温、稼動部など接触や近接が困難な原子炉の炉底部構造
物を計測対象とし、その計測対象が水中環境下、粉塵環
境下、狭隘環境下に設置された場合において、き裂や欠
陥の検査あるいは材料評価を非接触かつ非破壊で高精度
に行うことのできるレーザ超音波検査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a bottom structure of a nuclear reactor, such as a small-sized, high-temperature, operating part, which is difficult to contact or approach, and which is to be measured in an underwater environment, a dust environment, or a narrow space. The present invention relates to a laser ultrasonic inspection apparatus capable of non-contact, non-destructive and highly accurate inspection or material evaluation of cracks and defects when installed in an environment.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、例えば発電プラントの機器や構造
材料のき裂検査の一手法としては、レーザ超音波法が提
案されている。この技術の概要については、例えば「山
脇：“レーザ超音波と非接触材料評価”、溶接学会誌、
第６４巻、Ｎｏ．２、Ｐ．１０４−１０８（１９９５年
発行）」などの文献に記載されている。2. Description of the Related Art In recent years, for example, a laser ultrasonic method has been proposed as a method for inspecting cracks in equipment and structural materials of a power plant. For an overview of this technology, see, for example, “Yamawaki:“ Laser Ultrasound and Non-Contact Material Evaluation ”, Journal of the Japan Welding Society,
Vol. 2, p. 104-108 (issued in 1995).

【０００３】この文献に記載されたレーザ超音波法は、
多くの場合被検査材に対してパルスレーザ光を照射する
ことで発生する熱的応力あるいは気化反力を利用して超
音波を送信する一方、多くの場合連続発振する別のレー
ザ光を受信点に照射し、その直進性や可干渉性を利用し
て超音波によって誘起される変位または振動速度を受信
する技術である。[0003] The laser ultrasonic method described in this document is as follows.
In many cases, ultrasonic waves are transmitted using thermal stress or vaporization reaction generated by irradiating a pulsed laser beam to the material to be inspected, while another laser beam that continuously oscillates is received in many cases. Is a technique for receiving displacement or vibration velocity induced by ultrasonic waves by utilizing the straightness or coherence.

【０００４】このように超音波を用いて材料のき裂や内
在欠陥を検出したりあるいは材料特性の評価を行うこと
は、公知の技術であるものの、レーザ超音波法によれ
ば、これらを非接触で行うことが可能であり、さまざま
な材料評価分野への応用が期待されている。[0004] As described above, it is a known technique to detect cracks or intrinsic defects in a material or to evaluate material properties by using ultrasonic waves. It can be performed by contact, and is expected to be applied to various material evaluation fields.

【０００５】レーザ超音波法における超音波の送受信手
法としては、いくつか異なる光学系が提案されており、
特に受信用光学系としては、マイケルソン干渉法、マッ
ハツェンダ干渉法、ファブリ・ペロー法、位相共役法、
ナイフエッジ法などが提案されている。ここでは本発明
に関係が深い、パルスレーザ光照射による超音波発生方
法と、位相共役法を用いた超音波の受信手段について、
図２３に代表的な従来のレーザ超音波検査装置のブロッ
ク構成図を示す。Several different optical systems have been proposed for transmitting and receiving ultrasonic waves in the laser ultrasonic method.
In particular, the receiving optical system includes Michelson interferometry, Mach-Zehnder interferometry, Fabry-Perot method, phase conjugation method,
A knife edge method and the like have been proposed. Here, closely related to the present invention, an ultrasonic wave generation method by pulsed laser light irradiation, and an ultrasonic wave receiving means using a phase conjugate method,
FIG. 23 shows a block diagram of a typical conventional laser ultrasonic inspection apparatus.

【０００６】図２３に示すように、超音波を発生させる
超音波発生用レーザ光源１から発振したパルスレーザ光
ＰＬは、照射光学系２を介して被検査材３表面の所定位
置に所定のビーム形状で照射される。ここで、超音波発
生用レーザ光源１としては、ＱスイッチＹＡＧレーザな
どが多く用いられる。As shown in FIG. 23, a pulse laser beam PL oscillated from an ultrasonic wave generating laser light source 1 for generating an ultrasonic wave is transmitted through an irradiation optical system 2 to a predetermined position on a surface of a material 3 to be inspected. Irradiated in shape. Here, a Q-switched YAG laser or the like is often used as the laser light source 1 for generating an ultrasonic wave.

【０００７】このようにパルスレーザ光ＰＬを被検査材
３表面に照射すると、被検査材３とパルスレーザ光ＰＬ
との相互作用により、被検査材３には縦波、横波、表面
波など種々のモードの超音波ＵＳが発生し、その超音波
ＵＳは被検査材３に含まれるき裂や欠陥、あるいは被検
査材３の材料特性により反射、散乱、音速変化などの現
象を発生するが、ここではそれらについては詳細に論じ
ない。いずれにせよ、ある伝播過程に基づいて伝播した
超音波ＵＳが被検査材３上の任意の計測点に到達する
と、その部位に変位を生じる。When the surface of the inspection target material 3 is irradiated with the pulse laser light PL, the inspection target material 3 and the pulse laser light PL are irradiated.
The ultrasonic waves US in various modes such as longitudinal waves, transverse waves, and surface waves are generated in the material 3 to be inspected by the interaction with the ultrasonic waves. Although phenomena such as reflection, scattering, and change in sound speed occur depending on the material characteristics of the inspection material 3, they will not be discussed in detail here. In any case, when the ultrasonic wave US propagated based on a certain propagation process reaches an arbitrary measurement point on the inspection target material 3, a displacement is generated at the site.

【０００８】一方、超音波ＵＳを検出するために超音波
検出用レーザ光源４から発振したレーザ光ＩＬは、受信
用光学系ＯＰにおける位相共役素子５に入射される。こ
こで、位相共役素子５の結晶としては、強誘電体結晶
（ＢａＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３など）、常誘電体結晶
（ＢＳＯなど）、半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰな
ど）が使用される。On the other hand, the laser light IL oscillated from the ultrasonic detecting laser light source 4 to detect the ultrasonic wave US is incident on the phase conjugate element 5 in the receiving optical system OP. Here, ferroelectric crystals (such as BaTiO 3 and LiNbO 3 ), paraelectric crystals (such as BSO), and semiconductors (such as GaAs, InP, and GaP) are used as crystals of the phase conjugate element 5.

【０００９】そして、位相共役素子５を透過したレーザ
光ＩＬは、コリメータＭ１で第１の光ファイバ６に入射
され、この光ファイバ６から出射したレーザ光ＩＬは、
対物レンズＭ２を経て被検査材３の所望の計測点に照射
される。この被検査材３に照射されたレーザ光ＩＬの散
乱光（散乱成分の一部）ＳＬは、第２の対物レンズＭ３
で集光され、第２の光ファイバ７、第２のコリメータＭ
４を介して位相共役素子５に再び入射される。The laser light IL transmitted through the phase conjugate element 5 is incident on the first optical fiber 6 by the collimator M1, and the laser light IL emitted from the optical fiber 6 is
A desired measurement point on the inspection target material 3 is irradiated via the objective lens M2. The scattered light (a part of the scattered component) SL of the laser light IL applied to the inspection target material 3 is transmitted to the second objective lens M3.
And the second optical fiber 7 and the second collimator M
The light is again incident on the phase conjugate element 5 via 4.

【００１０】通常の場合、被検査材３の表面が光学的に
粗面である場合には、散乱光ＳＬの波面が歪み、干渉効
率が極めて低くなって干渉信号は得られないものの、こ
の光学系の配置においては、位相共役効果により散乱光
ＳＬが干渉し、ミラー８およびレンズＭ５を介して光検
出器９で比較的高効率で干渉信号を検出することができ
る。この光検出器９で検出された信号は、信号処理装置
１０にて適宜信号処理され、表示、記録される。In a normal case, when the surface of the material 3 to be inspected is optically rough, the wavefront of the scattered light SL is distorted and the interference efficiency becomes extremely low, so that no interference signal can be obtained. In the arrangement of the system, the scattered light SL interferes due to the phase conjugate effect, and the interference signal can be detected with relatively high efficiency by the photodetector 9 via the mirror 8 and the lens M5. The signal detected by the photodetector 9 is appropriately processed by the signal processing device 10, and is displayed and recorded.

【００１１】ここで、光検出器９としては、ＰＩＮ型フ
ォトダイオード（以下、ＰＩＮ−ＰＤという）、あるい
はアバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤとい
う）が多く用いられ、これらは第１の外部電源１１から
定常的なバイアス電圧を印加することで動作する。ま
た、位相共役素子５も第２の外部電源１２から数ｋＶ〜
数十オーダーのバイアス電圧を印加することで動作し、
このバイアス電圧を位相共役素子５のドリフトを抑制す
るためにパルス状に印加する動作モードとしている。Here, as the photodetector 9, a PIN type photodiode (hereinafter, referred to as PIN-PD) or an avalanche photodiode (hereinafter, referred to as APD) is often used. It operates by applying a steady bias voltage. Further, the phase conjugate element 5 is also supplied from the second external power supply 12 by several kV to
It operates by applying a bias voltage of several tens of orders,
The operation mode is such that the bias voltage is applied in a pulse shape in order to suppress the drift of the phase conjugate element 5.

【００１２】さらに、トリガー発振器１３は、超音波発
生用レーザ光源１の動作タイミングと第２の外部電源１
２の動作とを同期させ、超音波計測時刻で位相共役素子
５において最大の干渉効率が得られるよう動作する。Further, the trigger oscillator 13 is provided for controlling the operation timing of the ultrasonic wave generating laser light source 1 and the second external power supply 1.
2 and the phase conjugate element 5 operates so as to obtain the maximum interference efficiency at the ultrasonic measurement time.

【００１３】一方、図２４に示した構造を用いて超音波
送信側に比較的高いパルスエネルギーを有する超音波発
生用レーザ光源１の発振光ＰＬを光ファイバに入射する
手法もある。この手法は、第１および第２のレンズ系１
４，１６間に微小レンズアレイ１５を配置してコリメー
トレンズユニットＣＬを構成することにより、焦点を拡
散させ、第３の光ファイバ１７の損傷を回避するもので
あり、本構造を用いれば、送受信光の両方を光ファイバ
伝送することも可能である。On the other hand, there is also a method of using the structure shown in FIG. 24 and causing the oscillation light PL of the ultrasonic generation laser light source 1 having a relatively high pulse energy to enter the optical fiber on the ultrasonic transmission side. This technique is based on the first and second lens systems 1
The collimating lens unit CL is configured by arranging the microlens array 15 between the lenses 4 and 16 to diffuse the focal point and avoid damage to the third optical fiber 17. It is also possible to transmit both lights by optical fiber.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来手
法によるレーザ超音波検査装置は、原理的に被検査材３
が高温、高所、高放射線場、複雑形状部など接触が困難
であったり近接性が悪く遠隔非接触の検査手法が求めら
れる部位であったりする場合に有効であり、光ファイバ
技術を適用することで、狭隘部や遮蔽物の内側などレー
ザビームを空間的に伝送することが困難な部位の場合に
も効果的である。As described above, the laser ultrasonic inspection apparatus according to the conventional method basically requires the material 3 to be inspected.
However, it is effective when the contact is difficult such as high temperature, high place, high radiation field, complicated shape part, or where the proximity is poor and remote non-contact inspection method is required. This is also effective in a case where it is difficult to spatially transmit a laser beam, such as a narrow portion or the inside of a shield.

【００１５】しかしながら、被検査材３には、水中環境
あるいは粉塵環境などの検査環境下に設置されている場
合も多い。特に、水中環境下に設置された被検査材３に
対して表面波を用いた検査を行う場合には、表面波信号
成分の減衰による信号／ノイズ比（以下、Ｓ／Ｎ比とい
う）の低下が懸念される。However, the inspection target material 3 is often installed in an inspection environment such as an underwater environment or a dust environment. In particular, when performing an inspection using a surface wave on the inspection target material 3 installed in an underwater environment, a reduction in a signal / noise ratio (hereinafter, referred to as an S / N ratio) due to attenuation of a surface wave signal component. Is concerned.

【００１６】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、水中環境下あるいは粉塵環境下などの検査環境
下において超音波を送受信する光路を清浄に確保し、高
感度に検査することのできるレーザ超音波検査装置を提
供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and is intended to secure a clean optical path for transmitting and receiving ultrasonic waves in an inspection environment such as an underwater environment or a dust environment, and perform inspection with high sensitivity. It is an object of the present invention to provide a laser ultrasonic inspection apparatus capable of performing the above.

【００１７】また、本発明の他の目的とするところは、
水中環境下において高感度に信号を検知するとともに、
ノイズを効率的に低減可能なレーザ超音波検査装置を提
供することにある。Another object of the present invention is as follows.
While detecting signals with high sensitivity underwater environment,
An object of the present invention is to provide a laser ultrasonic inspection apparatus capable of efficiently reducing noise.

【００１８】[0018]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、請求項１記載のレーザ超音波検査装置は、被検査
材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を発振す
る第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した超音波
信号を受信するために前記被検査材に照射される第２の
レーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第２のレ
ーザ光の前記被検査材表面における反射成分から前記超
音波に関する情報を光学的に検知するための受信用光学
系と、この受信用光学系において受信された超音波信号
を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号変換手
段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関する情報
を表示および記録する信号処理装置とを備えたレーザ超
音波検査装置において、前記第１のレーザ光と前記第２
のレーザ光の前記被検査材表面に至る光路の少なくとも
一方を、前記第１のレーザ光源の波長および前記第２の
レーザ光源の波長が透過し易い流体で置換する置換手段
を有することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus which oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on a material to be inspected. A laser light source, a second laser light source that oscillates a second laser light applied to the material to be inspected in order to receive an ultrasonic signal generated in the material to be inspected, A receiving optical system for optically detecting information on the ultrasonic wave from a reflection component on the surface of the inspection target material, and a signal conversion unit for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal; A signal processing device for processing an output signal of the signal converting means and displaying and recording information on propagation of ultrasonic waves, wherein the first laser beam and the second
Characterized in that at least one of the optical paths of the laser light reaching the surface of the material to be inspected is replaced with a fluid that easily transmits the wavelength of the first laser light source and the wavelength of the second laser light source. I do.

【００１９】請求項１記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、第１のレーザ光と第２のレーザ光の被検査材表面
に至る光路の少なくとも一方を、清浄な流体で置換する
ことにより、高効率な信号送受信が可能となる。According to the first aspect of the present invention, at least one of the optical paths of the first laser light and the second laser light reaching the surface of the material to be inspected is replaced with a clean fluid. Highly efficient signal transmission / reception becomes possible.

【００２０】請求項２記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した
超音波信号を受信するために前記被検査材に照射される
第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第
２のレーザ光の前記被検査材表面における反射成分から
前記超音波に関する情報を光学的に検知するための受信
用光学系と、この受信用光学系において受信された超音
波信号を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号
変換手段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関す
る情報を表示および記録する信号処理装置とを備えたレ
ーザ超音波検査装置において、前記第１のレーザ光の前
記被検査材への照射位置と、前記第２のレーザ光の前記
被検査材への照射位置との間に挿入されるとともに、周
辺環境の媒質と大きく異なる音響インピーダンスを有
し、かつ前記第１のレーザ光源の波長および前記第２の
レーザ光源の波長が透過不能な光音響遮蔽手段を有する
ことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus.
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, and a first laser light source that irradiates the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated on the material to be inspected. A second laser light source that oscillates the second laser light, a receiving optical system for optically detecting information about the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material, A signal conversion unit that converts an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and a signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal conversion unit and displays and records information related to propagation of the ultrasonic wave. In the laser ultrasonic inspection apparatus provided, while the irradiation position of the first laser light to the inspection target material, and inserted between the irradiation position of the second laser light to the inspection target material, Surrounding environment medium and large Ku different has an acoustic impedance, and the wavelength of the first wavelength and the laser light source the second laser light source is characterized by having a non transparent optical sound insulating means.

【００２１】請求項２記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、第１のレーザ光の被検査材への照射位置と、第２
のレーザ光の被検査材への照射位置との間に挿入される
とともに、周辺環境の媒質と大きく異なる音響インピー
ダンスを有し、かつ第１のレーザ光源の波長および第２
のレーザ光源の波長が透過不能な光音響遮蔽手段を有す
ることにより、比較的高出力である第１のレーザ光の反
射成分が受信用光学系や信号変換手段などに混入するの
を防止することで、信号成分の検知をより簡易かつ高い
Ｓ／Ｎ比で行うことが可能となる。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the second aspect, the irradiation position of the first laser light on the inspection target material and the second laser light
Between the first laser light source and the second laser light source, and has an acoustic impedance that is significantly different from that of the surrounding environment medium.
Having a photoacoustic shielding means through which the wavelength of the laser light source cannot pass, thereby preventing the reflected component of the first laser light having a relatively high output from being mixed into the receiving optical system, the signal converting means, and the like. Thus, it is possible to detect the signal component more easily and with a higher S / N ratio.

【００２２】請求項３記載のレーザ超音波検査装置は、
請求項２記載のレーザ超音波検査装置において、検知す
べき超音波成分が体積波の場合であって、前記光音響遮
蔽手段の先端に設けられた弾性体層と、前記被検査材表
面と前記弾性体層を密着させる接触位置調整手段と、前
記光音響遮蔽機構と前記被検査材の接触を検知する接触
検知機構とを備えたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus comprising:
3. The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 2, wherein the ultrasonic component to be detected is a volume wave, and an elastic layer provided at a tip of the photoacoustic shielding unit, the surface of the inspection object, and A contact position adjusting means for bringing the elastic layer into close contact with each other, and a contact detecting mechanism for detecting contact between the photoacoustic shielding mechanism and the material to be inspected are provided.

【００２３】請求項３記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、光音響遮蔽手段の先端を弾性体層とし、この弾性
体層を被検査材に押し付けて間隙を最小とすることで、
ノイズをより一層減少させることが可能となる。この場
合、送信された表面波成分の多くが弾性体層によって吸
収され、体積波を観察し易くなる。また、接触位置調整
手段により弾性体層をノイズ成分が最小になる最適位置
に密着させることができる。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the third aspect, the tip of the photoacoustic shielding means is an elastic layer, and this elastic layer is pressed against the material to be inspected to minimize the gap.
Noise can be further reduced. In this case, most of the transmitted surface wave component is absorbed by the elastic layer, and the volume wave can be easily observed. Further, the elastic layer can be brought into close contact with the optimum position where the noise component is minimized by the contact position adjusting means.

【００２４】請求項４記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した
超音波信号を受信するために前記被検査材に照射される
第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第
２のレーザ光の前記被検査材表面における反射成分から
前記超音波に関する情報を光学的に検知するための受信
用光学系と、この受信用光学系において受信された超音
波信号を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号
変換手段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関す
る情報を表示および記録する信号処理装置とを備えたレ
ーザ超音波検査装置において、前記第１のレーザ光の空
間的なエネルギー分布を均一化するためのプロファイル
調整手段と、このプロファイル調整手段の出力光の照射
形状を調整するための照射用光学系とを有することを特
徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus comprising:
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, and a first laser light source that irradiates the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated on the material to be inspected. A second laser light source that oscillates the second laser light, a receiving optical system for optically detecting information about the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material, A signal conversion unit that converts an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and a signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal conversion unit and displays and records information related to propagation of the ultrasonic wave. In the laser ultrasonic inspection apparatus provided, a profile adjusting unit for equalizing a spatial energy distribution of the first laser beam and an irradiation shape of output light of the profile adjusting unit are adjusted. And having an irradiation optical system.

【００２５】請求項４記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、第１のレーザ光の空間的なエネルギー分布を均一
化するためのプロファイル調整手段と、このプロファイ
ル調整手段の出力光の照射形状を調整するための照射用
光学系とを有することにより、送信レーザ光の空間的な
プロファイルを均一とし、トータルのエネルギーを同一
としながらもアブレーション損傷のない計測が可能とな
る。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the fourth aspect, the profile adjusting means for equalizing the spatial energy distribution of the first laser light, and the irradiation shape of the output light of the profile adjusting means are adjusted. The provision of the irradiation optical system for adjustment makes it possible to make the spatial profile of the transmitted laser beam uniform and to perform measurement without causing ablation damage while keeping the same total energy.

【００２６】請求項５記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した
超音波信号を受信するために前記被検査材に照射される
第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第
２のレーザ光の前記被検査材表面における反射成分から
前記超音波に関する情報を光学的に検知するための受信
用光学系と、この受信用光学系において受信された超音
波信号を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号
変換手段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関す
る情報を表示および記録する信号処理装置とを備えたレ
ーザ超音波検査装置において、前記第１のレーザ光源が
Ｑスイッチパルスレーザ光源であって、発振するパルス
光のパルス幅が１００ナノ秒から１マイクロ秒の範囲で
可変なパルス幅可変レーザ光源であることを特徴とす
る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus.
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, and a first laser light source that irradiates the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated on the material to be inspected. A second laser light source that oscillates the second laser light, a receiving optical system for optically detecting information about the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material, A signal conversion unit that converts an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and a signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal conversion unit and displays and records information related to propagation of the ultrasonic wave. The first laser light source is a Q-switched pulse laser light source, and the pulse width of the oscillating pulse light is variable within a range of 100 nanoseconds to 1 microsecond. Characterized in that it is a laser light source.

【００２７】請求項５記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、所望の周波数帯域に合わせたパルス幅の送信レー
ザ光を照射することで、より高いＳ／Ｎ比で超音波信号
を送受信することが可能となる。According to the fifth aspect of the present invention, the transmission and reception of the ultrasonic signal with a higher S / N ratio is achieved by irradiating the transmission laser light having the pulse width corresponding to the desired frequency band. Becomes possible.

【００２８】請求項６記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した
超音波信号を受信するために前記被検査材に照射される
第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第
２のレーザ光の前記被検査材表面における反射成分から
前記超音波に関する情報を光学的に検知するための受信
用光学系と、この受信用光学系において受信された超音
波信号を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号
変換手段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関す
る情報を表示および記録する信号処理装置とを備えたレ
ーザ超音波検査装置において、前記受信用光学系が位相
共役素子を用いた２光波混合干渉計であって、前記位相
共役素子への駆動電圧と同期して一定のタイミングでト
リガー信号を発振する同期信号生成手段と、前記トリガ
ー信号を受信してパルス高電圧を前記信号変換手段に与
える同期パルス高電圧発生手段とを有することを特徴と
する。The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 6 is
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, and a first laser light source that irradiates the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated on the material to be inspected. A second laser light source that oscillates the second laser light, a receiving optical system for optically detecting information about the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material, A signal conversion unit that converts an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and a signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal conversion unit and displays and records information related to propagation of the ultrasonic wave. In the laser ultrasonic inspection apparatus provided, the receiving optical system is a two-wave mixing interferometer using a phase conjugate element, and oscillates a trigger signal at a fixed timing in synchronization with a drive voltage to the phase conjugate element. A synchronization signal generating unit that, and having a synchronization pulse high voltage generating means for applying a pulsed high voltage to receive the trigger signal to said signal converting means.

【００２９】請求項６記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、超音波の計測タイミングに同期して信号変換手段
に高バイアス電圧をパルス状に印加することで、熱損傷
を防止しつつ信号変換手段の信号検出感度を向上させる
ことが可能となる。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the present invention, a high bias voltage is applied in pulse form to the signal conversion means in synchronization with the ultrasonic measurement timing, thereby preventing signal damage while preventing thermal damage. It is possible to improve the signal detection sensitivity of the means.

【００３０】請求項７記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した
超音波信号を受信するために前記被検査材に照射される
第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第
２のレーザ光の前記被検査材表面における反射成分を受
光する照射・集光機構と、この照射・集光機構で集光さ
れた前記反射成分から前記超音波に関する情報を光学的
に検知するための受信用光学系と、この受信用光学系に
おいて受信された超音波信号を電気信号に変換する信号
変換手段と、この信号変換手段の出力信号を信号処理
し、超音波の伝播に関する情報を表示および記録する信
号処理装置とを備えたレーザ超音波検査装置において、
前記第１のレーザ光の照射により発生し、周辺環境媒質
を伝播して前記受信光学系にて受信される信号成分の振
幅を計測するリファレンス信号振幅計測手段と、このリ
ファレンス信号振幅計測手段の出力が最大となるように
前記照射・集光機構を駆動制御する光学系駆動制御機構
とを有することを特徴とする。The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 7 is
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, and a first laser light source that irradiates the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated on the material to be inspected. A second laser light source that oscillates the second laser light, an irradiation / light condensing mechanism that receives a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material, and light condensed by the irradiation / light condensing mechanism. A receiving optical system for optically detecting information on the ultrasonic wave from the reflected component, a signal converting unit for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and the signal converting unit In a laser ultrasonic inspection apparatus having a signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal and displays and records information on propagation of ultrasonic waves,
Reference signal amplitude measurement means for measuring the amplitude of a signal component generated by the irradiation of the first laser light, propagated in the surrounding environment medium and received by the reception optical system, and an output of the reference signal amplitude measurement means And an optical system drive control mechanism for driving and controlling the irradiation / light collection mechanism so that the maximum value is obtained.

【００３１】請求項７記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、第１のレーザ光の照射により発生し、周辺環境媒
質を伝播して受信光学系にて受信される信号成分の振幅
を計測するリファレンス信号振幅計測手段と、このリフ
ァレンス信号振幅計測手段の出力が最大となるように照
射・集光機構を駆動制御する光学系駆動制御機構とを有
することにより、信号成分よりも大振幅な環境媒質など
を伝播する信号成分が観察し得る場合には、それをリフ
ァレンスとし、その信号振幅が最大となるように焦点位
置を合わせることで、より高感度な信号検知が可能とな
る。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the seventh aspect, the amplitude of the signal component generated by the irradiation of the first laser beam, propagated through the surrounding environment medium and received by the receiving optical system is measured. By having a reference signal amplitude measuring means and an optical system drive control mechanism for driving and controlling the irradiation / focusing mechanism so that the output of the reference signal amplitude measuring means is maximized, an environmental medium having a larger amplitude than the signal component In the case where a signal component that propagates through the device can be observed, a signal can be detected with higher sensitivity by using the signal component as a reference and adjusting the focal position so that the signal amplitude is maximized.

【００３２】請求項８記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記第１のレーザ光を前
記被検査材に照射するための照射機構と、前記被検査材
に発生した超音波信号を受信するために前記被検査材に
照射される第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源
と、前記第２のレーザ光の前記被検査材表面における反
射成分を受光する照射・集光機構と、この照射・集光機
構で集光された前記反射成分から前記超音波に関する情
報を光学的に検知するための受信用光学系と、この受信
用光学系において受信された超音波信号を電気信号に変
換する信号変換手段と、この信号変換手段の出力信号を
信号処理し、超音波の伝播に関する情報を表示および記
録する信号処理装置とを備えたレーザ超音波検査装置に
おいて、前記照射機構と前記照射・集光機構との位置関
係を固定しつつ前記被検査材上の１軸方向に走査する走
査手段を有する一方、前記信号処理装置においてＸ軸方
向に前記走査手段による走査空間を、Ｙ軸方向に時間を
とって表面波成分、体積波成分およびそれらから派生す
る反射・透過・回折成分を二次元表示することを特徴と
する。The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 8 is
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, an irradiation mechanism for irradiating the material to be inspected with the first laser light, and the material to be inspected A second laser light source that oscillates a second laser beam applied to the material to be inspected in order to receive the ultrasonic signal generated at the surface of the material to be inspected, An irradiating and condensing mechanism for receiving light, a receiving optical system for optically detecting information on the ultrasonic wave from the reflected component condensed by the irradiating and condensing mechanism, and a receiving optical system for receiving the information. And a signal processing device for converting the converted ultrasonic signal into an electric signal, and a signal processing device for performing signal processing on an output signal of the signal converting device and displaying and recording information on propagation of ultrasonic waves. In the apparatus, the irradiation Scanning means for scanning in a single axis direction on the inspection object while fixing the positional relationship between the structure and the irradiation / light collecting mechanism is provided. , The surface wave component, the volume wave component and the reflection / transmission / diffraction components derived therefrom are displayed two-dimensionally by taking time in the Y-axis direction.

【００３３】請求項８記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、き裂検査の場合には、き裂はある長さと深さを有
するため、走査しながらき裂から反射・透過・回折され
る超音波を記録すれば、き裂に応じたあるパターンが形
成される。ノイズ成分はランダムである一方、このパタ
ーンはき裂形状に応じた規則性を有するため、このよう
に計測された二次元表示によれば、ノイズ成分と同じ程
度の振幅しかない信号成分も分布形状として検知するこ
とが可能となる。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the present invention, in the case of a crack inspection, since the crack has a certain length and depth, it is reflected, transmitted and diffracted from the crack while scanning. If an ultrasonic wave is recorded, a certain pattern corresponding to the crack is formed. While the noise component is random, this pattern has a regularity according to the crack shape.According to the two-dimensional display measured in this way, the signal component having only the same amplitude as the noise component has a distribution shape. Can be detected.

【００３４】請求項９記載のレーザ超音波検査装置は、
請求項８記載のレーザ超音波検査装置において、前記照
射・集光機構と、前記受信用光学系と、前記信号変換手
段と、前記信号処理装置とから構成される受信系を複数
チャンネル具備したことを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus,
9. The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 8, wherein a plurality of channels are provided as a receiving system including the irradiation / focusing mechanism, the receiving optical system, the signal conversion unit, and the signal processing device. It is characterized by.

【００３５】請求項９記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、微小なき裂信号を検知する場合、き裂の透過波
（および場合によっては前方回折波）と反射波（および
場合によっては後方回折波）の両方を検知することで信
頼性を向上させることができる。そこで、請求項９記載
のレーザ超音波検査装置のように受信系を複数チャンネ
ル具備することで、多くの情報源からき裂の性状を計測
し、信頼性の高いき裂検査をすることが可能となる。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the ninth aspect, when a minute crack signal is detected, a transmitted wave (and, in some cases, a forward diffracted wave) and a reflected wave (and, in some cases, a backward diffracted wave) of the crack are detected. ) Can improve reliability. Therefore, by providing a plurality of channels of the receiving system as in the laser ultrasonic inspection apparatus according to the ninth aspect, it is possible to measure the properties of cracks from many information sources and perform highly reliable crack inspection. Become.

【００３６】[0036]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００３７】［第１実施形態］図１は本発明に係るレー
ザ超音波検査装置の第１実施形態を示すブロック構成図
である。なお、従来の構成と同一または対応する部分に
は、図２３および図２４と同一の符号を用いて説明す
る。[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention. Parts that are the same as or correspond to those of the conventional configuration will be described using the same reference numerals as in FIGS.

【００３８】図１に示すように、本実施形態のレーザ超
音波検査装置は、被検査材３に超音波を発生させるため
の第１のレーザ光としてのパルスレーザ光ＰＬを発振す
る第１のレーザ光源である超音波発生用レーザ光源１
と、パルスレーザ光ＰＬを被検査材３に照射するために
図２３に示す照射光学系２が装着されたプローブ１８
と、被検査材３にて発生した超音波信号を受信するため
に被検査材３に照射される第２のレーザ光としてのレー
ザ光ＩＬを発振する第２のレーザ光源である超音波検出
用レーザ光源４とを備え、プローブ１８内には、上記照
射光学系２の他、レーザ光ＩＬの被検査材３表面におけ
る反射成分を受光する照射・集光機構である対物レンズ
Ｍ２および第２の対物レンズＭ３が装着されている。As shown in FIG. 1, the laser ultrasonic inspection apparatus according to the first embodiment oscillates a pulse laser beam PL as a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material 3 to be inspected. Ultrasonic wave generation laser light source 1 which is a laser light source
And a probe 18 to which the irradiation optical system 2 shown in FIG. 23 is attached in order to irradiate the inspection target material 3 with the pulse laser beam PL.
And a second laser light source that oscillates a laser beam IL as a second laser beam applied to the inspection target material 3 in order to receive an ultrasonic signal generated by the inspection target material 3 for ultrasonic detection. A laser light source 4 is provided, and an objective lens M2, which is an irradiation / condensing mechanism for receiving a reflection component of the laser light IL on the surface of the inspection target material 3 and a second objective lens M2, are provided in the probe 18 in addition to the irradiation optical system 2. The objective lens M3 is mounted.

【００３９】また、本実施形態のレーザ超音波検査装置
は、プローブ１８内の対物レンズＭ２および第２の対物
レンズＭ３で集光された上記反射成分から上記超音波に
関する情報を光学的に検知するための受信用光学系ＯＰ
と、この受信用光学系ＯＰにおいて受信された超音波信
号を電気信号に変換する信号変換手段としての光検出器
９と、この光検出器９の出力信号を信号処理し、超音波
の伝播に関する情報を表示および記録する信号処理装置
１０とを備えている。Further, the laser ultrasonic inspection apparatus of the present embodiment optically detects information on the ultrasonic wave from the reflection components collected by the objective lens M2 and the second objective lens M3 in the probe 18. Optical system OP for receiving
A photodetector 9 serving as a signal conversion means for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system OP into an electric signal; and performing signal processing on an output signal of the photodetector 9 to transmit ultrasonic waves. A signal processing device 10 for displaying and recording information.

【００４０】さらに、光検出器９は、第１の外部電源１
１から定常的なバイアス電圧を印加することで動作し、
受信用光学系ＯＰ内に設けられた位相共役素子５も第２
の外部電源１２から数ｋＶ〜数十オーダーのバイアス電
圧を印加することで動作する。そして、トリガー発振器
１３は、超音波発生用レーザ光源１の動作タイミングと
第２の外部電源１２の動作とを同期させる。Further, the photodetector 9 is connected to the first external power supply 1.
It operates by applying a steady bias voltage from 1
The phase conjugate element 5 provided in the receiving optical system OP is also the second
The operation is performed by applying a bias voltage of several kV to several tens of orders from the external power supply 12. Then, the trigger oscillator 13 synchronizes the operation timing of the ultrasonic wave generation laser light source 1 with the operation of the second external power supply 12.

【００４１】したがって、パルスレーザ光ＰＬによって
被検査材３に励起された超音波ＵＳは、超音波検出用レ
ーザ光源４から発振したレーザ光ＩＬの反射成分から受
信用光学系ＯＰを用いて光検出器９で検知され、この光
検出器９で検知した信号が信号処理装置１０において処
理され、表示および記録する動作については、図２３お
よび図２４に示す構成の動作と同様である。Therefore, the ultrasonic wave US excited by the pulse laser light PL on the material 3 to be inspected is light-detected from the reflection component of the laser light IL oscillated from the ultrasonic light detecting laser light source 4 using the receiving optical system OP. The signal detected by the detector 9 and the signal detected by the photodetector 9 are processed in the signal processing device 10, and the operation of displaying and recording is the same as the operation of the configuration shown in FIGS.

【００４２】さらに、本実施形態では、第１、第２およ
び第３の光ファイバ６，７，１７の先端が図示しない照
射光学系２、対物レンズＭ２および第２の対物レンズＭ
３が装着されたプローブ１８に接続されている。Further, in the present embodiment, the ends of the first, second and third optical fibers 6, 7, 17 are not shown in the irradiation optical system 2, the objective lens M2 and the second objective lens M.
3 is connected to the mounted probe 18.

【００４３】このプローブ１８には配管１９の一端が接
続され、この配管１９の他端はポンプ２０に接続され、
これらプローブ１８、配管１９およびポンプ２０により
置換手段を構成し、このポンプ２０を駆動することによ
り、配管１９からプローブ１８に超音波発生用レーザ光
源１の波長および超音波検出用レーザ光源４の波長が透
過し易い、つまり透過度の高い透明の流体ＦＬとしての
水を媒質（水）ＭＤ中に設置された被検査材３に流し、
パルスレーザ光ＰＬ、レーザ光ＩＬの反射光および超音
波ＵＳの伝播経路を流体ＦＬで置換する。One end of a pipe 19 is connected to the probe 18, and the other end of the pipe 19 is connected to a pump 20.
The probe 18, the pipe 19, and the pump 20 constitute a replacement unit. By driving the pump 20, the wavelength of the ultrasonic generation laser light source 1 and the wavelength of the ultrasonic detection laser light source 4 are transmitted from the pipe 19 to the probe 18. Water as a transparent fluid FL having a high degree of permeability, that is, a transparent fluid FL is passed through the inspection target material 3 installed in the medium (water) MD,
The propagation paths of the pulse laser light PL, the reflected light of the laser light IL, and the ultrasonic wave US are replaced with the fluid FL.

【００４４】図２は図１におけるプローブ１８を示す拡
大断面図である。なお、図２は各光系統で個別のプロー
ブを用いた場合であり、そのうちレーザ光ＩＬの照射系
統のみを示している。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the probe 18 in FIG. FIG. 2 shows a case where an individual probe is used in each optical system, of which only an irradiation system of the laser light IL is shown.

【００４５】図２に示すように、受信用のレーザ光ＩＬ
を伝送する第１の光ファイバ６は、プローブ１８に接続
されており、レーザ光ＩＬはプローブ１８から第１およ
び第２のプレート２１ａ，２１ｂにより支持され、かつ
対物レンズＭ２を構成するコリメートレンズＭ２ａおよ
びＭ２ｂを経て被検査材３に照射される。As shown in FIG. 2, the receiving laser light IL
Is connected to the probe 18, the laser beam IL is supported by the first and second plates 21a and 21b from the probe 18, and the collimator lens M2a that forms the objective lens M2. The material 3 to be inspected is irradiated through the first and second parts M2b.

【００４６】また、第１および第２のプレート２１ａ，
２１ｂには、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように流体ＦＬ
を流通するための小孔２３が複数周方向に穿設されてい
る。そして、プローブ１８には、図２に示すように流体
用の配管１９もレーザ光ＩＬと流れがほぼ同軸となるよ
う挿入されており、この配管１９から供給された流体Ｆ
Ｌがプローブ１８内を完全に満たしつつ、この流体ＦＬ
が複数の小孔２３から被検査材３に吹き付けられる。The first and second plates 21a, 21a
As shown in FIGS. 3A and 3B, the fluid FL
A plurality of small holes 23 are formed in the circumferential direction. As shown in FIG. 2, a fluid pipe 19 is also inserted into the probe 18 so that the flow is substantially coaxial with the laser light IL.
L completely fills the inside of the probe 18 while the fluid FL
Is sprayed on the inspection target material 3 from the plurality of small holes 23.

【００４７】さらに、図２および図３（Ａ），（Ｂ）に
示すようにプローブ１８の先端には、円筒状に形成され
た第１および第２の逆流防止板２２ａ，２２ｂ…が同心
状に設置されている。Further, as shown in FIGS. 2 and 3A and 3B, at the tip of the probe 18, first and second backflow prevention plates 22a, 22b,. It is installed in.

【００４８】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【００４９】被検査材３への超音波の送信効率および超
音波信号の受信感度は、それぞれ超音波発生用レーザ光
源１および超音波検出用レーザ光源４の出力に応じて変
化するものの、例えば透明度の低い水中環境下あるいは
粉塵環境下などでは、光の伝播経路上で散乱などによる
損失が生じ、効率的な信号送受信が不可能となる。The transmission efficiency of the ultrasonic wave to the material to be inspected 3 and the reception sensitivity of the ultrasonic signal vary depending on the output of the laser light source 1 for generating the ultrasonic wave and the laser light source 4 for detecting the ultrasonic wave. In a low-water environment or a dust environment, for example, a loss occurs due to scattering on a light propagation path, and efficient signal transmission / reception becomes impossible.

【００５０】そこで、本実施形態では、ポンプ２０を駆
動することにより、配管１９からプローブ１８に超音波
発生用レーザ光源１の波長および超音波検出用レーザ光
源４の波長に対して透過し易い透明な流体ＦＬとしての
水を供給し、プローブ１８内を流体ＦＬで完全に満たし
つつ、この流体ＦＬを複数の小孔２３から媒質（水）Ｍ
Ｄ中に設置された被検査材３に吹き付け、パルスレーザ
光ＰＬ、レーザ光ＩＬの反射光および超音波ＵＳの伝播
経路を流体ＦＬで置換する。これにより、高効率な信号
送受信が可能となる。Therefore, in the present embodiment, the pump 20 is driven to transmit light from the pipe 19 to the probe 18 so as to be transparent to the wavelength of the laser light source 1 for ultrasonic generation and the wavelength of the laser light source 4 for ultrasonic detection. The fluid FL is supplied from the plurality of small holes 23 to the medium (water) M while the probe 18 is completely filled with the fluid FL.
The propagation path of the pulse laser light PL, the reflected light of the laser light IL, and the propagation path of the ultrasonic wave US are replaced by the fluid FL. This enables highly efficient signal transmission and reception.

【００５１】ここで、流体ＦＬの流量によっては光路お
よび超音波伝播経路の近傍が全て流体ＦＬで置換される
ものの、条件によっては逆流が生じて周辺の媒質ＭＤが
光路などに混入する場合がある。つまり、水中環境を気
体で置換する場合には、気体流量などによっては流路に
水が巻き込まれ、置換が正常に行われない場合が懸念さ
れる。Here, depending on the flow rate of the fluid FL, the vicinity of the optical path and the ultrasonic wave propagation path are all replaced by the fluid FL, but depending on the conditions, a backflow may occur and the surrounding medium MD may enter the optical path or the like. . That is, when replacing the underwater environment with a gas, there is a concern that water may be caught in the flow path depending on the gas flow rate and the like, and the replacement may not be performed normally.

【００５２】そこで、本実施形態では、図２および図３
（Ａ），（Ｂ）に示すようにプローブ１８の先端に円筒
状に形成された第１および第２の逆流防止板２２ａ，２
２ｂ…を同心状に設置して逆流を防止することで、逆流
に阻害されることなく置換を十分に行うことができる。
このように機械的な構造などで上記巻き込みを防止する
ことで、幅広い条件で光路の確保が可能となる。Therefore, in the present embodiment, FIGS.
(A), (B), the first and second backflow prevention plates 22a, 22 formed at the tip of the probe 18 in a cylindrical shape.
By concentrically arranging the 2b to prevent backflow, replacement can be sufficiently performed without being hindered by backflow.
By preventing such entanglement with a mechanical structure or the like, an optical path can be secured under a wide range of conditions.

【００５３】また、本実施形態によれば、被検査材３が
水中環境に設置されており、透明な流体の媒質が水であ
ることにより、環境および被検査材３へ悪影響を与える
ことなく、高効率化な信号送受信が可能となる。Further, according to the present embodiment, since the material to be inspected 3 is installed in the underwater environment, and the medium of the transparent fluid is water, the environment and the material to be inspected 3 are not adversely affected. Highly efficient signal transmission / reception is possible.

【００５４】なお、本実施形態では、３本の光ファイバ
６，７，１７とそれに接続される３系統の光学系を１つ
のプローブ１８として統合しているが、各々独立のプロ
ーブとすることも可能である。その場合、配管１９は、
各々のプローブに接続してもよく、また流量によっては
１本の配管から３プローブの経路をまとめて流体を供給
するようにしてもよい。さらに、図１では、流体ＦＬを
光軸と平行に流しているが、配管１９の位置を変更し
て、被検査材３と平行に流すようにしてもよい。In this embodiment, the three optical fibers 6, 7, 17 and the three optical systems connected thereto are integrated as one probe 18, but they may be independent probes. It is possible. In that case, the pipe 19
The connection may be made to each probe, or depending on the flow rate, the path of three probes may be collectively supplied from one pipe to supply the fluid. Further, in FIG. 1, the fluid FL flows in parallel with the optical axis, but the position of the pipe 19 may be changed so as to flow in parallel with the material 3 to be inspected.

【００５５】また、本実施形態では、媒質ＭＤが水であ
り、かつ流体ＦＬも水である場合について説明したが、
これに限らず媒質ＭＤが水であり、かつ流体ＦＬが不活
性気体であってもよい。この場合の流体ＦＬとしては、
窒素、アルゴンなどの不活性気体を用いれば、被検査材
３の材料が腐食性の金属などであっても何ら化学的作用
を生じないため有効であるものの、被検査材３の材料に
よってはより安価な圧縮空気などを用いてもよい。In this embodiment, the case where the medium MD is water and the fluid FL is water has been described.
However, the medium MD is not limited thereto, and the fluid FL may be an inert gas. As the fluid FL in this case,
Use of an inert gas such as nitrogen or argon is effective because no chemical action occurs even if the material of the material to be inspected 3 is a corrosive metal or the like, but is more effective depending on the material of the material to be inspected 3. Inexpensive compressed air or the like may be used.

【００５６】すなわち、この場合は、被検査材３が水中
環境に設置されており、かつ検知すべき主たる超音波成
分が表面波であって、透明な流体ＦＬの媒質ＭＤが表面
波の伝播経路を含む範囲を置換可能な不活性気体とした
場合である。That is, in this case, the material 3 to be inspected is placed in an underwater environment, the main ultrasonic component to be detected is a surface wave, and the medium MD of the transparent fluid FL is the propagation path of the surface wave. Is a case where a range including is replaced with a replaceable inert gas.

【００５７】水中環境下においては、特に表面波を送受
信する場合、被検査材３表面が水と接触していることに
よる減衰が生じる。そこで、光路および表面波の伝播経
路を清浄な気体で置換することで、光学的に高効率な信
号送受信だけでなく、超音波的にも減衰の少ない環境を
形成することが可能となる。In an underwater environment, particularly when transmitting and receiving a surface wave, attenuation occurs due to the surface of the test object 3 being in contact with water. Therefore, by replacing the optical path and the propagation path of the surface wave with a clean gas, it is possible to not only transmit and receive signals with high optical efficiency, but also to create an environment where attenuation is reduced ultrasonically.

【００５８】さらに、本実施形態では、レーザ光ＩＬの
被検査材３表面に至る光路において環境に露出している
部分を水で置換するようにしたが、これに限らずパルス
レーザ光ＰＬの被検査材３表面に至る光路において環境
に露出している部分を水で置換するようにしてもよく、
要するに、レーザ光ＩＬまたはパルスレーザ光ＰＬの少
なくとも一方の被検査材３表面に至る光路において環境
に露出している部分を水で置換すればよい。Further, in the present embodiment, the portion of the optical path of the laser beam IL that reaches the surface of the material 3 to be inspected is replaced with water. However, the present invention is not limited to this. The portion exposed to the environment in the optical path to the surface of the inspection material 3 may be replaced with water.
In short, a portion of the optical path of at least one of the laser beam IL and the pulsed laser beam PL that reaches the surface of the test object 3 may be replaced with water.

【００５９】［第２実施形態］図４は本発明に係るレー
ザ超音波検査装置の第２実施形態を示すブロック構成図
である。なお、前記第１実施形態と同一の部分には同一
の符号を付して重複する説明は省略するとともに、異な
る構成および作用のみを説明する。その他の実施形態お
よび変形例についても同様である。[Second Embodiment] FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted, and only different configurations and operations will be described. The same applies to other embodiments and modifications.

【００６０】本実施形態では、図１に示したレーザ超音
波検査装置の構成に加えて、プローブ１８に光音響遮蔽
手段としての第１の光音響遮蔽板２４が設けられてい
る。In this embodiment, in addition to the configuration of the laser ultrasonic inspection apparatus shown in FIG. 1, the probe 18 is provided with a first photoacoustic shielding plate 24 as photoacoustic shielding means.

【００６１】すなわち、本実施形態では、第１のレーザ
光としてのパルスレーザ光ＰＬの被検査材３への照射位
置と、第２のレーザ光としてのレーザ光ＩＬの被検査材
３への照射位置との間に挿入されるとともに、周辺環境
媒質と大きく異なる音響インピーダンスを有し、かつ超
音波発生用レーザ光源１の波長および超音波検出用レー
ザ光源４の波長が過不能な第１の光音響遮蔽板２４がプ
ローブ１８に設けられている。That is, in the present embodiment, the irradiation position of the pulse laser light PL as the first laser light on the inspection target material 3 and the irradiation of the laser light IL as the second laser light on the inspection target material 3 A first light having an acoustic impedance that is significantly different from that of the surrounding environment medium and that has a wavelength of the ultrasonic generation laser light source 1 and a wavelength of the ultrasonic detection laser light source 4 that cannot be excessively inserted. An acoustic shielding plate 24 is provided on the probe 18.

【００６２】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【００６３】レーザ超音波検査装置は、その構成上、比
較的高出力であるパルスレーザ光ＰＬの近傍で、レーザ
光ＩＬのうち粗面から反射・散乱してくる微弱な信号を
検出することになる。パルスレーザ光ＰＬも被検査材３
表面で反射・散乱され、それが受信系に混入すると、計
測上のノイズとなり得る。また、パルスレーザ光ＰＬの
照射によって発生し、被検査材３表面および内部を経由
せずに受信系に到達する超音波経路もあり、それらは計
測に対してはノイズとなる。Due to its configuration, the laser ultrasonic inspection apparatus detects weak signals of the laser light IL reflected and scattered from the rough surface in the vicinity of the pulse laser light PL having a relatively high output. Become. The inspection material 3 is also the pulse laser beam PL.
If the light is reflected or scattered on the surface and enters the receiving system, it may cause measurement noise. There is also an ultrasonic path generated by the irradiation of the pulsed laser beam PL and reaching the receiving system without passing through the surface and the inside of the material 3 to be inspected, and these become noise for measurement.

【００６４】そこで、本実施形態では、それらを遮蔽す
る第１の光音響遮蔽板２４を有することで、信号成分の
検知をより簡易かつ高いＳ／Ｎ比で行うことが可能とな
る。Therefore, in the present embodiment, the provision of the first photoacoustic shielding plate 24 for shielding them makes it possible to detect signal components more easily and with a higher S / N ratio.

【００６５】すなわち、本実施形態では、プローブ１８
に第１の光音響遮蔽板２４を設けたことにより、比較的
高強度の送信用のパルスレーザ光ＰＬの反射成分が、図
示しない照射・集光用光学系である第２の対物レンズＭ
３、第２の光ファイバ７を介して受信用光学系ＯＰ、光
検出器９に混入するのを防止することができる。That is, in this embodiment, the probe 18
Provided with the first photoacoustic shielding plate 24, the reflected component of the transmission pulse laser beam PL having a relatively high intensity can be reflected by the second objective lens M, which is an illumination / condensing optical system (not shown).
3. It is possible to prevent the light from entering into the receiving optical system OP and the photodetector 9 via the second optical fiber 7.

【００６６】［第１変形例］図５（Ａ），（Ｂ）は本発
明に係るレーザ超音波検査装置の第２実施形態の第１変
形例による作用を示す説明図である。[First Modification] FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams showing the operation of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the first modification of the second embodiment of the present invention.

【００６７】超音波的なノイズに関しては、図５（Ａ）
に示すような場合が考えられる。すなわち、送信用のパ
ルスレーザ光ＰＬの照射によって媒質ＭＤ側に伝播する
ノイズ成分ＮＵＳが第２の光音響遮蔽板２４ａに入射
し、その内部あるいは表面を伝播（図中、ＮＮＵＳ）し
て超音波的なモード変換あるいは漏洩などを発生し得る
部位において、再度ノイズ超音波ＮＮＮＵＳを放射する
場合である。この成分によって受信用のレーザ光ＩＬの
伝播経路上の屈折率が変化したり、あるいは照射・集光
用光学系としての第２の対物レンズＭ３を直接振動させ
たりして計測信号にノイズが混入する場合がある。As for the ultrasonic noise, FIG.
The case shown in FIG. That is, the noise component NUS propagating toward the medium MD due to the irradiation of the transmission pulse laser beam PL is incident on the second photoacoustic shielding plate 24a, and propagates inside or on the surface (NNUS in the figure) to generate an ultrasonic wave. This is a case where the noise ultrasonic wave NNNUS is radiated again at a portion where a typical mode conversion or leakage can occur. Due to this component, the refractive index on the propagation path of the receiving laser beam IL changes, or the second objective lens M3 as an irradiation / condensing optical system is directly vibrated, and noise is mixed in the measurement signal. May be.

【００６８】すなわち、ノイズとなる超音波成分は、第
２の光音響遮蔽板２４ａによって主に遮蔽されるもの
の、その際、その成分の一部（ＮＮＵＳ）が第２の光音
響遮蔽板２４ａの内部を伝播し、その形状によってはノ
イズ超音波ＮＮＮＵＳとして環境に再放出されてノイズ
となる可能性がある。That is, the ultrasonic component which is a noise is mainly shielded by the second photoacoustic shielding plate 24a, but at this time, a part (NNUS) of the component is generated by the second photoacoustic shielding plate 24a. Depending on its shape, it propagates inside and may be re-emitted to the environment as noise ultrasonic NNNUS to become noise.

【００６９】そこで、本変形例では、図５（Ｂ）に示す
ように第３の光音響遮蔽板２４ｂを構造上、２次音源と
なりにくい滑らかな曲面形状に形成したことで、２次的
なノイズ超音波成分ＮＮＮＵＳの放射を減少させ、ノイ
ズをより一層減少させることが可能となる。Therefore, in this modification, as shown in FIG. 5B, the third photoacoustic shielding plate 24b is formed into a smooth curved surface which is hardly a secondary sound source due to its structure. The radiation of the noise ultrasonic component NNNUS can be reduced, and the noise can be further reduced.

【００７０】［第２変形例］図６（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は本発明に係るレーザ超音波検査装置の第２実施
形態の第２変形例による作用を示す説明図である。[Second Modification] FIGS. 6A, 6B,
(C) is an explanatory view showing an operation of the laser ultrasonic inspection device according to the second modification of the second embodiment of the present invention.

【００７１】第２の光音響遮蔽板２４ａの内部を伝播
し、再度放射されるノイズ成分（図６（Ａ）参照）に関
しては、図６（Ｂ）に示すように第１の光音響遮蔽板２
４を第１および第２の薄膜２４ｃ，２４ｄ…の積層構造
とすることで、内部を伝播する超音波ＮＮＵＳを多数回
反射・散乱させ、受信側へのノイズ成分の放射を低減す
るものである。As for the noise component (see FIG. 6A) which propagates inside the second photoacoustic shielding plate 24a and is radiated again, as shown in FIG. 6B, the first photoacoustic shielding plate 2
4 has a laminated structure of the first and second thin films 24c, 24d,... So that the ultrasonic wave NNUS propagating inside is reflected and scattered many times, thereby reducing the emission of noise components to the receiving side. .

【００７２】すなわち、図６（Ａ）に示すようにノイズ
となる超音波成分は、第２の光音響遮蔽板２４ａによっ
て主に遮蔽されるものの、その際、その成分の一部が第
２の光音響遮蔽板２４ａの内部を伝播し、その形状によ
っては環境に再放出されてノイズとなる可能性がある。That is, as shown in FIG. 6A, the ultrasonic component which becomes noise is mainly shielded by the second photoacoustic shielding plate 24a. The light propagates through the inside of the photoacoustic shielding plate 24a, and depending on its shape, may be re-emitted to the environment to become noise.

【００７３】そこで、本変形例は、図６（Ｂ）に示すよ
うに第１の光音響遮蔽板２４を第１および第２の薄膜２
４ｃ，２４ｄ…の積層構造とすることにより、機構内部
に入射した超音波成分が反射・散乱を繰り返して即座に
減衰させることで、ノイズをより一層減少させることが
可能となる。Therefore, in this modification, as shown in FIG. 6B, the first photoacoustic shielding plate 24 is provided with the first and second thin films 2.
With the laminated structure of 4c, 24d, etc., it becomes possible to further reduce the noise by repeating the reflection and scattering of the ultrasonic component incident inside the mechanism and immediately attenuating it.

【００７４】また、本変形例では、図６（Ｃ）に示すよ
うに第１の光音響遮蔽板２４の内部を中空に形成するこ
とで、受信側へのノイズ成分の放射を低減するものであ
る。ここで、中空構造の内部２４ｆは、構造材２４ｅと
音響インピーダンスが大きく異なる媒質であれば十分
（例えば、構造材２４ｅが金属の場合には内部２４ｆは
大気でよい）であるが、内部２４ｆを真空にすれば、内
部２４ｆを透過する超音波成分を完全に防止することも
できる。Further, in this modification, as shown in FIG. 6C, the inside of the first photoacoustic shielding plate 24 is formed to be hollow, thereby reducing the emission of noise components to the receiving side. is there. Here, the inside 24f of the hollow structure is sufficient if it is a medium whose acoustic impedance is significantly different from that of the structural material 24e (for example, when the structural material 24e is a metal, the inside 24f may be the atmosphere). By applying a vacuum, the ultrasonic component transmitted through the inside 24f can be completely prevented.

【００７５】したがって、本変形例では、機構内部に入
射した超音波成分が到達面の裏面に到達して再放出され
ないように、図６（Ｃ）に示すように第１の光音響遮蔽
板２４の内部を中空構造とすることで、ノイズをより一
層減少させることが可能となる。Therefore, in this modification, as shown in FIG. 6C, the first photoacoustic shielding plate 24 is provided so that the ultrasonic component incident on the inside of the mechanism does not reach the back surface of the arrival surface and is re-emitted. By having a hollow structure inside, the noise can be further reduced.

【００７６】［第３変形例］図７（Ａ），（Ｂ）は本発
明に係るレーザ超音波検査装置の第２実施形態の第３変
形例による作用を示す説明図である。[Third Modification] FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing the operation of a laser ultrasonic inspection apparatus according to a third modification of the second embodiment of the present invention.

【００７７】図７（Ａ）に示すように被検査材３の表面
近傍の媒質を伝播する超音波成分、あるいは被検査材３
表面を伝播する表面波成分がノイズとなる場合には、図
７（Ｂ）に示すように第４の光音響遮蔽板２４ｇの先端
にゴム２４ｈなどの弾性体を固定し、このゴム２４ｈを
被検査材３に押し付けることで、媒質ＭＤ中の伝播経路
を遮断するとともに、表面変位を誘起しつつ伝播する表
面波成分も減衰させることができる。As shown in FIG. 7A, the ultrasonic component propagating through the medium near the surface of the inspection target material 3 or the inspection target material 3
When the surface wave component propagating on the surface becomes noise, as shown in FIG. 7B, an elastic body such as rubber 24h is fixed to the tip of the fourth photoacoustic shielding plate 24g, and the rubber 24h is covered. By pressing against the inspection material 3, it is possible to cut off the propagation path in the medium MD and attenuate the surface wave component propagating while inducing the surface displacement.

【００７８】［第４変形例］図８は本発明に係るレーザ
超音波検査装置の第２実施形態の第４変形例を示すブロ
ック構成図である。[Fourth Modification] FIG. 8 is a block diagram showing a fourth modification of the second embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【００７９】第４変形例では、図８に示すように図１の
構成に加えて図７（Ｂ）で説明した第１の光音響遮蔽板
２４が設置されており、この第１の光音響遮蔽板２４の
先端には、図７（Ｂ）に示すゴム２４ｈなどの弾性体層
が固定され、この弾性体層に接触検知手段としての接触
センサ２５が取り付けられている。この接触センサ２５
としては、電気抵抗式のセンサをはじめ、光学的なタッ
チセンサ、超音波距離計測式のタッチセンサなども用い
ることができる。In the fourth modification, as shown in FIG. 8, the first photoacoustic shielding plate 24 described with reference to FIG. 7B is provided in addition to the configuration of FIG. An elastic layer such as rubber 24h shown in FIG. 7B is fixed to the tip of the shielding plate 24, and a contact sensor 25 as a contact detecting means is attached to the elastic layer. This contact sensor 25
For example, an optical touch sensor, an ultrasonic distance measurement type touch sensor, and the like can be used as well as an electric resistance type sensor.

【００８０】第１の光音響遮蔽板２４は、プローブ１８
に設置されたモータ２６で駆動され、その際、被検査材
３と第１の光音響遮蔽板２４との接触が接触センサ２５
によりモニタされ、その接触位置は接触位置調整手段と
してのコントローラ２７で制御される。The first photoacoustic shielding plate 24 is connected to the probe 18
In this case, the contact between the inspection target material 3 and the first photoacoustic shielding plate 24 is detected by the contact sensor 25.
And the contact position is controlled by a controller 27 as a contact position adjusting means.

【００８１】ここで、上記接触位置は、被検査材３と第
１の光音響遮蔽板２４とが接触する位置だけでなく、コ
ントローラ２７によって制御することで、ノイズ成分が
最小となる最適位置に挿入することができる。Here, the above-mentioned contact position is not limited to the position where the test object 3 and the first photoacoustic shielding plate 24 are in contact with each other, but is controlled by the controller 27 so that the noise component is minimized. Can be inserted.

【００８２】次に、第４変形例の作用を説明する。Next, the operation of the fourth modification will be described.

【００８３】この第４変形例では、第１の光音響遮蔽板
２４の接触位置を調整する接触位置調整手段としてのコ
ントローラ２７を有している。すなわち、第４変形例で
は、検知すべき主たる超音波成分が体積波の場合であ
り、第１の光音響遮蔽板２４が先端にゴム２４ｈなどの
弾性体層を有し、かつ被検査材３表面とゴム２４ｈとを
密着させるコントローラ２７を備えている。The fourth modification has a controller 27 as a contact position adjusting means for adjusting the contact position of the first photoacoustic shielding plate 24. That is, in the fourth modification, the main ultrasonic component to be detected is a volume wave, the first photoacoustic shielding plate 24 has an elastic layer such as rubber 24h at the tip, and the inspection target material 3 A controller 27 for bringing the surface into close contact with the rubber 24h is provided.

【００８４】ノイズとなる超音波成分および光成分は、
被検査材３の形状、あるいは検査用のレーザ光の照射条
件によって経路が一義的に決まらないため、その主要な
成分を効率的に遮蔽するために第１の光音響遮蔽板２４
の位置を調整することで、ノイズをより一層減少させる
ことが可能となる。An ultrasonic component and a light component which become noise are
Since the path is not uniquely determined by the shape of the material 3 to be inspected or the irradiation condition of the inspection laser beam, the first photoacoustic shielding plate 24 is required to efficiently shield the main components thereof.
By adjusting the position of, the noise can be further reduced.

【００８５】つまり、ノイズとなる超音波成分および光
成分は、上記のように被検査材３の形状、あるいは検査
用のレーザ光の照射条件によって経路が一義的には決ま
らない。仮に、主要なノイズ成分の伝播経路が被検査材
３の表面近傍で位置した場合で、かつ被検査材３が曲面
形状を有する場合には、第１の光音響遮蔽板２４が剛な
構造体であると、被検査材３と第１の光音響遮蔽板２４
との間に間隙が生じ、ノイズ成分が透過し易くなる。That is, as described above, the path of the ultrasonic component and the light component that become noise is not uniquely determined by the shape of the inspection target material 3 or the irradiation condition of the inspection laser beam. If the propagation path of the main noise component is located in the vicinity of the surface of the inspection target material 3 and the inspection target material 3 has a curved shape, the first photoacoustic shielding plate 24 has a rigid structure. , The material 3 to be inspected and the first photoacoustic shielding plate 24
And a noise component is easily transmitted.

【００８６】そこで、第４変形例のように第１の光音響
遮蔽板２４の少なくとも先端をゴム２４ｈなどの弾性体
とし、被検査材３に押し付けて間隙を最小とすること
で、ノイズをより一層減少させることが可能となる。こ
の場合、送信された表面波成分の多くが弾性体によって
吸収され、体積波を観察し易くなるという効果も得られ
る。Therefore, as in the fourth modification, at least the tip of the first photoacoustic shielding plate 24 is made of an elastic material such as rubber 24h and pressed against the material 3 to be inspected to minimize the gap, thereby reducing noise. It is possible to further reduce it. In this case, most of the transmitted surface wave components are absorbed by the elastic body, and an effect that the volume wave can be easily observed is also obtained.

【００８７】［第３実施形態］図９は本発明に係るレー
ザ超音波検査装置の第３実施形態を示すブロック構成図
である。[Third Embodiment] FIG. 9 is a block diagram showing a third embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【００８８】図９に示すように、超音波信号の受信側
は、図２３に基づいて説明した従来の装置と構成および
動作は同様である。本実施形態は、送信用のパルスレー
ザ光ＰＬの光路上に、プロファイル調整手段としてのプ
ロファイル調整用光学系２８および照射スポット形状調
整用の照射用光学系２９が配置されている。As shown in FIG. 9, the receiving side of the ultrasonic signal has the same configuration and operation as the conventional apparatus described with reference to FIG. In this embodiment, a profile adjusting optical system 28 as a profile adjusting unit and an irradiation optical system 29 for adjusting an irradiation spot shape are arranged on the optical path of the transmission pulse laser beam PL.

【００８９】このように構成したことにより、照射スポ
ット上でエネルギーの偏りがなく、局所的なアブレーシ
ョンを伴わずに効率的な超音波送信が可能となる。ここ
で、プロファイルを均一化するためのプロファイル調整
用光学系２８としては、カライドスコープやマイクロレ
ンズアレイ（フライアイレンズ）、あるいはコア径の比
較的太いマルチモード光ファイバなどが用いられる。With this configuration, there is no bias in energy on the irradiation spot, and efficient ultrasonic transmission can be performed without local ablation. Here, as the profile adjusting optical system 28 for making the profile uniform, a kaleidoscope, a microlens array (fly-eye lens), a multimode optical fiber having a relatively large core diameter, or the like is used.

【００９０】また、照射スポット形状および寸法を調整
することで、送信される超音波の周波数や指向性をある
程度制御可能であることが知られており、その調整用の
照射用光学系２９としては、ライン状スポットが得られ
るシリンドリカルレンズ、一次元的あるいは二次元的な
アレイ状スポットが得られるマイクロレンズアレイ、中
空状のスポットが得られるアキシコンレンズ、あるいは
スポット寸法を調整可能なビームエキスパンダーなどが
用いられる。It is known that the frequency and directivity of the transmitted ultrasonic wave can be controlled to some extent by adjusting the shape and size of the irradiation spot, and the irradiation optical system 29 for the adjustment is known. , A cylindrical lens that can obtain a linear spot, a microlens array that can obtain a one-dimensional or two-dimensional array spot, an axicon lens that can obtain a hollow spot, or a beam expander that can adjust the spot size. Used.

【００９１】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【００９２】水中環境下、粉塵環境下などでは、信号で
ある超音波成分の減衰、レーザ光による超音波送信・受
信効率の低下により、高感度の計測が困難になる。その
ため、パルスレーザ光ＰＬのエネルギーを増加して、よ
り大きな超音波信号を送信する手段が考えられるが、そ
の場合、パルスレーザ光ＰＬが空間的に強度ピークを有
していると、高強度のレーザ光照射によるピーク位置で
の被検査材３表面のアブレーション損傷が懸念される。In an underwater environment, a dust environment, or the like, high-sensitivity measurement becomes difficult due to the attenuation of the ultrasonic component, which is a signal, and a decrease in the transmission and reception efficiency of the ultrasonic wave by the laser beam. Therefore, a means for transmitting the larger ultrasonic signal by increasing the energy of the pulse laser light PL is considered. In this case, if the pulse laser light PL has a spatial intensity peak, There is a concern that ablation damage on the surface of the inspection target material 3 at the peak position due to laser beam irradiation may occur.

【００９３】そこで、本実施形態では、送信用のパルス
レーザ光ＰＬの光路上に、第１のレーザ光としてのパル
スレーザ光ＰＬの空間的なエネルギー分布を均一化する
ためのプロファイル調整用光学系２８と、このプロファ
イル調整用光学系２８の出力光の照射形状を調整するた
めの照射用光学系２９とを配置したことにより、パルス
レーザ光ＰＬの空間的なプロファイルを均一とし、トー
タルのエネルギーを同一としながらもアブレーション損
傷のない計測が可能となる。Therefore, in the present embodiment, a profile adjusting optical system for equalizing the spatial energy distribution of the pulse laser light PL as the first laser light on the optical path of the transmission pulse laser light PL. And the irradiation optical system 29 for adjusting the irradiation shape of the output light from the profile adjustment optical system 28, the spatial profile of the pulse laser light PL is made uniform, and the total energy is reduced. The same measurement can be performed without ablation damage.

【００９４】［第４実施形態］図１０は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第４実施形態を示すブロック構成
図である。[Fourth Embodiment] FIG. 10 is a block diagram showing a fourth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【００９５】図１０に示すように、本実施形態では、送
信用の第１のレーザ光源として１００ナノ秒から１マイ
クロ秒の間でパルス幅可変なパルス光源３０を用いてい
る。このように構成したことにより、約１ＭＨｚから１
０ＭＨｚのき裂検査に適用し易い周波数帯域の超音波を
選択的に送信可能となる。このような用途に用いること
のできるパルス光源としては、光音響効果によるＱスイ
ッチを用いたパルス光源などを用いることができる。As shown in FIG. 10, in this embodiment, a pulse light source 30 having a variable pulse width between 100 nanoseconds and 1 microsecond is used as a first laser light source for transmission. With such a configuration, from about 1 MHz to 1 MHz
Ultrasonic waves in a frequency band that can be easily applied to crack inspection at 0 MHz can be selectively transmitted. As a pulsed light source that can be used for such an application, a pulsed light source using a Q switch based on a photoacoustic effect can be used.

【００９６】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【００９７】水中環境下、粉塵環境下などでは、信号で
ある超音波成分の減衰、レーザ光による超音波送信・受
信効率の低下により、高感度の計測が困難になる。ここ
で、き裂検査に用いられる超音波の周波数成分は１ＭＨ
ｚから１０ＭＨｚ程度であるのが一般的であるが、その
周波数帯域を効率的に送信可能な送信レーザ光のパルス
幅は逆数である１００ナノ秒から１マイクロ秒であるこ
とが知られている。In an underwater environment, a dust environment, or the like, high-sensitivity measurement becomes difficult due to attenuation of the ultrasonic component as a signal and a decrease in the ultrasonic transmission / reception efficiency due to laser light. Here, the frequency component of the ultrasonic wave used for crack inspection is 1 MHz.
It is generally from about z to about 10 MHz, but it is known that the pulse width of the transmission laser light capable of efficiently transmitting the frequency band is 100 nanoseconds to 1 microsecond, which is the reciprocal number.

【００９８】そこで、本実施形態のように第１のレーザ
光源がＱスイッチパルスレーザ光源であり、発振するパ
ルス光のパルス幅が１００ナノ秒から１マイクロ秒の範
囲で可変なパルス幅可変レーザ光源としてのパルス光源
３０から所望の周波数帯域に合わせたパルス幅の送信用
のパルスレーザ光ＰＬを照射することで、より高いＳ／
Ｎ比で超音波信号を送受信することが可能となる。Therefore, as in the present embodiment, the first laser light source is a Q-switched pulse laser light source, and the pulse width of the oscillating pulse light is variable in the range of 100 nanoseconds to 1 microsecond. By irradiating a pulse laser beam PL for transmission with a pulse width matched to a desired frequency band from the pulse light source 30 as the
Ultrasonic signals can be transmitted and received at the N ratio.

【００９９】［第５実施形態］図１１は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第５実施形態を示すブロック構成
図である。[Fifth Embodiment] FIG. 11 is a block diagram showing a fifth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１００】図１１に示すように、本実施形態は、前記
第１実施形態における第１の外部電源１１をパルス的に
電源動作するパルス電源３１とし、トリガー発振器１３
の出力信号Ｔｒｇ２を入力信号として、それと同期して
動作することにある。As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the first external power supply 11 in the first embodiment is replaced with a pulse power supply 31 that operates in a pulsed manner, and a trigger oscillator 13 is used.
And operates synchronously with the output signal Trg2 as an input signal.

【０１０１】すなわち、本実施形態では、受信用光学系
ＯＰが位相共役素子５を用いた２光波混合干渉計であ
り、位相共役素子５への駆動電圧と同期して一定のタイ
ミングでトリガー信号を発振するとを備えている。That is, in this embodiment, the receiving optical system OP is a two-wave mixing interferometer using the phase conjugate element 5, and the trigger signal is generated at a fixed timing in synchronization with the drive voltage to the phase conjugate element 5. Oscillation is provided.

【０１０２】次に、本実施形態の動作を図１２に基づい
て詳細に説明する。Next, the operation of this embodiment will be described in detail with reference to FIG.

【０１０３】まず、トリガー発振器１３から発振される
第１のトリガー信号Ｔｒｇ１は、位相共役素子５を駆動
する第２の外部電源１２に入力され、これによって位相
共役素子５にパルス状にバイアス電圧Ｖｅが印加され
る。しかし、位相共役素子５が計測に適した状況になる
までには遅れ時間Ｔｄが生じる。ここで、遅れ時間Ｔｄ
は、位相共役素子５の基本特性である素子応答速度の２
〜５倍程度がよいことが経験的に分かっている。First, the first trigger signal Trg1 oscillated from the trigger oscillator 13 is input to the second external power supply 12 for driving the phase conjugate element 5, whereby the phase conjugate element 5 is pulsed with the bias voltage Ve. Is applied. However, a delay time Td occurs before the phase conjugate element 5 becomes suitable for measurement. Here, the delay time Td
Is the element response speed, which is the basic characteristic of the phase conjugate element 5, 2
It has been empirically found that about 5 times is better.

【０１０４】そこで、第１のトリガー信号Ｔｒｇ１から
遅れる遅れ時間Ｔｄ後に、第２のトリガー信号Ｔｒｇ２
を送信用パルス光源である超音波発生用レーザ光源１に
入力し、送信用のパルスレーザ光ＰＬを発振させる。こ
こで、従来の構成では、第１の外部電源１１によって、
例えばＡＰＤなどの光検出器９に定常的にバイアス電圧
ＶＢを印加していたが、高いバイアス電圧は向上させる
一方で過剰電流による熱雑音の増加あるいは熱的な素子
の損傷を招くため、定常的に印加し続けることはできな
い。Therefore, after a delay time Td delayed from the first trigger signal Trg1, the second trigger signal Trg2
Is input to the ultrasonic generation laser light source 1 which is the transmission pulse light source, and the transmission pulse laser light PL is oscillated. Here, in the conventional configuration, the first external power supply 11
For example, the bias voltage VB is constantly applied to the photodetector 9 such as an APD. Cannot be applied continuously.

【０１０５】しかしながら、本実施形態では、実際に超
音波を計測すべき時間は、非常に短時間（例えば、表面
波で３０ｃｍ程度の範囲のき裂検知を行うために必要な
観察時間は、高々１００マイクロ秒程度）なため、第２
のトリガー信号Ｔｒｇ２と同期してパルス電源３１から
パルス的にバイアス電圧ＶＢを光検出器９に印加するこ
とで、高感度な計測が可能となる。ここで、パルス電源
３１からパルス的にバイアス電圧ＶＢを光検出器９に印
加する時間は、図１２においてＴＭで示されている。However, in the present embodiment, the time for actually measuring the ultrasonic wave is very short (for example, the observation time required for detecting a crack in a range of about 30 cm with a surface wave is at most at most). About 100 microseconds).
By applying the bias voltage VB to the photodetector 9 in a pulsed manner from the pulse power supply 31 in synchronization with the trigger signal Trg2, high-sensitivity measurement becomes possible. Here, the time during which the bias voltage VB is applied to the photodetector 9 in a pulsed manner from the pulse power supply 31 is indicated by TM in FIG.

【０１０６】ここで、光検出器９にバイアス電圧を印加
する際にも、位相共役素子５の場合と同じように遅れ時
間ＴＤが発生する。この遅れ時間ＴＤによって送信用の
パルスレーザＰＬの光を光検出器９が検知しないよう調
整することもできる。Here, even when a bias voltage is applied to the photodetector 9, a delay time TD occurs similarly to the case of the phase conjugate element 5. The delay time TD can be adjusted so that the light of the pulse laser PL for transmission is not detected by the photodetector 9.

【０１０７】すなわち、水中環境下、粉塵環境下などで
は、信号である超音波成分の減衰、レーザ光による超音
波送信・受信効率の低下により、感度の良い計測が困難
になる。信号変換手段としての光検出器９がＰＩＮ−Ｐ
ＤやＡＰＤの場合、印加するバイアス電圧が高ければ信
号検出感度は向上する一方、高電圧を印加し続けると熱
雑音が発生し、さらには素子そのものが熱損傷する場合
がある。That is, in an underwater environment, a dust environment, or the like, it is difficult to perform highly sensitive measurement due to attenuation of the ultrasonic component as a signal and reduction in the transmission and reception efficiency of the ultrasonic wave by the laser beam. The photodetector 9 as the signal conversion means is PIN-P
In the case of D or APD, if the applied bias voltage is high, the signal detection sensitivity is improved. On the other hand, if the high voltage is continuously applied, thermal noise is generated and the element itself may be thermally damaged.

【０１０８】そこで、本実施形態によれば、超音波の計
測タイミングに同期してパルス電源３１から光検出器９
に高バイアス電圧をパルス状に印加することで、熱損傷
を防止しつつ光検出器９の信号検出感度を向上させるこ
とが可能となる。Therefore, according to the present embodiment, the pulse power supply 31 supplies the light detector 9 in synchronization with the ultrasonic measurement timing.
By applying a high bias voltage in the form of a pulse, the signal detection sensitivity of the photodetector 9 can be improved while preventing thermal damage.

【０１０９】［第６実施形態］図１３は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第６実施形態を示すブロック構成
図である。[Sixth Embodiment] FIG. 13 is a block diagram showing a sixth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１１０】図１３に示すように、本実施形態では、プ
ローブ１８が第１の検査機構３２上で焦点方向の第１の
駆動機構３３によって保持されている。送信用のパルス
レーザ光ＰＬおよび受信用のレーザ光ＩＬの照射によっ
て計測された超音波信号成分のうち、表面波成分、体積
波成分あるいはノイズ超音波成分のいずれか最も検知し
易い信号をリファレンス信号として信号処理装置１０で
モニタし、その振幅値が最大となるようコントローラ３
４によって第１の駆動機構３３が制御駆動されるもので
ある。また、同様の構成を用いて、常にリファレンス信
号が最大値となるようにではなく、常に一定値を取るよ
う制御すれば、計測の安定性を向上させることができ
る。As shown in FIG. 13, in this embodiment, the probe 18 is held on the first inspection mechanism 32 by the first driving mechanism 33 in the focal direction. Of the ultrasonic signal components measured by the irradiation of the transmission pulse laser beam PL and the reception laser beam IL, any of the surface wave component, the volume wave component, and the noise ultrasonic component which is most easily detected is a reference signal. Is monitored by the signal processing device 10 and the controller 3 controls the amplitude value to be maximum.
4, the first drive mechanism 33 is controlled and driven. Further, by using the same configuration and controlling the reference signal to always take a constant value instead of always taking the maximum value, the stability of measurement can be improved.

【０１１１】すなわち、本実施形態では、パルスレーザ
光ＰＬの照射により発生し、周辺環境の媒質ＭＤを伝播
し、受信光学系ＯＰにて受信される信号成分の振幅を計
測するリファレンス信号振幅計測手段としての信号処理
装置１０と、この信号処理装置１０の出力が最大となる
よう、受信用のレーザ光ＩＬの照射・集光機構としての
対物レンズＭ２および第２の対物レンズＭ３を駆動制御
する光学系駆動制御手段としてのコントローラ３４とを
有している。That is, in the present embodiment, the reference signal amplitude measuring means which is generated by the irradiation of the pulse laser beam PL, propagates through the medium MD of the surrounding environment, and measures the amplitude of the signal component received by the receiving optical system OP. And a optics for driving and controlling an objective lens M2 and a second objective lens M3 as an irradiation / focusing mechanism of the receiving laser beam IL so that the output of the signal processing device 10 is maximized. And a controller 34 as system drive control means.

【０１１２】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【０１１３】水中環境下、粉塵環境下などでは、信号で
ある超音波成分の減衰、レーザ光による超音波送信・受
信効率の低下により、高感度の計測が困難になる。特
に、受信用のレーザ光ＩＬの照射に関しては、焦点ずれ
が感度低下の大きな原因となるので、精密な位置合わせ
が重要である。In an underwater environment, a dust environment, or the like, high-sensitivity measurement becomes difficult due to the attenuation of the ultrasonic component as a signal and the reduction in the transmission and reception efficiency of the ultrasonic wave by the laser beam. In particular, regarding the irradiation of the receiving laser beam IL, precise alignment is important because defocus causes a large decrease in sensitivity.

【０１１４】そこで、本実施形態では、信号成分よりも
大振幅な環境媒質などを伝播する信号成分が観察し得る
場合には、それをリファレンスとし、その信号振幅が最
大となるように焦点位置を合わせることで、より高感度
な信号検知が可能となる。Therefore, in the present embodiment, when a signal component that propagates through an environmental medium or the like having a larger amplitude than the signal component can be observed, the signal component is used as a reference, and the focal position is set so that the signal amplitude is maximized. By matching, signal detection with higher sensitivity becomes possible.

【０１１５】［第７実施形態］図１４は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第７実施形態を示すブロック構成
図である。[Seventh Embodiment] FIG. 14 is a block diagram showing a seventh embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１１６】図１４に示すように、本実施形態では、プ
ローブ１８が第１の検査機構３２上で被検査材３と平行
方向の第２の駆動機構３５によって保持されている。こ
の第２の駆動機構３５は、走査制御装置３６によって任
意の方位に一次元的に適切な速度で走査される。ここ
で、適切な速度とは、観察すべき超音波信号の伝播時
間、送信パルス幅、信号処理時間などの計測条件と、検
知すべき劣化現象の空間的な範囲・寸法に依存し、一概
には決められない。一般に、高速なほど検査作業は短時
間になるものの、検査分解能は低下する。As shown in FIG. 14, in this embodiment, the probe 18 is held on the first inspection mechanism 32 by the second drive mechanism 35 in the direction parallel to the material 3 to be inspected. The second drive mechanism 35 is one-dimensionally scanned at an appropriate speed in an arbitrary direction by the scanning control device 36. Here, the appropriate speed depends on the measurement conditions such as the propagation time of the ultrasonic signal to be observed, the transmission pulse width, and the signal processing time, and the spatial range and dimensions of the deterioration phenomenon to be detected. Can not be determined. In general, the higher the speed, the shorter the inspection work, but the lower the inspection resolution.

【０１１７】走査制御装置３６あるいは第２の駆動機構
３５上の図示しないポジションセンサから、現在におけ
る第２の駆動機構３５の位置、すなわち検査位置情報が
第１の二次元画像化装置３７に入力される。そして、信
号処理装置１０で計測された超音波信号も同時に第１の
二次元画像化装置３７に入力され、各検査位置における
計測信号が可視化される。The current position of the second drive mechanism 35, that is, the inspection position information, is input to the first two-dimensional imaging device 37 from the scanning control device 36 or a position sensor (not shown) on the second drive mechanism 35. You. Then, the ultrasonic signal measured by the signal processing device 10 is also input to the first two-dimensional imaging device 37 at the same time, and the measurement signal at each inspection position is visualized.

【０１１８】すなわち、本実施形態では、上記照射機構
と上記照射・集光機構との位置関係を固定しながら被検
査材３上の１軸方向に走査するための第２の駆動機構３
５を有し、さらに信号処理装置１０において、Ｘ軸方向
に第２の駆動機構３５による走査空間を、Ｙ軸方向に時
間をとって表面波成分、体積波成分およびこれらから派
生する反射・透過・回折成分を二次元表示するようにし
ている。That is, in the present embodiment, the second drive mechanism 3 for scanning in the one axis direction on the inspection target material 3 while fixing the positional relationship between the irradiation mechanism and the irradiation / light collecting mechanism.
In the signal processing device 10, the scanning space by the second driving mechanism 35 in the X-axis direction is time-spaced in the Y-axis direction, and the surface wave component, the volume wave component, and the reflection / transmission derived therefrom. -The diffraction component is displayed two-dimensionally.

【０１１９】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【０１２０】水中環境下、粉塵環境下などでは、信号で
ある超音波成分の減衰、レーザ光による超音波送信・受
信効率の低下により、検知すべき超音波信号の反射・透
過・回折成分が微小な場合には、ノイズ成分と判別が不
可能となる。ここで、特にき裂検査の場合には、き裂は
ある長さおよび深さを有するため、走査しながらき裂か
ら反射・透過・回折される超音波を記録すれば、き裂に
応じたあるパターンが形成される。ノイズ成分はランダ
ムである一方、このパターンはき裂形状に応じた規則性
を有するため、このように計測された二次元表示によれ
ば、ノイズ成分と同じ程度の振幅しかない信号成分も分
布形状として検知することが可能となる。In an underwater environment, a dust environment, or the like, the reflected, transmitted, and diffracted components of the ultrasonic signal to be detected are minute due to the attenuation of the ultrasonic component, which is a signal, and a decrease in the ultrasonic transmission / reception efficiency due to the laser beam. In such a case, it is impossible to determine the noise component. Here, especially in the case of crack inspection, since the crack has a certain length and depth, if the ultrasonic waves reflected, transmitted, and diffracted from the crack are recorded while scanning, it is possible to respond to the crack. A certain pattern is formed. While the noise component is random, this pattern has a regularity according to the crack shape.According to the two-dimensional display measured in this way, the signal component having only the same amplitude as the noise component has a distribution shape. Can be detected.

【０１２１】［第８実施形態］図１５は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第８実施形態を示すブロック構成
図である。[Eighth Embodiment] FIG. 15 is a block diagram showing an eighth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１２２】図１に示したようなレーザ超音波検査装置
は、例えばパルスエコー法によるき裂検知、あるいは表
面波透過法によるき裂深さ計測などには適した構成であ
るが、例えばき裂の深さ計測を高い信頼度で行うために
は、反射波、透過波、回折波などさまざまな信号波から
情報を取り出すべきである。The laser ultrasonic inspection apparatus as shown in FIG. 1 has a structure suitable for, for example, crack detection by a pulse echo method or crack depth measurement by a surface wave transmission method. In order to measure the depth of an object with high reliability, information must be extracted from various signal waves such as reflected waves, transmitted waves, and diffracted waves.

【０１２３】そこで、図１５に示すように、本実施形態
では、１送信１受信（従来の二探触子法）ではなく、１
送信２受信（あるいは多数点受信）を実現するものであ
る。ここで、超音波検出用レーザ光源４などは、ハーフ
ミラー３８およびミラー８などを配置してレーザ光ＩＬ
ａ，ＩＬｂを透過および反射させて共有化してもよい
し、各受信系統で独立して個別に有していてもよい。ま
た、プローブ１８も必ずしも全チャンネルを統合化する
必要はなく、送受信独立、あるいは各受信系独立などの
構成であってもよい。Therefore, as shown in FIG. 15, in the present embodiment, one transmission and one reception (conventional two-probe method) are used instead of one transmission and one reception.
This realizes transmission 2 reception (or multipoint reception). Here, the laser light source 4 for ultrasonic detection and the like are provided with the half mirror 38 and the mirror 8 and the laser light IL.
a and ILb may be transmitted and reflected so as to be shared, or may be independently provided in each receiving system. Also, the probe 18 does not necessarily need to integrate all the channels, and may have a configuration independent of transmission and reception or independent of each reception system.

【０１２４】すなわち、本実施形態では、図１５に示す
ように上記照射・集光機構と、受信用光学系ＯＰａ，Ｏ
Ｐｂと、光検出器９ａ，９ｂと、信号処理装置１０ａ，
１０ｂとから構成される受信系が複数チャンネル具備さ
れている。そして、受信用光学系ＯＰａ，ＯＰｂは複数
備えていることから、第１の光ファイバおよび第２の光
ファイバも６ａ，６ｂ、７ａ，７ｂとして複数設けられ
ている。That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, the irradiation / light collecting mechanism and the receiving optical systems OPa
Pb, photodetectors 9a, 9b, signal processing devices 10a,
10b is provided with a plurality of channels. Since a plurality of receiving optical systems OPa and OPb are provided, a plurality of first optical fibers and a plurality of second optical fibers are provided as 6a, 6b, 7a and 7b.

【０１２５】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【０１２６】微小なき裂信号を検知する場合には、き裂
の透過波（および場合によっては前方回折波）と反射波
（および場合によっては後方回折波）の双方を検知する
ことで、信頼性を向上させることができる。When a minute crack signal is detected, reliability can be obtained by detecting both a transmitted wave (and a forward diffracted wave in some cases) and a reflected wave (and a backward diffracted wave in some cases) of the crack. Can be improved.

【０１２７】そこで、上記のように本実施形態では、上
記受信系を複数チャンネル具備したことにより、多くの
情報源からき裂の性状を計測し、信頼性の高いき裂検査
を行うことが可能となる。Thus, in the present embodiment, as described above, the provision of the above-mentioned receiving system in a plurality of channels makes it possible to measure the properties of cracks from many information sources and to perform a highly reliable crack inspection. Become.

【０１２８】［第９実施形態］図１６は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第９実施形態を示すブロック構成
図である。[Ninth Embodiment] FIG. 16 is a block diagram showing a ninth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１２９】図１６に示すように、本実施形態では、前
記第８実施形態の構成に加え、１系統の送信系と２系統
の受信系を含むプローブ１８は、第２の検査機構３９上
で被検査材３と平行方向の第２の駆動機構３５によって
保持されている。この場合には、プローブ１８は統合化
されていなくともよいが、本実施形態において送信系と
各受信系との互いの位置関係は、一連の検査作業中に変
化しないことが重要である。As shown in FIG. 16, in the present embodiment, in addition to the configuration of the eighth embodiment, a probe 18 including one transmission system and two reception systems is provided on a second inspection mechanism 39. It is held by a second drive mechanism 35 in a direction parallel to the material 3 to be inspected. In this case, the probe 18 may not be integrated, but in the present embodiment, it is important that the positional relationship between the transmitting system and each receiving system does not change during a series of inspection work.

【０１３０】また、走査制御装置３６は、第２の駆動機
構３５を任意の方位に一次元的に適切な速度で走査する
ように制御する。ここで、この適切な速度とは、観察す
べき超音波信号の伝播時間、送信パルス幅、信号処理時
間などの計測条件と、検知すべき劣化現象の空間的な範
囲・寸法に依存し、一概には決められない。The scanning control device 36 controls the second driving mechanism 35 to scan one-dimensionally in an arbitrary direction at an appropriate speed. Here, the appropriate speed depends on measurement conditions such as the propagation time of the ultrasonic signal to be observed, the transmission pulse width, and the signal processing time, and the spatial range and dimensions of the deterioration phenomenon to be detected. Can not decide.

【０１３１】一般に、高速なほど検査作業は、短時間に
なるものの検査分解能は低下する。走査制御装置３６あ
るいは第２の駆動機構３５上の図示しないポジションセ
ンサから、現在における第２の駆動機構３５の位置、す
なわち検査位置情報が第２の二次元画像化装置４０に入
力される。In general, the higher the speed, the shorter the inspection work, but the lower the inspection resolution. The current position of the second drive mechanism 35, that is, inspection position information, is input to the second two-dimensional imaging device 40 from the scan control device 36 or a position sensor (not shown) on the second drive mechanism 35.

【０１３２】また、信号処理装置１０ａ，１０ｂ…で計
測された超音波信号も同時に第２の二次元画像化装置４
０に入力され、各検査位置における計測信号が可視化さ
れる。可視化の方法としては、各チャンネル毎に個別に
可視化する方法、三次元的に表示する方法などが考えら
れる。第２の二次元画像化装置４０は、検知された信号
成分の伝播時間、周波数特性、伝達特性などから、き裂
の位置、形状、深さ分布を可視化するものである。The ultrasonic signals measured by the signal processing devices 10a, 10b...
0, and the measurement signal at each inspection position is visualized. Examples of the visualization method include a method of individually visualizing each channel, a method of displaying three-dimensionally, and the like. The second two-dimensional imaging device 40 visualizes the position, shape, and depth distribution of the crack from the propagation time, frequency characteristics, transfer characteristics, and the like of the detected signal component.

【０１３３】このように本実施形態では、前記第８実施
形態のレーザ超音波検査装置によって被検査材３上のき
裂検査を行う場合であり、複数の受信系のうち、き裂へ
の入射表面波およびき裂からの反射表面波を受信可能な
チャンネルにおいて受信される反射表面波の有無からき
裂の有無と位置、回折体積波の伝播時間からき裂深さ、
き裂を透過する表面波を受信可能なチャンネルにおいて
受信される透過表面波と上記入射表面波の伝達特性とか
らき裂の深さ、回折体積波の伝播時間からき裂深さ、を
それぞれ計測するようにしたものである。As described above, in the present embodiment, the crack inspection on the inspection target material 3 is performed by the laser ultrasonic inspection apparatus of the eighth embodiment. The presence or absence and position of a crack based on the presence or absence of a reflected surface wave received in a channel capable of receiving the surface wave and the reflected surface wave from the crack, the crack depth from the propagation time of the diffracted volume wave,
Measure the depth of the crack from the transmission characteristics of the transmitted surface wave and the transmission characteristics of the incident surface wave received in the channel capable of receiving the surface wave transmitted through the crack, and measure the crack depth from the propagation time of the diffracted volume wave, respectively. It was made.

【０１３４】次に、本実施形態の作用を図１７〜図２０
に基づいて説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
It will be described based on.

【０１３５】第２の二次元画像化装置４０による被検査
材３の可視化結果を図１７および図１８に示す。図１７
は第１の受信系の可視化結果であり、図１８は第２の受
信系の可視化結果である。図１７および図１８の横軸
は、第２の駆動機構３５の駆動方向と同一方向の位置座
標を表し、縦軸は計測された時刻を表している。なお、
深さ分布の可視化は、図１６に示すレーザ超音波検査装
置の構成においてＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇ
ｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法を適用したものであ
る。FIGS. 17 and 18 show the results of visualizing the material 3 to be inspected by the second two-dimensional imaging device 40. FIG. FIG.
Shows the visualization result of the first receiving system, and FIG. 18 shows the visualization result of the second receiving system. The horizontal axis in FIGS. 17 and 18 represents position coordinates in the same direction as the driving direction of the second driving mechanism 35, and the vertical axis represents measured time. In addition,
The visualization of the depth distribution is performed by using TOFD (Time Of Frig) in the configuration of the laser ultrasonic inspection apparatus shown in FIG.
ht Diffraction) method.

【０１３６】図１７および図１８の可視化結果は、図１
９における被検査材３のき裂４１が第１の受信系と第２
の受信系との間に存在し、第２の駆動機構３５がき裂４
１に対して平行に移動する場合の例である。また、被検
査材３における実際のき裂４１の深さは、図１９に破線
で示すように中央部が深くなる形状である。The visualization results of FIGS. 17 and 18 are shown in FIG.
The crack 41 of the material 3 to be inspected at 9 is the first receiving system and the second
And the second drive mechanism 35 exists between the
This is an example in the case of moving in parallel to 1. Further, the actual depth of the crack 41 in the inspection target material 3 has a shape in which the center portion is deep as shown by the broken line in FIG.

【０１３７】図１７では、き裂４１に対する超音波の透
過波４２および回折波４３が可視化される一方、図１８
では、送信系から第２の受信系へ直接伝播する超音波に
よる直接波４４、さらにき裂４１に対する超音波の反射
波４５、回折波４３が可視化されている。In FIG. 17, the transmitted wave 42 and the diffracted wave 43 of the ultrasonic wave to the crack 41 are visualized, while FIG.
Here, a direct wave 44 of ultrasonic waves directly propagating from the transmission system to the second reception system, a reflected wave 45 of the ultrasonic waves with respect to the crack 41, and a diffracted wave 43 are visualized.

【０１３８】続いて、第２の駆動機構３５が被検査材３
のき裂４１に対して垂直に移動する場合の第１の受信系
による可視化結果を図２０に示す。図２０において、横
軸は第２の駆動機構３５の移動距離を表し、縦軸は計測
された時刻を表している。図２０では、送信系から第１
の受信系へ直接伝播する超音波による直接波４４、さら
にき裂４１に対する超音波の反射波４５、回折波４３、
透過波４２が可視化されている。なお、第２の受信系に
ついても同様に可視化することができる。Subsequently, the second driving mechanism 35 sets the inspection target material 3
FIG. 20 shows the result of visualization by the first receiving system when moving perpendicular to the crack 41 of FIG. In FIG. 20, the horizontal axis represents the moving distance of the second drive mechanism 35, and the vertical axis represents the measured time. In FIG. 20, the first
A direct wave 44 by an ultrasonic wave directly propagating to the receiving system of the ultrasonic wave, a reflected wave 45 of the ultrasonic wave with respect to the crack 41, a diffracted wave 43,
The transmitted wave 42 is visualized. Note that the second receiving system can be similarly visualized.

【０１３９】ところで、微小なき裂の深さ情報を計測す
る場合には、き裂の透過波（および場合によっては前方
回折波）と反射波（および場合によっては後方回折波）
の双方の情報を解析することで、計測深さの信頼性を向
上させることができる。When measuring the depth information of a minute crack, a transmitted wave (and a forward diffracted wave in some cases) and a reflected wave (and a backward diffracted wave in some cases) of the crack are measured.
By analyzing both pieces of information, the reliability of the measurement depth can be improved.

【０１４０】そこで、本実施形態では、受信系を複数チ
ャンネル具備し、その受信系から得られる複数の情報か
らき裂の性状を計測することにより、信頼性の高いき裂
深さ計測を行うことが可能となる。Therefore, in this embodiment, a highly reliable crack depth measurement can be performed by providing a plurality of channels for the receiving system and measuring the properties of the crack from a plurality of information obtained from the receiving system. It becomes possible.

【０１４１】［第１０実施形態］図２１は本発明に係る
レーザ超音波検査装置の第１０実施形態を示すブロック
構成図である。[Tenth Embodiment] FIG. 21 is a block diagram showing a tenth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１４２】図２１に示すように、本実施形態では、前
記第８実施形態の構成に加え、第２の二次元画像化装置
４０による第１および第２の受信系の可視化情報は、第
２の駆動機構３５の位置などの検査位置情報とともに、
第３の二次元画像化装置４６へ入力される。この第３の
二次元画像化装置４６では、第１および第２の受信系に
よって検知された信号成分の伝播時間、周波数特性、伝
達特性などを組み合わせ、き裂の位置、形状、深さ分布
を可視化するものである。As shown in FIG. 21, in this embodiment, in addition to the configuration of the eighth embodiment, the visualization information of the first and second receiving systems by the second two-dimensional Along with inspection position information such as the position of the drive mechanism 35 of
The data is input to the third two-dimensional imaging device 46. In the third two-dimensional imaging device 46, the propagation time, frequency characteristics, transfer characteristics, and the like of the signal components detected by the first and second receiving systems are combined to determine the position, shape, and depth distribution of the crack. To visualize.

【０１４３】すなわち、本実施形態は、前記第８実施形
態のレーザ超音波検査装置において、複数チャンネルの
受信系の計測結果を組み合わせ、反射表面波の有無から
き裂の有無と位置、回折体積波の伝播時間からき裂深
さ、透過表面波と入射表面波の伝達特性からき裂の深
さ、回折体積波の伝播時間からき裂深さを、それぞれ計
測するようにしたものである。That is, in the present embodiment, in the laser ultrasonic inspection apparatus of the eighth embodiment, the measurement results of the receiving systems of a plurality of channels are combined, and the presence / absence and position of a crack, the presence / absence of a crack, The crack depth is measured from the propagation time, the crack depth from the transmission characteristics of the transmitted surface wave and the incident surface wave, and the crack depth is measured from the propagation time of the diffracted volume wave.

【０１４４】次に、本実施形態の作用を図２２に基づい
て説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG.

【０１４５】第３の二次元画像化装置４６による被検査
材３の可視化結果を図２２に示す。図２２において、横
軸は第２の駆動機構３５の駆動方向と同一方向の位置座
標を表し、縦軸は計測された時刻を表している。深さ分
布の可視化は、前記第９実施形態のレーザ超音波検査装
置の構成においてＴＯＦＤ法を適用したものである。図
２２に示す可視化結果は、被検査材３のき裂４１が第１
の受信系と第２の受信系との間に存在し、第２の駆動機
構３５がき裂４１に対して平行に移動する場合の例であ
る。図２２ではき裂４１に対する超音波に関し、第１の
受信系の透過波４７、第２の受信系の反射波４８、さら
に第２の受信系へ直接伝播する直接波４９が可視化され
る。また、第１および第２の受信系による回折波５０
は、き裂の位置、形状、深さ分布に関して両受信系で重
み付け平均され可視化されている。FIG. 22 shows the result of visualizing the material 3 to be inspected by the third two-dimensional imaging device 46. In FIG. 22, the horizontal axis represents position coordinates in the same direction as the driving direction of the second drive mechanism 35, and the vertical axis represents measured time. The visualization of the depth distribution is obtained by applying the TOFD method to the configuration of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the ninth embodiment. The visualization result shown in FIG. 22 indicates that the crack 41
This is an example in which the second drive mechanism 35 exists between the receiving system and the second receiving system and moves parallel to the crack 41. In FIG. 22, regarding the ultrasonic waves to the crack 41, a transmitted wave 47 of the first receiving system, a reflected wave 48 of the second receiving system, and a direct wave 49 directly propagating to the second receiving system are visualized. Also, the diffracted wave 50 by the first and second receiving systems
Is weighted and averaged by both receiving systems with respect to the position, shape, and depth distribution of the crack, and is visualized.

【０１４６】ところで、微小なき裂の深さ情報を計測す
る場合には、各チャンネルの受信系によるき裂の透過波
と反射波を組み合わせて解析することにより、計測深さ
の信頼性を向上させることができる。When measuring the depth information of a minute crack, the reliability of the measured depth is improved by analyzing the transmitted and reflected waves of the crack by the receiving system of each channel in combination. be able to.

【０１４７】そこで、本実施形態では、受信系を複数チ
ャンネル具備し、その受信系から得られる各チャンネル
の情報からき裂の性状を計測することにより、信頼性の
高いき裂深さ計測を行うことが可能となる。Therefore, in the present embodiment, a highly reliable crack depth measurement is performed by providing a plurality of channels for the receiving system and measuring the properties of the crack from the information of each channel obtained from the receiving system. Becomes possible.

【０１４８】[0148]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１のレーザ光と第２のレーザ光の被検査材表面に至る光
路の少なくとも一方を、第１のレーザ光源の波長および
第２のレーザ光源の波長が透過し易い流体で置換するな
どして、水中環境下あるいは粉塵環境下などの検査環境
下において超音波を送受信する光路を清浄に確保し、高
感度に検査することができる。As described above, according to the present invention, at least one of the optical paths of the first laser light and the second laser light reaching the surface of the material to be inspected is set to the wavelength of the first laser light source and the second laser light. By replacing the laser light source with a fluid that is easy to transmit, the optical path for transmitting and receiving ultrasonic waves in an inspection environment such as underwater environment or dust environment can be secured cleanly, and inspection can be performed with high sensitivity. .

【０１４９】また、本発明によれば、第１のレーザ光源
の波長および第２のレーザ光源の波長が透過不能な光音
響遮蔽手段などを有することで、水中環境下において高
感度に信号を検知するとともに、ノイズを効率的に低減
することが可能となる。Further, according to the present invention, a signal can be detected with high sensitivity in an underwater environment by providing a photoacoustic shielding means or the like which cannot transmit the wavelength of the first laser light source and the wavelength of the second laser light source. In addition, noise can be reduced efficiently.

【０１５０】[0150]

【図１】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第１実施
形態を示すブロック構成図。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１５１】[0151]

【図２】図１におけるプローブを示す拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a probe in FIG. 1;

【０１５２】[0152]

【図３】（Ａ）は図２におけるＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）
は図２におけるＢ−Ｂ線断面図。3A is a sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2.

【０１５３】[0153]

【図４】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第２実施
形態を示すブロック構成図。FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１５４】[0154]

【図５】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ超音波検
査装置の第２実施形態の第１変形例による作用を示す説
明図。FIGS. 5A and 5B are explanatory views showing an operation of a laser ultrasonic inspection apparatus according to a first modification of the second embodiment of the present invention.

【０１５５】[0155]

【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明に係るレーザ
超音波検査装置の第２実施形態の第２変形例による作用
を示す説明図。FIGS. 6A, 6B, and 6C are explanatory views showing an operation of a laser ultrasonic inspection apparatus according to a second modification of the second embodiment of the present invention.

【０１５６】[0156]

【図７】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ超音波検
査装置の第２実施形態の第３変形例による作用を示す説
明図。FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing the operation of a laser ultrasonic inspection apparatus according to a third modification of the second embodiment of the present invention.

【０１５７】[0157]

【図８】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第２実施
形態の第４変形例を示すブロック構成図。FIG. 8 is a block diagram showing a fourth modification of the second embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１５８】[0158]

【図９】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第３実施
形態を示すブロック構成図。FIG. 9 is a block diagram showing a third embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１５９】[0159]

【図１０】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第４実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 10 is a block diagram showing a fourth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１６０】[0160]

【図１１】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第５実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 11 is a block diagram showing a fifth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１６１】[0161]

【図１２】本発明の第５実施形態の動作を示すタイミン
グチャート。FIG. 12 is a timing chart showing the operation of the fifth embodiment of the present invention.

【０１６２】[0162]

【図１３】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第６実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 13 is a block diagram showing a sixth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１６３】[0163]

【図１４】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第７実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 14 is a block diagram showing a seventh embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１６４】[0164]

【図１５】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第８実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 15 is a block diagram showing an eighth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１６５】[0165]

【図１６】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第９実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 16 is a block diagram showing a ninth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１６６】[0166]

【図１７】本発明の第９実施形態における第１の受信系
に関し、き裂と平行方向の可視化結果を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a visualization result in a direction parallel to a crack in a first receiving system according to a ninth embodiment of the present invention.

【０１６７】[0167]

【図１８】本発明の第９実施形態における第２の受信系
に関し、き裂と平行方向の可視化結果を示す図。FIG. 18 is a view showing a visualization result in a direction parallel to a crack in a second receiving system according to a ninth embodiment of the present invention.

【０１６８】[0168]

【図１９】被検査材の実際のき裂形状を示す斜視図。FIG. 19 is a perspective view showing an actual crack shape of a material to be inspected.

【０１６９】[0169]

【図２０】本発明の第９実施形態における第１の受信系
に関し、き裂と垂直方向の可視化結果を示す図。FIG. 20 is a diagram showing a visualization result in a direction perpendicular to a crack in a first receiving system according to a ninth embodiment of the present invention.

【０１７０】[0170]

【図２１】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第１０
実施形態を示すブロック構成図。FIG. 21 shows a tenth laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment.

【０１７１】[0171]

【図２２】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第１０
実施形態による可視化結果を示す図。FIG. 22 shows a tenth laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a visualization result according to the embodiment.

【０１７２】[0172]

【図２３】従来のレーザ超音波検査装置を示すブロック
構成図。FIG. 23 is a block diagram showing a conventional laser ultrasonic inspection apparatus.

【０１７３】[0173]

【図２４】従来のレーザ超音波検査装置において送信側
のレーザ光伝送に光ファイバを用いた例を示す構成図。FIG. 24 is a configuration diagram showing an example in which an optical fiber is used for laser light transmission on the transmission side in a conventional laser ultrasonic inspection apparatus.

【０１７４】[0174]

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 超音波発生用レーザ光源（第１のレーザ光源） ２ 光学系 ３ 被検査材 ４ 超音波検出用レーザ光源（第２のレーザ光源） ５ 位相共役素子 ６ 第１の光ファイバ ７ 第２の光ファイバ ８ ミラー ９ 光検出器（信号変換手段） １０ 信号処理装置（リファレンス信号振幅計測手段） １１ 第１の外部電源 １２ 第２の外部電源 １３ トリガー発振器（同期信号生成手段） １４ 第１のレンズ系 １５ 微小レンズアレイ １６ 第２のレンズ系 １７ 第３の光ファイバ １８ プローブ（置換手段） １９ 配管（置換手段） ２０ ポンプ（置換手段） ２１ａ 第１のプレート ２１ｂ 第２のプレート ２２ａ 第１の逆流防止板 ２２ｂ 第２の逆流防止板 ２３ 小孔 ２４ 第１の光音響遮蔽板（光音響遮蔽手段） ２４ａ 第２の光音響遮蔽板（光音響遮蔽手段） ２４ｂ 第３の光音響遮蔽板（光音響遮蔽手段） ２４ｃ 第１の薄膜 ２４ｄ 第２の薄膜 ２４ｅ 構造材 ２４ｆ 中空構造の内部 ２４ｇ 第４の光音響遮蔽板 ２４ｈ ゴム ２５ 接触センサ ２６ モータ ２７ コントローラ（接触位置調整手段） ２８ プロファイル調整光学系（プロファイル調整手
段） ２９ 照射用光学系 ３０ パルス光源 ３１ パルス電源（同期パルス高電圧発生手段） ３２ 第１の検査機構 ３３ 第１の駆動機構 ３４ コントローラ（光学系駆動制御手段） ３５ 第２の駆動機構（走査手段） ３６ 走査制御装置 ３７ 第１の二次元画像化装置 ３８ ハーフミラー ３９ 第２の検査機構 ４０ 第２の二次元画像化装置 ４１ き裂 ４２ 透過波 ４３ 回折波 ４４ 直接波 ４５ 反射波 ４６ 第３の二次元画像化装置 ４７ 第１の受信系の透過波 ４８ 第２の受信系の反射波 ４９ 第２の受信系へ直接伝播する直接波 ５０ 第１および第２の受信系による回折波Reference Signs List 1 laser light source for ultrasonic wave generation (first laser light source) 2 optical system 3 material to be inspected 4 laser light source for ultrasonic detection (second laser light source) 5 phase conjugate element 6 first optical fiber 7 second light Fiber 8 mirror 9 photodetector (signal conversion means) 10 signal processing device (reference signal amplitude measurement means) 11 first external power supply 12 second external power supply 13 trigger oscillator (synchronization signal generation means) 14 first lens system 15 Microlens array 16 Second lens system 17 Third optical fiber 18 Probe (replacement means) 19 Piping (replacement means) 20 Pump (replacement means) 21a First plate 21b Second plate 22a First backflow prevention Plate 22b Second backflow prevention plate 23 Small hole 24 First photoacoustic shielding plate (photoacoustic shielding means) 24a Second photoacoustic shielding plate (photoacoustic shielding means) 2 b Third photoacoustic shielding plate (photoacoustic shielding means) 24c First thin film 24d Second thin film 24e Structural material 24f Inside of hollow structure 24g Fourth photoacoustic shielding plate 24h Rubber 25 Contact sensor 26 Motor 27 Controller ( Contact position adjusting means) 28 profile adjusting optical system (profile adjusting means) 29 irradiation optical system 30 pulse light source 31 pulse power supply (synchronous pulse high voltage generating means) 32 first inspection mechanism 33 first driving mechanism 34 controller (optical) System drive control means) 35 second drive mechanism (scanning means) 36 scanning control device 37 first two-dimensional imaging device 38 half mirror 39 second inspection mechanism 40 second two-dimensional imaging device 41 crack 42 Transmitted wave 43 diffracted wave 44 direct wave 45 reflected wave 46 third two-dimensional imaging device 47 transmitted wave of first receiving system 4 Diffracted wave by the second receiving system direct wave 50 first and second receiving system to propagate directly to the reflected wave 49 second receiving system

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成１３年３月１４日（２００１．３．１
４）[Submission date] March 14, 2001 (2001.3.1.1)
4)

【手続補正１】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 レーザ超音波検査装置[Title of the Invention] Laser ultrasonic inspection equipment

【特許請求の範囲】[The claims]

【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、例えば小型、高
温、稼動部など接触や近接が困難な原子炉の炉底部構造
物を計測対象とし、その計測対象が水中環境下、粉塵環
境下、狭隘環境下に設置された場合において、き裂や欠
陥の検査あるいは材料評価を非接触かつ非破壊で高精度
に行うことのできるレーザ超音波検査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a bottom structure of a nuclear reactor, such as a small-sized, high-temperature, operating part, which is difficult to contact or approach, and which is to be measured in an underwater environment, a dust environment, or a narrow space. The present invention relates to a laser ultrasonic inspection apparatus capable of non-contact, non-destructive and highly accurate inspection or material evaluation of cracks and defects when installed in an environment.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、例えば発電プラントの機器や構造
材料のき裂検査の一手法としては、レーザ超音波法が提
案されている。この技術の概要については、例えば「山
脇：“レーザ超音波と非接触材料評価”、溶接学会誌、
第６４巻、Ｎｏ．２、Ｐ．１０４−１０８（１９９５年
発行）」などの文献に記載されている。2. Description of the Related Art In recent years, for example, a laser ultrasonic method has been proposed as a method for inspecting cracks in equipment and structural materials of a power plant. For an overview of this technology, see, for example, “Yamawaki:“ Laser Ultrasound and Non-Contact Material Evaluation ”, Journal of the Japan Welding Society,
Vol. 2, p. 104-108 (issued in 1995).

【０００３】この文献に記載されたレーザ超音波法は、
多くの場合被検査材に対してパルスレーザ光を照射する
ことで発生する熱的応力あるいは気化反力を利用して超
音波を送信する一方、多くの場合連続発振する別のレー
ザ光を受信点に照射し、その直進性や可干渉性を利用し
て超音波によって誘起される変位または振動速度を受信
する技術である。[0003] The laser ultrasonic method described in this document is as follows.
In many cases, ultrasonic waves are transmitted using thermal stress or vaporization reaction generated by irradiating a pulsed laser beam to the material to be inspected, while another laser beam that continuously oscillates is received in many cases. Is a technique for receiving displacement or vibration velocity induced by ultrasonic waves by utilizing the straightness or coherence.

【０００４】このように超音波を用いて材料のき裂や内
在欠陥を検出したりあるいは材料特性の評価を行うこと
は、公知の技術であるものの、レーザ超音波法によれ
ば、これらを非接触で行うことが可能であり、さまざま
な材料評価分野への応用が期待されている。[0004] As described above, it is a known technique to detect cracks or intrinsic defects in a material or to evaluate material properties by using ultrasonic waves. It can be performed by contact, and is expected to be applied to various material evaluation fields.

【０００５】レーザ超音波法における超音波の送受信手
法としては、いくつか異なる光学系が提案されており、
特に受信用光学系としては、マイケルソン干渉法、マッ
ハツェンダ干渉法、ファブリ・ペロー法、位相共役法、
ナイフエッジ法などが提案されている。ここでは本発明
に関係が深い、パルスレーザ光照射による超音波発生方
法と、位相共役法を用いた超音波の受信手段について、
図２３に代表的な従来のレーザ超音波検査装置のブロッ
ク構成図を示す。Several different optical systems have been proposed for transmitting and receiving ultrasonic waves in the laser ultrasonic method.
In particular, the receiving optical system includes Michelson interferometry, Mach-Zehnder interferometry, Fabry-Perot method, phase conjugation method,
A knife edge method and the like have been proposed. Here, closely related to the present invention, an ultrasonic wave generation method by pulsed laser light irradiation, and an ultrasonic wave receiving means using a phase conjugate method,
FIG. 23 shows a block diagram of a typical conventional laser ultrasonic inspection apparatus.

【０００６】図２３に示すように、超音波を発生させる
超音波発生用レーザ光源１から発振したパルスレーザ光
ＰＬは、照射光学系２を介して被検査材３表面の所定位
置に所定のビーム形状で照射される。ここで、超音波発
生用レーザ光源１としては、ＱスイッチＹＡＧレーザな
どが多く用いられる。As shown in FIG. 23, a pulse laser beam PL oscillated from an ultrasonic wave generating laser light source 1 for generating an ultrasonic wave is transmitted through an irradiation optical system 2 to a predetermined position on a surface of a material 3 to be inspected. Irradiated in shape. Here, a Q-switched YAG laser or the like is often used as the laser light source 1 for generating an ultrasonic wave.

【０００７】このようにパルスレーザ光ＰＬを被検査材
３表面に照射すると、被検査材３とパルスレーザ光ＰＬ
との相互作用により、被検査材３には縦波、横波、表面
波など種々のモードの超音波ＵＳが発生し、その超音波
ＵＳは被検査材３に含まれるき裂や欠陥、あるいは被検
査材３の材料特性により反射、散乱、音速変化などの現
象を発生するが、ここではそれらについては詳細に論じ
ない。いずれにせよ、ある伝播過程に基づいて伝播した
超音波ＵＳが被検査材３上の任意の計測点に到達する
と、その部位に変位を生じる。When the surface of the inspection target material 3 is irradiated with the pulse laser light PL, the inspection target material 3 and the pulse laser light PL are irradiated.
The ultrasonic waves US in various modes such as longitudinal waves, transverse waves, and surface waves are generated in the material 3 to be inspected by the interaction with the ultrasonic waves. Although phenomena such as reflection, scattering, and change in sound speed occur depending on the material characteristics of the inspection material 3, they will not be discussed in detail here. In any case, when the ultrasonic wave US propagated based on a certain propagation process reaches an arbitrary measurement point on the inspection target material 3, a displacement is generated at the site.

【０００８】一方、超音波ＵＳを検出するために超音波
検出用レーザ光源４から発振したレーザ光ＩＬは、受信
用光学系ＯＰにおける位相共役素子５に入射される。こ
こで、位相共役素子５の結晶としては、強誘電体結晶
（ＢａＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３など）、常誘電体結晶
（ＢＳＯなど）、半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰな
ど）が使用される。On the other hand, the laser light IL oscillated from the ultrasonic detecting laser light source 4 to detect the ultrasonic wave US is incident on the phase conjugate element 5 in the receiving optical system OP. Here, ferroelectric crystals (such as BaTiO 3 and LiNbO 3 ), paraelectric crystals (such as BSO), and semiconductors (such as GaAs, InP, and GaP) are used as crystals of the phase conjugate element 5.

【０００９】そして、位相共役素子５を透過したレーザ
光ＩＬは、コリメータＭ１で第１の光ファイバ６に入射
され、この光ファイバ６から出射したレーザ光ＩＬは、
対物レンズＭ２を経て被検査材３の所望の計測点に照射
される。この被検査材３に照射されたレーザ光ＩＬの散
乱光（散乱成分の一部）ＳＬは、第２の対物レンズＭ３
で集光され、第２の光ファイバ７、第２のコリメータＭ
４を介して位相共役素子５に再び入射される。The laser light IL transmitted through the phase conjugate element 5 is incident on the first optical fiber 6 by the collimator M1, and the laser light IL emitted from the optical fiber 6 is
A desired measurement point on the inspection target material 3 is irradiated via the objective lens M2. The scattered light (a part of the scattered component) SL of the laser light IL applied to the inspection target material 3 is transmitted to the second objective lens M3.
And the second optical fiber 7 and the second collimator M
The light is again incident on the phase conjugate element 5 via 4.

【００１０】通常の場合、被検査材３の表面が光学的に
粗面である場合には、散乱光ＳＬの波面が歪み、干渉効
率が極めて低くなって干渉信号は得られないものの、こ
の光学系の配置においては、位相共役効果により散乱光
ＳＬが干渉し、ミラー８およびレンズＭ５を介して光検
出器９で比較的高効率で干渉信号を検出することができ
る。この光検出器９で検出された信号は、信号処理装置
１０にて適宜信号処理され、表示、記録される。In a normal case, when the surface of the material 3 to be inspected is optically rough, the wavefront of the scattered light SL is distorted and the interference efficiency becomes extremely low, so that no interference signal can be obtained. In the arrangement of the system, the scattered light SL interferes due to the phase conjugate effect, and the interference signal can be detected with relatively high efficiency by the photodetector 9 via the mirror 8 and the lens M5. The signal detected by the photodetector 9 is appropriately processed by the signal processing device 10, and is displayed and recorded.

【００１１】ここで、光検出器９としては、ＰＩＮ型フ
ォトダイオード（以下、ＰＩＮ−ＰＤという）、あるい
はアバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤとい
う）が多く用いられ、これらは第１の外部電源１１から
定常的なバイアス電圧を印加することで動作する。ま
た、位相共役素子５も第２の外部電源１２から数ｋＶ〜
数十オーダーのバイアス電圧を印加することで動作し、
このバイアス電圧を位相共役素子５のドリフトを抑制す
るためにパルス状に印加する動作モードとしている。Here, as the photodetector 9, a PIN type photodiode (hereinafter, referred to as PIN-PD) or an avalanche photodiode (hereinafter, referred to as APD) is often used. It operates by applying a steady bias voltage. Further, the phase conjugate element 5 is also supplied from the second external power supply 12 by several kV to
It operates by applying a bias voltage of several tens of orders,
The operation mode is such that the bias voltage is applied in a pulse shape in order to suppress the drift of the phase conjugate element 5.

【００１２】さらに、トリガー発振器１３は、超音波発
生用レーザ光源１の動作タイミングと第２の外部電源１
２の動作とを同期させ、超音波計測時刻で位相共役素子
５において最大の干渉効率が得られるよう動作する。Further, the trigger oscillator 13 is provided for controlling the operation timing of the ultrasonic wave generating laser light source 1 and the second external power supply 1.
2 and the phase conjugate element 5 operates so as to obtain the maximum interference efficiency at the ultrasonic measurement time.

【００１３】一方、図２４に示した構造を用いて超音波
送信側に比較的高いパルスエネルギーを有する超音波発
生用レーザ光源１の発振光ＰＬを光ファイバに入射する
手法もある。この手法は、第１および第２のレンズ系１
４，１６間に微小レンズアレイ１５を配置してコリメー
トレンズユニットＣＬを構成することにより、焦点を拡
散させ、第３の光ファイバ１７の損傷を回避するもので
あり、本構造を用いれば、送受信光の両方を光ファイバ
伝送することも可能である。On the other hand, there is also a method of using the structure shown in FIG. 24 and causing the oscillation light PL of the ultrasonic generation laser light source 1 having a relatively high pulse energy to enter the optical fiber on the ultrasonic transmission side. This technique is based on the first and second lens systems 1
The collimating lens unit CL is configured by arranging the microlens array 15 between the lenses 4 and 16 to diffuse the focal point and avoid damage to the third optical fiber 17. It is also possible to transmit both lights by optical fiber.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来手
法によるレーザ超音波検査装置は、原理的に被検査材３
が高温、高所、高放射線場、複雑形状部など接触が困難
であったり近接性が悪く遠隔非接触の検査手法が求めら
れる部位であったりする場合に有効であり、光ファイバ
技術を適用することで、狭隘部や遮蔽物の内側などレー
ザビームを空間的に伝送することが困難な部位の場合に
も効果的である。As described above, the laser ultrasonic inspection apparatus according to the conventional method basically requires the material 3 to be inspected.
However, it is effective when the contact is difficult such as high temperature, high place, high radiation field, complicated shape part, or where the proximity is poor and remote non-contact inspection method is required. This is also effective in a case where it is difficult to spatially transmit a laser beam, such as a narrow portion or the inside of a shield.

【００１５】しかしながら、被検査材３には、水中環境
あるいは粉塵環境などの検査環境下に設置されている場
合も多い。特に、水中環境下に設置された被検査材３に
対して表面波を用いた検査を行う場合には、表面波信号
成分の減衰による信号／ノイズ比（以下、Ｓ／Ｎ比とい
う）の低下が懸念される。However, the inspection target material 3 is often installed in an inspection environment such as an underwater environment or a dust environment. In particular, when performing an inspection using a surface wave on the inspection target material 3 installed in an underwater environment, a reduction in a signal / noise ratio (hereinafter, referred to as an S / N ratio) due to attenuation of a surface wave signal component. Is concerned.

【００１６】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、水中環境下あるいは粉塵環境下などの検査環境
下において超音波を送受信する光路を清浄に確保し、高
感度に検査することのできるレーザ超音波検査装置を提
供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and is intended to secure a clean optical path for transmitting and receiving ultrasonic waves in an inspection environment such as an underwater environment or a dust environment, and perform inspection with high sensitivity. It is an object of the present invention to provide a laser ultrasonic inspection apparatus capable of performing the above.

【００１７】また、本発明の他の目的とするところは、
水中環境下において高感度に信号を検知するとともに、
ノイズを効率的に低減可能なレーザ超音波検査装置を提
供することにある。Another object of the present invention is as follows.
While detecting signals with high sensitivity underwater environment,
An object of the present invention is to provide a laser ultrasonic inspection apparatus capable of efficiently reducing noise.

【００１８】[0018]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、請求項１記載のレーザ超音波検査装置は、被検査
材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を発振す
る第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した超音波
信号を受信するために前記被検査材に照射される第２の
レーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第２のレ
ーザ光の前記被検査材表面における反射成分から前記超
音波に関する情報を光学的に検知するための受信用光学
系と、この受信用光学系において受信された超音波信号
を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号変換手
段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関する情報
を表示および記録する信号処理装置とを備えたレーザ超
音波検査装置において、前記第１のレーザ光と前記第２
のレーザ光の前記被検査材表面に至る光路の少なくとも
一方を、前記第１のレーザ光源の波長および前記第２の
レーザ光源の波長が透過し易い流体で置換する置換手段
を有することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus which oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on a material to be inspected. A laser light source, a second laser light source that oscillates a second laser light applied to the material to be inspected in order to receive an ultrasonic signal generated in the material to be inspected, A receiving optical system for optically detecting information on the ultrasonic wave from a reflection component on the surface of the inspection target material, and a signal conversion unit for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal; A signal processing device for processing an output signal of the signal converting means and displaying and recording information on propagation of ultrasonic waves, wherein the first laser beam and the second
Characterized in that at least one of the optical paths of the laser light reaching the surface of the material to be inspected is replaced with a fluid that easily transmits the wavelength of the first laser light source and the wavelength of the second laser light source. I do.

【００１９】請求項１記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、第１のレーザ光と第２のレーザ光の被検査材表面
に至る光路の少なくとも一方を、清浄な流体で置換する
ことにより、高効率な信号送受信が可能となる。According to the first aspect of the present invention, at least one of the optical paths of the first laser light and the second laser light reaching the surface of the material to be inspected is replaced with a clean fluid. Highly efficient signal transmission / reception becomes possible.

【００２０】請求項２記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した
超音波信号を受信するために前記被検査材に照射される
第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第
２のレーザ光の前記被検査材表面における反射成分から
前記超音波に関する情報を光学的に検知するための受信
用光学系と、この受信用光学系において受信された超音
波信号を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号
変換手段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関す
る情報を表示および記録する信号処理装置とを備えたレ
ーザ超音波検査装置において、前記第１のレーザ光の前
記被検査材への照射位置と、前記第２のレーザ光の前記
被検査材への照射位置との間に挿入されるとともに、周
辺環境の媒質と大きく異なる音響インピーダンスを有
し、かつ前記第１のレーザ光源の波長および前記第２の
レーザ光源の波長が透過不能な光音響遮蔽手段を有する
ことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus.
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, and a first laser light source that irradiates the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated on the material to be inspected. A second laser light source that oscillates the second laser light, a receiving optical system for optically detecting information about the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material, A signal conversion unit that converts an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and a signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal conversion unit and displays and records information related to propagation of the ultrasonic wave. In the laser ultrasonic inspection apparatus provided, while the irradiation position of the first laser light to the inspection target material, and inserted between the irradiation position of the second laser light to the inspection target material, Surrounding environment medium and large Ku different has an acoustic impedance, and the wavelength of the first wavelength and the laser light source the second laser light source is characterized by having a non transparent optical sound insulating means.

【００２１】請求項２記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、第１のレーザ光の被検査材への照射位置と、第２
のレーザ光の被検査材への照射位置との間に挿入される
とともに、周辺環境の媒質と大きく異なる音響インピー
ダンスを有し、かつ第１のレーザ光源の波長および第２
のレーザ光源の波長が透過不能な光音響遮蔽手段を有す
ることにより、比較的高出力である第１のレーザ光の反
射成分が受信用光学系や信号変換手段などに混入するの
を防止することで、信号成分の検知をより簡易かつ高い
Ｓ／Ｎ比で行うことが可能となる。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the second aspect, the irradiation position of the first laser light on the inspection target material and the second laser light
Between the first laser light source and the second laser light source, and has an acoustic impedance that is significantly different from that of the surrounding environment medium.
Having a photoacoustic shielding means through which the wavelength of the laser light source cannot pass, thereby preventing the reflected component of the first laser light having a relatively high output from being mixed into the receiving optical system, the signal converting means, and the like. Thus, it is possible to detect the signal component more easily and with a higher S / N ratio.

【００２２】請求項３記載のレーザ超音波検査装置は、
請求項２記載のレーザ超音波検査装置において、検知す
べき超音波成分が体積波の場合であって、前記光音響遮
蔽手段の先端に設けられた弾性体層と、前記被検査材表
面と前記弾性体層を密着させる接触位置調整手段と、前
記光音響遮蔽機構と前記被検査材の接触を検知する接触
検知機構とを備えたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus comprising:
3. The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 2, wherein the ultrasonic component to be detected is a volume wave, and an elastic layer provided at a tip of the photoacoustic shielding unit, the surface of the inspection object, and A contact position adjusting means for bringing the elastic layer into close contact with each other, and a contact detecting mechanism for detecting contact between the photoacoustic shielding mechanism and the material to be inspected are provided.

【００２３】請求項３記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、光音響遮蔽手段の先端を弾性体層とし、この弾性
体層を被検査材に押し付けて間隙を最小とすることで、
ノイズをより一層減少させることが可能となる。この場
合、送信された表面波成分の多くが弾性体層によって吸
収され、体積波を観察し易くなる。また、接触位置調整
手段により弾性体層をノイズ成分が最小になる最適位置
に密着させることができる。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the third aspect, the tip of the photoacoustic shielding means is an elastic layer, and this elastic layer is pressed against the material to be inspected to minimize the gap.
Noise can be further reduced. In this case, most of the transmitted surface wave component is absorbed by the elastic layer, and the volume wave can be easily observed. Further, the elastic layer can be brought into close contact with the optimum position where the noise component is minimized by the contact position adjusting means.

【００２４】請求項４記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した
超音波信号を受信するために前記被検査材に照射される
第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第
２のレーザ光の前記被検査材表面における反射成分から
前記超音波に関する情報を光学的に検知するための受信
用光学系と、この受信用光学系において受信された超音
波信号を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号
変換手段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関す
る情報を表示および記録する信号処理装置とを備えたレ
ーザ超音波検査装置において、前記第１のレーザ光の空
間的なエネルギー分布を均一化するためのプロファイル
調整手段と、このプロファイル調整手段の出力光の照射
形状を調整するための照射用光学系とを有することを特
徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus comprising:
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, and a first laser light source that irradiates the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated on the material to be inspected. A second laser light source that oscillates the second laser light, a receiving optical system for optically detecting information about the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material, A signal conversion unit that converts an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and a signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal conversion unit and displays and records information related to propagation of the ultrasonic wave. In the laser ultrasonic inspection apparatus provided, a profile adjusting unit for equalizing a spatial energy distribution of the first laser beam and an irradiation shape of output light of the profile adjusting unit are adjusted. And having an irradiation optical system.

【００２５】請求項４記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、第１のレーザ光の空間的なエネルギー分布を均一
化するためのプロファイル調整手段と、このプロファイ
ル調整手段の出力光の照射形状を調整するための照射用
光学系とを有することにより、送信レーザ光の空間的な
プロファイルを均一とし、トータルのエネルギーを同一
としながらもアブレーション損傷のない計測が可能とな
る。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the fourth aspect, the profile adjusting means for equalizing the spatial energy distribution of the first laser light, and the irradiation shape of the output light of the profile adjusting means are adjusted. The provision of the irradiation optical system for adjustment makes it possible to make the spatial profile of the transmitted laser beam uniform and to perform measurement without causing ablation damage while keeping the same total energy.

【００２６】請求項５記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した
超音波信号を受信するために前記被検査材に照射される
第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第
２のレーザ光の前記被検査材表面における反射成分から
前記超音波に関する情報を光学的に検知するための受信
用光学系と、この受信用光学系において受信された超音
波信号を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号
変換手段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関す
る情報を表示および記録する信号処理装置とを備えたレ
ーザ超音波検査装置において、前記第１のレーザ光源が
Ｑスイッチパルスレーザ光源であって、発振するパルス
光のパルス幅が１００ナノ秒から１マイクロ秒の範囲で
可変なパルス幅可変レーザ光源であることを特徴とす
る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus.
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, and a first laser light source that irradiates the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated on the material to be inspected. A second laser light source that oscillates the second laser light, a receiving optical system for optically detecting information about the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material, A signal conversion unit that converts an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and a signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal conversion unit and displays and records information related to propagation of the ultrasonic wave. The first laser light source is a Q-switched pulse laser light source, and the pulse width of the oscillating pulse light is variable within a range of 100 nanoseconds to 1 microsecond. Characterized in that it is a laser light source.

【００２７】請求項５記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、所望の周波数帯域に合わせたパルス幅の送信レー
ザ光を照射することで、より高いＳ／Ｎ比で超音波信号
を送受信することが可能となる。According to the fifth aspect of the present invention, the transmission and reception of the ultrasonic signal with a higher S / N ratio is achieved by irradiating the transmission laser light having the pulse width corresponding to the desired frequency band. Becomes possible.

【００２８】請求項６記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した
超音波信号を受信するために前記被検査材に照射される
第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第
２のレーザ光の前記被検査材表面における反射成分から
前記超音波に関する情報を光学的に検知するための受信
用光学系と、この受信用光学系において受信された超音
波信号を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号
変換手段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関す
る情報を表示および記録する信号処理装置とを備えたレ
ーザ超音波検査装置において、前記受信用光学系が位相
共役素子を用いた２光波混合干渉計であって、前記位相
共役素子への駆動電圧と同期して一定のタイミングでト
リガー信号を発振する同期信号生成手段と、前記トリガ
ー信号を受信してパルス高電圧を前記信号変換手段に与
える同期パルス高電圧発生手段とを有することを特徴と
する。The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 6 is
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, and a first laser light source that irradiates the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated on the material to be inspected. A second laser light source that oscillates the second laser light, a receiving optical system for optically detecting information about the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material, A signal conversion unit that converts an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and a signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal conversion unit and displays and records information related to propagation of the ultrasonic wave. In the laser ultrasonic inspection apparatus provided, the receiving optical system is a two-wave mixing interferometer using a phase conjugate element, and oscillates a trigger signal at a fixed timing in synchronization with a drive voltage to the phase conjugate element. A synchronization signal generating unit that, and having a synchronization pulse high voltage generating means for applying a pulsed high voltage to receive the trigger signal to said signal converting means.

【００２９】請求項６記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、超音波の計測タイミングに同期して信号変換手段
に高バイアス電圧をパルス状に印加することで、熱損傷
を防止しつつ信号変換手段の信号検出感度を向上させる
ことが可能となる。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the present invention, a high bias voltage is applied in pulse form to the signal conversion means in synchronization with the ultrasonic measurement timing, thereby preventing signal damage while preventing thermal damage. It is possible to improve the signal detection sensitivity of the means.

【００３０】請求項７記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記被検査材に発生した
超音波信号を受信するために前記被検査材に照射される
第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源と、前記第
２のレーザ光の前記被検査材表面における反射成分を受
光する照射・集光機構と、この照射・集光機構で集光さ
れた前記反射成分から前記超音波に関する情報を光学的
に検知するための受信用光学系と、この受信用光学系に
おいて受信された超音波信号を電気信号に変換する信号
変換手段と、この信号変換手段の出力信号を信号処理
し、超音波の伝播に関する情報を表示および記録する信
号処理装置とを備えたレーザ超音波検査装置において、
前記第１のレーザ光の照射により発生し、周辺環境媒質
を伝播して前記受信光学系にて受信される信号成分の振
幅を計測するリファレンス信号振幅計測手段と、このリ
ファレンス信号振幅計測手段の出力が最大となるように
前記照射・集光機構を駆動制御する光学系駆動制御機構
とを有することを特徴とする。The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 7 is
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, and a first laser light source that irradiates the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated on the material to be inspected. A second laser light source that oscillates the second laser light, an irradiation / light condensing mechanism that receives a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material, and light condensed by the irradiation / light condensing mechanism. A receiving optical system for optically detecting information on the ultrasonic wave from the reflected component, a signal converting unit for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and the signal converting unit In a laser ultrasonic inspection apparatus having a signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal and displays and records information on propagation of ultrasonic waves,
Reference signal amplitude measurement means for measuring the amplitude of a signal component generated by the irradiation of the first laser light, propagated in the surrounding environment medium and received by the reception optical system, and an output of the reference signal amplitude measurement means And an optical system drive control mechanism for driving and controlling the irradiation / light collection mechanism so that the maximum value is obtained.

【００３１】請求項７記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、第１のレーザ光の照射により発生し、周辺環境媒
質を伝播して受信光学系にて受信される信号成分の振幅
を計測するリファレンス信号振幅計測手段と、このリフ
ァレンス信号振幅計測手段の出力が最大となるように照
射・集光機構を駆動制御する光学系駆動制御機構とを有
することにより、信号成分よりも大振幅な環境媒質など
を伝播する信号成分が観察し得る場合には、それをリフ
ァレンスとし、その信号振幅が最大となるように焦点位
置を合わせることで、より高感度な信号検知が可能とな
る。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the seventh aspect, the amplitude of the signal component generated by the irradiation of the first laser beam, propagated through the surrounding environment medium and received by the receiving optical system is measured. By having a reference signal amplitude measuring means and an optical system drive control mechanism for driving and controlling the irradiation / focusing mechanism so that the output of the reference signal amplitude measuring means is maximized, an environmental medium having a larger amplitude than the signal component In the case where a signal component that propagates through the device can be observed, a signal can be detected with higher sensitivity by using the signal component as a reference and adjusting the focal position so that the signal amplitude is maximized.

【００３２】請求項８記載のレーザ超音波検査装置は、
被検査材に超音波を発生させるための第１のレーザ光を
発振する第１のレーザ光源と、前記第１のレーザ光を前
記被検査材に照射するための照射機構と、前記被検査材
に発生した超音波信号を受信するために前記被検査材に
照射される第２のレーザ光を発振する第２のレーザ光源
と、前記第２のレーザ光の前記被検査材表面における反
射成分を受光する照射・集光機構と、この照射・集光機
構で集光された前記反射成分から前記超音波に関する情
報を光学的に検知するための受信用光学系と、この受信
用光学系において受信された超音波信号を電気信号に変
換する信号変換手段と、この信号変換手段の出力信号を
信号処理し、超音波の伝播に関する情報を表示および記
録する信号処理装置とを備えたレーザ超音波検査装置に
おいて、前記照射機構と前記照射・集光機構との位置関
係を固定しつつ前記被検査材上の１軸方向に走査する走
査手段を有する一方、前記信号処理装置においてＸ軸方
向に前記走査手段による走査空間を、Ｙ軸方向に時間を
とって表面波成分、体積波成分およびそれらから派生す
る反射・透過・回折成分を二次元表示することを特徴と
する。The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 8 is
A first laser light source that oscillates a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material to be inspected, an irradiation mechanism for irradiating the material to be inspected with the first laser light, and the material to be inspected A second laser light source that oscillates a second laser beam applied to the material to be inspected in order to receive the ultrasonic signal generated at the surface of the material to be inspected, An irradiating and condensing mechanism for receiving light, a receiving optical system for optically detecting information on the ultrasonic wave from the reflected component condensed by the irradiating and condensing mechanism, and a receiving optical system for receiving the information. And a signal processing device for converting the converted ultrasonic signal into an electric signal, and a signal processing device for performing signal processing on an output signal of the signal converting device and displaying and recording information on propagation of ultrasonic waves. In the apparatus, the irradiation Scanning means for scanning in a single axis direction on the inspection object while fixing the positional relationship between the structure and the irradiation / light collecting mechanism is provided. , The surface wave component, the volume wave component and the reflection / transmission / diffraction components derived therefrom are displayed two-dimensionally by taking time in the Y-axis direction.

【００３３】請求項８記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、き裂検査の場合には、き裂はある長さと深さを有
するため、走査しながらき裂から反射・透過・回折され
る超音波を記録すれば、き裂に応じたあるパターンが形
成される。ノイズ成分はランダムである一方、このパタ
ーンはき裂形状に応じた規則性を有するため、このよう
に計測された二次元表示によれば、ノイズ成分と同じ程
度の振幅しかない信号成分も分布形状として検知するこ
とが可能となる。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the present invention, in the case of a crack inspection, since the crack has a certain length and depth, it is reflected, transmitted and diffracted from the crack while scanning. If an ultrasonic wave is recorded, a certain pattern corresponding to the crack is formed. While the noise component is random, this pattern has a regularity according to the crack shape.According to the two-dimensional display measured in this way, the signal component having only the same amplitude as the noise component has a distribution shape. Can be detected.

【００３４】請求項９記載のレーザ超音波検査装置は、
請求項８記載のレーザ超音波検査装置において、前記照
射・集光機構と、前記受信用光学系と、前記信号変換手
段と、前記信号処理装置とから構成される受信系を複数
チャンネル具備したことを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a laser ultrasonic inspection apparatus,
9. The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 8, wherein a plurality of channels are provided as a receiving system including the irradiation / focusing mechanism, the receiving optical system, the signal conversion unit, and the signal processing device. It is characterized by.

【００３５】請求項９記載のレーザ超音波検査装置によ
れば、微小なき裂信号を検知する場合、き裂の透過波
（および場合によっては前方回折波）と反射波（および
場合によっては後方回折波）の両方を検知することで信
頼性を向上させることができる。そこで、請求項９記載
のレーザ超音波検査装置のように受信系を複数チャンネ
ル具備することで、多くの情報源からき裂の性状を計測
し、信頼性の高いき裂検査をすることが可能となる。According to the laser ultrasonic inspection apparatus of the ninth aspect, when a minute crack signal is detected, a transmitted wave (and, in some cases, a forward diffracted wave) and a reflected wave (and, in some cases, a backward diffracted wave) of the crack are detected. ) Can improve reliability. Therefore, by providing a plurality of channels of the receiving system as in the laser ultrasonic inspection apparatus according to the ninth aspect, it is possible to measure the properties of cracks from many information sources and perform highly reliable crack inspection. Become.

【００３６】[0036]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００３７】［第１実施形態］図１は本発明に係るレー
ザ超音波検査装置の第１実施形態を示すブロック構成図
である。なお、従来の構成と同一または対応する部分に
は、図２３および図２４と同一の符号を用いて説明す
る。[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention. Parts that are the same as or correspond to those of the conventional configuration will be described using the same reference numerals as in FIGS.

【００３８】図１に示すように、本実施形態のレーザ超
音波検査装置は、被検査材３に超音波を発生させるため
の第１のレーザ光としてのパルスレーザ光ＰＬを発振す
る第１のレーザ光源である超音波発生用レーザ光源１
と、パルスレーザ光ＰＬを被検査材３に照射するために
図２３に示す照射光学系２が装着されたプローブ１８
と、被検査材３にて発生した超音波信号を受信するため
に被検査材３に照射される第２のレーザ光としてのレー
ザ光ＩＬを発振する第２のレーザ光源である超音波検出
用レーザ光源４とを備え、プローブ１８内には、上記照
射光学系２の他、レーザ光ＩＬの被検査材３表面におけ
る反射成分を受光する照射・集光機構である対物レンズ
Ｍ２および第２の対物レンズＭ３が装着されている。As shown in FIG. 1, the laser ultrasonic inspection apparatus according to the first embodiment oscillates a pulse laser beam PL as a first laser beam for generating an ultrasonic wave on the material 3 to be inspected. Ultrasonic wave generation laser light source 1 which is a laser light source
And a probe 18 to which the irradiation optical system 2 shown in FIG. 23 is attached in order to irradiate the inspection target material 3 with the pulse laser beam PL.
And a second laser light source that oscillates a laser beam IL as a second laser beam applied to the inspection target material 3 in order to receive an ultrasonic signal generated by the inspection target material 3 for ultrasonic detection. A laser light source 4 is provided, and an objective lens M2, which is an irradiation / condensing mechanism for receiving a reflection component of the laser light IL on the surface of the inspection target material 3 and a second objective lens M2, are provided in the probe 18 in addition to the irradiation optical system 2. The objective lens M3 is mounted.

【００３９】また、本実施形態のレーザ超音波検査装置
は、プローブ１８内の対物レンズＭ２および第２の対物
レンズＭ３で集光された上記反射成分から上記超音波に
関する情報を光学的に検知するための受信用光学系ＯＰ
と、この受信用光学系ＯＰにおいて受信された超音波信
号を電気信号に変換する信号変換手段としての光検出器
９と、この光検出器９の出力信号を信号処理し、超音波
の伝播に関する情報を表示および記録する信号処理装置
１０とを備えている。Further, the laser ultrasonic inspection apparatus of the present embodiment optically detects information on the ultrasonic wave from the reflection components collected by the objective lens M2 and the second objective lens M3 in the probe 18. Optical system OP for receiving
A photodetector 9 serving as a signal conversion means for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system OP into an electric signal; and performing signal processing on an output signal of the photodetector 9 to transmit ultrasonic waves. A signal processing device 10 for displaying and recording information.

【００４０】さらに、光検出器９は、第１の外部電源１
１から定常的なバイアス電圧を印加することで動作し、
受信用光学系ＯＰ内に設けられた位相共役素子５も第２
の外部電源１２から数ｋＶ〜数十オーダーのバイアス電
圧を印加することで動作する。そして、トリガー発振器
１３は、超音波発生用レーザ光源１の動作タイミングと
第２の外部電源１２の動作とを同期させる。Further, the photodetector 9 is connected to the first external power supply 1.
It operates by applying a steady bias voltage from 1
The phase conjugate element 5 provided in the receiving optical system OP is also the second
The operation is performed by applying a bias voltage of several kV to several tens of orders from the external power supply 12. Then, the trigger oscillator 13 synchronizes the operation timing of the ultrasonic wave generation laser light source 1 with the operation of the second external power supply 12.

【００４１】したがって、パルスレーザ光ＰＬによって
被検査材３に励起された超音波ＵＳは、超音波検出用レ
ーザ光源４から発振したレーザ光ＩＬの反射成分から受
信用光学系ＯＰを用いて光検出器９で検知され、この光
検出器９で検知した信号が信号処理装置１０において処
理され、表示および記録する動作については、図２３お
よび図２４に示す構成の動作と同様である。Therefore, the ultrasonic wave US excited by the pulse laser light PL on the material 3 to be inspected is light-detected from the reflection component of the laser light IL oscillated from the ultrasonic light detecting laser light source 4 using the receiving optical system OP. The signal detected by the detector 9 and the signal detected by the photodetector 9 are processed in the signal processing device 10, and the operation of displaying and recording is the same as the operation of the configuration shown in FIGS.

【００４２】さらに、本実施形態では、第１、第２およ
び第３の光ファイバ６，７，１７の先端が図示しない照
射光学系２、対物レンズＭ２および第２の対物レンズＭ
３が装着されたプローブ１８に接続されている。Further, in the present embodiment, the ends of the first, second and third optical fibers 6, 7, 17 are not shown in the irradiation optical system 2, the objective lens M2 and the second objective lens M.
3 is connected to the mounted probe 18.

【００４３】このプローブ１８には配管１９の一端が接
続され、この配管１９の他端はポンプ２０に接続され、
これらプローブ１８、配管１９およびポンプ２０により
置換手段を構成し、このポンプ２０を駆動することによ
り、配管１９からプローブ１８に超音波発生用レーザ光
源１の波長および超音波検出用レーザ光源４の波長が透
過し易い、つまり透過度の高い透明の流体ＦＬとしての
水を媒質（水）ＭＤ中に設置された被検査材３に流し、
パルスレーザ光ＰＬ、レーザ光ＩＬの反射光および超音
波ＵＳの伝播経路を流体ＦＬで置換する。One end of a pipe 19 is connected to the probe 18, and the other end of the pipe 19 is connected to a pump 20.
The probe 18, the pipe 19, and the pump 20 constitute a replacement unit. By driving the pump 20, the wavelength of the ultrasonic generation laser light source 1 and the wavelength of the ultrasonic detection laser light source 4 are transmitted from the pipe 19 to the probe 18. Water as a transparent fluid FL having a high degree of permeability, that is, a transparent fluid FL is passed through the inspection target material 3 installed in the medium (water) MD,
The propagation paths of the pulse laser light PL, the reflected light of the laser light IL, and the ultrasonic wave US are replaced with the fluid FL.

【００４４】図２は図１におけるプローブ１８を示す拡
大断面図である。なお、図２は各光系統で個別のプロー
ブを用いた場合であり、そのうちレーザ光ＩＬの照射系
統のみを示している。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the probe 18 in FIG. FIG. 2 shows a case where an individual probe is used in each optical system, of which only an irradiation system of the laser light IL is shown.

【００４５】図２に示すように、受信用のレーザ光ＩＬ
を伝送する第１の光ファイバ６は、プローブ１８に接続
されており、レーザ光ＩＬはプローブ１８から第１およ
び第２のプレート２１ａ，２１ｂにより支持され、かつ
対物レンズＭ２を構成するコリメートレンズＭ２ａおよ
びＭ２ｂを経て被検査材３に照射される。As shown in FIG. 2, the receiving laser light IL
Is connected to the probe 18, the laser beam IL is supported by the first and second plates 21a and 21b from the probe 18, and the collimator lens M2a that forms the objective lens M2. The material 3 to be inspected is irradiated through the first and second parts M2b.

【００４６】また、第１および第２のプレート２１ａ，
２１ｂには、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように流体ＦＬ
を流通するための小孔２３が複数周方向に穿設されてい
る。そして、プローブ１８には、図２に示すように流体
用の配管１９もレーザ光ＩＬと流れがほぼ同軸となるよ
う挿入されており、この配管１９から供給された流体Ｆ
Ｌがプローブ１８内を完全に満たしつつ、この流体ＦＬ
が複数の小孔２３から被検査材３に吹き付けられる。The first and second plates 21a, 21a
As shown in FIGS. 3A and 3B, the fluid FL
A plurality of small holes 23 are formed in the circumferential direction. As shown in FIG. 2, a fluid pipe 19 is also inserted into the probe 18 so that the flow is substantially coaxial with the laser light IL.
L completely fills the inside of the probe 18 while the fluid FL
Is sprayed on the inspection target material 3 from the plurality of small holes 23.

【００４７】さらに、図２および図３（Ａ），（Ｂ）に
示すようにプローブ１８の先端には、円筒状に形成され
た第１および第２の逆流防止板２２ａ，２２ｂ…が同心
状に設置されている。Further, as shown in FIGS. 2 and 3A and 3B, at the tip of the probe 18, first and second backflow prevention plates 22a, 22b,. It is installed in.

【００４８】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【００４９】被検査材３への超音波の送信効率および超
音波信号の受信感度は、それぞれ超音波発生用レーザ光
源１および超音波検出用レーザ光源４の出力に応じて変
化するものの、例えば透明度の低い水中環境下あるいは
粉塵環境下などでは、光の伝播経路上で散乱などによる
損失が生じ、効率的な信号送受信が不可能となる。The transmission efficiency of the ultrasonic wave to the material to be inspected 3 and the reception sensitivity of the ultrasonic signal vary depending on the output of the laser light source 1 for generating the ultrasonic wave and the laser light source 4 for detecting the ultrasonic wave. In a low-water environment or a dust environment, for example, a loss occurs due to scattering on a light propagation path, and efficient signal transmission / reception becomes impossible.

【００５０】そこで、本実施形態では、ポンプ２０を駆
動することにより、配管１９からプローブ１８に超音波
発生用レーザ光源１の波長および超音波検出用レーザ光
源４の波長に対して透過し易い透明な流体ＦＬとしての
水を供給し、プローブ１８内を流体ＦＬで完全に満たし
つつ、この流体ＦＬを複数の小孔２３から媒質（水）Ｍ
Ｄ中に設置された被検査材３に吹き付け、パルスレーザ
光ＰＬ、レーザ光ＩＬの反射光および超音波ＵＳの伝播
経路を流体ＦＬで置換する。これにより、高効率な信号
送受信が可能となる。Therefore, in the present embodiment, the pump 20 is driven to transmit light from the pipe 19 to the probe 18 so as to be transparent to the wavelength of the laser light source 1 for ultrasonic generation and the wavelength of the laser light source 4 for ultrasonic detection. The fluid FL is supplied from the plurality of small holes 23 to the medium (water) M while the probe 18 is completely filled with the fluid FL.
The propagation path of the pulse laser light PL, the reflected light of the laser light IL, and the propagation path of the ultrasonic wave US are replaced by the fluid FL. This enables highly efficient signal transmission and reception.

【００５１】ここで、流体ＦＬの流量によっては光路お
よび超音波伝播経路の近傍が全て流体ＦＬで置換される
ものの、条件によっては逆流が生じて周辺の媒質ＭＤが
光路などに混入する場合がある。つまり、水中環境を気
体で置換する場合には、気体流量などによっては流路に
水が巻き込まれ、置換が正常に行われない場合が懸念さ
れる。Here, depending on the flow rate of the fluid FL, the vicinity of the optical path and the ultrasonic wave propagation path are all replaced by the fluid FL, but depending on the conditions, a backflow may occur and the surrounding medium MD may enter the optical path or the like. . That is, when replacing the underwater environment with a gas, there is a concern that water may be caught in the flow path depending on the gas flow rate and the like, and the replacement may not be performed normally.

【００５２】そこで、本実施形態では、図２および図３
（Ａ），（Ｂ）に示すようにプローブ１８の先端に円筒
状に形成された第１および第２の逆流防止板２２ａ，２
２ｂ…を同心状に設置して逆流を防止することで、逆流
に阻害されることなく置換を十分に行うことができる。
このように機械的な構造などで上記巻き込みを防止する
ことで、幅広い条件で光路の確保が可能となる。Therefore, in the present embodiment, FIGS.
(A), (B), the first and second backflow prevention plates 22a, 22 formed at the tip of the probe 18 in a cylindrical shape.
By concentrically arranging the 2b to prevent backflow, replacement can be sufficiently performed without being hindered by backflow.
By preventing such entanglement with a mechanical structure or the like, an optical path can be secured under a wide range of conditions.

【００５３】また、本実施形態によれば、被検査材３が
水中環境に設置されており、透明な流体の媒質が水であ
ることにより、環境および被検査材３へ悪影響を与える
ことなく、高効率化な信号送受信が可能となる。Further, according to the present embodiment, since the material to be inspected 3 is installed in the underwater environment, and the medium of the transparent fluid is water, the environment and the material to be inspected 3 are not adversely affected. Highly efficient signal transmission / reception is possible.

【００５４】なお、本実施形態では、３本の光ファイバ
６，７，１７とそれに接続される３系統の光学系を１つ
のプローブ１８として統合しているが、各々独立のプロ
ーブとすることも可能である。その場合、配管１９は、
各々のプローブに接続してもよく、また流量によっては
１本の配管から３プローブの経路をまとめて流体を供給
するようにしてもよい。さらに、図１では、流体ＦＬを
光軸と平行に流しているが、配管１９の位置を変更し
て、被検査材３と平行に流すようにしてもよい。In this embodiment, the three optical fibers 6, 7, 17 and the three optical systems connected thereto are integrated as one probe 18, but they may be independent probes. It is possible. In that case, the pipe 19
The connection may be made to each probe, or depending on the flow rate, the path of three probes may be collectively supplied from one pipe to supply the fluid. Further, in FIG. 1, the fluid FL flows in parallel with the optical axis, but the position of the pipe 19 may be changed so as to flow in parallel with the material 3 to be inspected.

【００５５】また、本実施形態では、媒質ＭＤが水であ
り、かつ流体ＦＬも水である場合について説明したが、
これに限らず媒質ＭＤが水であり、かつ流体ＦＬが不活
性気体であってもよい。この場合の流体ＦＬとしては、
窒素、アルゴンなどの不活性気体を用いれば、被検査材
３の材料が腐食性の金属などであっても何ら化学的作用
を生じないため有効であるものの、被検査材３の材料に
よってはより安価な圧縮空気などを用いてもよい。In this embodiment, the case where the medium MD is water and the fluid FL is water has been described.
However, the medium MD is not limited thereto, and the fluid FL may be an inert gas. As the fluid FL in this case,
Use of an inert gas such as nitrogen or argon is effective because no chemical action occurs even if the material of the material to be inspected 3 is a corrosive metal or the like, but is more effective depending on the material of the material to be inspected 3. Inexpensive compressed air or the like may be used.

【００５６】すなわち、この場合は、被検査材３が水中
環境に設置されており、かつ検知すべき主たる超音波成
分が表面波であって、透明な流体ＦＬの媒質ＭＤが表面
波の伝播経路を含む範囲を置換可能な不活性気体とした
場合である。That is, in this case, the material 3 to be inspected is placed in an underwater environment, the main ultrasonic component to be detected is a surface wave, and the medium MD of the transparent fluid FL is the propagation path of the surface wave. Is a case where a range including is replaced with a replaceable inert gas.

【００５７】水中環境下においては、特に表面波を送受
信する場合、被検査材３表面が水と接触していることに
よる減衰が生じる。そこで、光路および表面波の伝播経
路を清浄な気体で置換することで、光学的に高効率な信
号送受信だけでなく、超音波的にも減衰の少ない環境を
形成することが可能となる。In an underwater environment, particularly when transmitting and receiving a surface wave, attenuation occurs due to the surface of the test object 3 being in contact with water. Therefore, by replacing the optical path and the propagation path of the surface wave with a clean gas, it is possible to not only transmit and receive signals with high optical efficiency, but also to create an environment where attenuation is reduced ultrasonically.

【００５８】さらに、本実施形態では、レーザ光ＩＬの
被検査材３表面に至る光路において環境に露出している
部分を水で置換するようにしたが、これに限らずパルス
レーザ光ＰＬの被検査材３表面に至る光路において環境
に露出している部分を水で置換するようにしてもよく、
要するに、レーザ光ＩＬまたはパルスレーザ光ＰＬの少
なくとも一方の被検査材３表面に至る光路において環境
に露出している部分を水で置換すればよい。Further, in the present embodiment, the portion of the optical path of the laser beam IL that reaches the surface of the material 3 to be inspected is replaced with water. However, the present invention is not limited to this. The portion exposed to the environment in the optical path to the surface of the inspection material 3 may be replaced with water.
In short, a portion of the optical path of at least one of the laser beam IL and the pulsed laser beam PL that reaches the surface of the test object 3 may be replaced with water.

【００５９】［第２実施形態］図４は本発明に係るレー
ザ超音波検査装置の第２実施形態を示すブロック構成図
である。なお、前記第１実施形態と同一の部分には同一
の符号を付して重複する説明は省略するとともに、異な
る構成および作用のみを説明する。その他の実施形態お
よび変形例についても同様である。[Second Embodiment] FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted, and only different configurations and operations will be described. The same applies to other embodiments and modifications.

【００６０】本実施形態では、図１に示したレーザ超音
波検査装置の構成に加えて、プローブ１８に光音響遮蔽
手段としての第１の光音響遮蔽板２４が設けられてい
る。In this embodiment, in addition to the configuration of the laser ultrasonic inspection apparatus shown in FIG. 1, the probe 18 is provided with a first photoacoustic shielding plate 24 as photoacoustic shielding means.

【００６１】すなわち、本実施形態では、第１のレーザ
光としてのパルスレーザ光ＰＬの被検査材３への照射位
置と、第２のレーザ光としてのレーザ光ＩＬの被検査材
３への照射位置との間に挿入されるとともに、周辺環境
媒質と大きく異なる音響インピーダンスを有し、かつ超
音波発生用レーザ光源１の波長および超音波検出用レー
ザ光源４の波長が過不能な第１の光音響遮蔽板２４がプ
ローブ１８に設けられている。That is, in the present embodiment, the irradiation position of the pulse laser light PL as the first laser light on the inspection target material 3 and the irradiation of the laser light IL as the second laser light on the inspection target material 3 A first light having an acoustic impedance that is significantly different from that of the surrounding environment medium and that has a wavelength of the ultrasonic generation laser light source 1 and a wavelength of the ultrasonic detection laser light source 4 that cannot be excessively inserted. An acoustic shielding plate 24 is provided on the probe 18.

【００６２】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【００６３】レーザ超音波検査装置は、その構成上、比
較的高出力であるパルスレーザ光ＰＬの近傍で、レーザ
光ＩＬのうち粗面から反射・散乱してくる微弱な信号を
検出することになる。パルスレーザ光ＰＬも被検査材３
表面で反射・散乱され、それが受信系に混入すると、計
測上のノイズとなり得る。また、パルスレーザ光ＰＬの
照射によって発生し、被検査材３表面および内部を経由
せずに受信系に到達する超音波経路もあり、それらは計
測に対してはノイズとなる。Due to its configuration, the laser ultrasonic inspection apparatus detects weak signals of the laser light IL reflected and scattered from the rough surface in the vicinity of the pulse laser light PL having a relatively high output. Become. The inspection material 3 is also the pulse laser beam PL.
If the light is reflected or scattered on the surface and enters the receiving system, it may cause measurement noise. There is also an ultrasonic path generated by the irradiation of the pulsed laser beam PL and reaching the receiving system without passing through the surface and the inside of the material 3 to be inspected, and these become noise for measurement.

【００６４】そこで、本実施形態では、それらを遮蔽す
る第１の光音響遮蔽板２４を有することで、信号成分の
検知をより簡易かつ高いＳ／Ｎ比で行うことが可能とな
る。Therefore, in the present embodiment, the provision of the first photoacoustic shielding plate 24 for shielding them makes it possible to detect signal components more easily and with a higher S / N ratio.

【００６５】すなわち、本実施形態では、プローブ１８
に第１の光音響遮蔽板２４を設けたことにより、比較的
高強度の送信用のパルスレーザ光ＰＬの反射成分が、図
示しない照射・集光用光学系である第２の対物レンズＭ
３、第２の光ファイバ７を介して受信用光学系ＯＰ、光
検出器９に混入するのを防止することができる。That is, in this embodiment, the probe 18
Provided with the first photoacoustic shielding plate 24, the reflected component of the transmission pulse laser beam PL having a relatively high intensity can be reflected by the second objective lens M, which is an illumination / condensing optical system (not shown).
3. It is possible to prevent the light from entering into the receiving optical system OP and the photodetector 9 via the second optical fiber 7.

【００６６】［第１変形例］図５（Ａ），（Ｂ）は本発
明に係るレーザ超音波検査装置の第２実施形態の第１変
形例による作用を示す説明図である。[First Modification] FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams showing the operation of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the first modification of the second embodiment of the present invention.

【００６７】超音波的なノイズに関しては、図５（Ａ）
に示すような場合が考えられる。すなわち、送信用のパ
ルスレーザ光ＰＬの照射によって媒質ＭＤ側に伝播する
ノイズ成分ＮＵＳが第２の光音響遮蔽板２４ａに入射
し、その内部あるいは表面を伝播（図中、ＮＮＵＳ）し
て超音波的なモード変換あるいは漏洩などを発生し得る
部位において、再度ノイズ超音波ＮＮＮＵＳを放射する
場合である。この成分によって受信用のレーザ光ＩＬの
伝播経路上の屈折率が変化したり、あるいは照射・集光
用光学系としての第２の対物レンズＭ３を直接振動させ
たりして計測信号にノイズが混入する場合がある。As for the ultrasonic noise, FIG.
The case shown in FIG. That is, the noise component NUS propagating toward the medium MD due to the irradiation of the transmission pulse laser beam PL is incident on the second photoacoustic shielding plate 24a, and propagates inside or on the surface (NNUS in the figure) to generate an ultrasonic wave. This is a case where the noise ultrasonic wave NNNUS is radiated again at a portion where a typical mode conversion or leakage can occur. Due to this component, the refractive index on the propagation path of the receiving laser beam IL changes, or the second objective lens M3 as an irradiation / condensing optical system is directly vibrated, and noise is mixed in the measurement signal. May be.

【００６８】すなわち、ノイズとなる超音波成分は、第
２の光音響遮蔽板２４ａによって主に遮蔽されるもの
の、その際、その成分の一部（ＮＮＵＳ）が第２の光音
響遮蔽板２４ａの内部を伝播し、その形状によってはノ
イズ超音波ＮＮＮＵＳとして環境に再放出されてノイズ
となる可能性がある。That is, the ultrasonic component which is a noise is mainly shielded by the second photoacoustic shielding plate 24a, but at this time, a part (NNUS) of the component is generated by the second photoacoustic shielding plate 24a. Depending on its shape, it propagates inside and may be re-emitted to the environment as noise ultrasonic NNNUS to become noise.

【００６９】そこで、本変形例では、図５（Ｂ）に示す
ように第３の光音響遮蔽板２４ｂを構造上、２次音源と
なりにくい滑らかな曲面形状に形成したことで、２次的
なノイズ超音波成分ＮＮＮＵＳの放射を減少させ、ノイ
ズをより一層減少させることが可能となる。Therefore, in this modification, as shown in FIG. 5B, the third photoacoustic shielding plate 24b is formed into a smooth curved surface which is hardly a secondary sound source due to its structure. The radiation of the noise ultrasonic component NNNUS can be reduced, and the noise can be further reduced.

【００７０】［第２変形例］図６（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は本発明に係るレーザ超音波検査装置の第２実施
形態の第２変形例による作用を示す説明図である。[Second Modification] FIGS. 6A, 6B,
(C) is an explanatory view showing an operation of the laser ultrasonic inspection device according to the second modification of the second embodiment of the present invention.

【００７１】第２の光音響遮蔽板２４ａの内部を伝播
し、再度放射されるノイズ成分（図６（Ａ）参照）に関
しては、図６（Ｂ）に示すように第１の光音響遮蔽板２
４を第１および第２の薄膜２４ｃ，２４ｄ…の積層構造
とすることで、内部を伝播する超音波ＮＮＵＳを多数回
反射・散乱させ、受信側へのノイズ成分の放射を低減す
るものである。As for the noise component (see FIG. 6A) which propagates inside the second photoacoustic shielding plate 24a and is radiated again, as shown in FIG. 6B, the first photoacoustic shielding plate 2
4 has a laminated structure of the first and second thin films 24c, 24d,... So that the ultrasonic wave NNUS propagating inside is reflected and scattered many times, thereby reducing the emission of noise components to the receiving side. .

【００７２】すなわち、図６（Ａ）に示すようにノイズ
となる超音波成分は、第２の光音響遮蔽板２４ａによっ
て主に遮蔽されるものの、その際、その成分の一部が第
２の光音響遮蔽板２４ａの内部を伝播し、その形状によ
っては環境に再放出されてノイズとなる可能性がある。That is, as shown in FIG. 6A, the ultrasonic component which becomes noise is mainly shielded by the second photoacoustic shielding plate 24a. The light propagates through the inside of the photoacoustic shielding plate 24a, and depending on its shape, may be re-emitted to the environment to become noise.

【００７３】そこで、本変形例は、図６（Ｂ）に示すよ
うに第１の光音響遮蔽板２４を第１および第２の薄膜２
４ｃ，２４ｄ…の積層構造とすることにより、機構内部
に入射した超音波成分が反射・散乱を繰り返して即座に
減衰させることで、ノイズをより一層減少させることが
可能となる。Therefore, in this modification, as shown in FIG. 6B, the first photoacoustic shielding plate 24 is provided with the first and second thin films 2.
With the laminated structure of 4c, 24d, etc., it becomes possible to further reduce the noise by repeating the reflection and scattering of the ultrasonic component incident inside the mechanism and immediately attenuating it.

【００７４】また、本変形例では、図６（Ｃ）に示すよ
うに第１の光音響遮蔽板２４の内部を中空に形成するこ
とで、受信側へのノイズ成分の放射を低減するものであ
る。ここで、中空構造の内部２４ｆは、構造材２４ｅと
音響インピーダンスが大きく異なる媒質であれば十分
（例えば、構造材２４ｅが金属の場合には内部２４ｆは
大気でよい）であるが、内部２４ｆを真空にすれば、内
部２４ｆを透過する超音波成分を完全に防止することも
できる。Further, in this modification, as shown in FIG. 6C, the inside of the first photoacoustic shielding plate 24 is formed to be hollow, thereby reducing the emission of noise components to the receiving side. is there. Here, the inside 24f of the hollow structure is sufficient if it is a medium whose acoustic impedance is significantly different from that of the structural material 24e (for example, when the structural material 24e is a metal, the inside 24f may be the atmosphere). By applying a vacuum, the ultrasonic component transmitted through the inside 24f can be completely prevented.

【００７５】したがって、本変形例では、機構内部に入
射した超音波成分が到達面の裏面に到達して再放出され
ないように、図６（Ｃ）に示すように第１の光音響遮蔽
板２４の内部を中空構造とすることで、ノイズをより一
層減少させることが可能となる。Therefore, in this modification, as shown in FIG. 6C, the first photoacoustic shielding plate 24 is provided so that the ultrasonic component incident on the inside of the mechanism does not reach the back surface of the arrival surface and is re-emitted. By having a hollow structure inside, the noise can be further reduced.

【００７６】［第３変形例］図７（Ａ），（Ｂ）は本発
明に係るレーザ超音波検査装置の第２実施形態の第３変
形例による作用を示す説明図である。[Third Modification] FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing the operation of a laser ultrasonic inspection apparatus according to a third modification of the second embodiment of the present invention.

【００７７】図７（Ａ）に示すように被検査材３の表面
近傍の媒質を伝播する超音波成分、あるいは被検査材３
表面を伝播する表面波成分がノイズとなる場合には、図
７（Ｂ）に示すように第４の光音響遮蔽板２４ｇの先端
にゴム２４ｈなどの弾性体を固定し、このゴム２４ｈを
被検査材３に押し付けることで、媒質ＭＤ中の伝播経路
を遮断するとともに、表面変位を誘起しつつ伝播する表
面波成分も減衰させることができる。As shown in FIG. 7A, the ultrasonic component propagating through the medium near the surface of the inspection target material 3 or the inspection target material 3
When the surface wave component propagating on the surface becomes noise, as shown in FIG. 7B, an elastic body such as rubber 24h is fixed to the tip of the fourth photoacoustic shielding plate 24g, and the rubber 24h is covered. By pressing against the inspection material 3, it is possible to cut off the propagation path in the medium MD and attenuate the surface wave component propagating while inducing the surface displacement.

【００７８】［第４変形例］図８は本発明に係るレーザ
超音波検査装置の第２実施形態の第４変形例を示すブロ
ック構成図である。[Fourth Modification] FIG. 8 is a block diagram showing a fourth modification of the second embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【００７９】第４変形例では、図８に示すように図１の
構成に加えて図７（Ｂ）で説明した第１の光音響遮蔽板
２４が設置されており、この第１の光音響遮蔽板２４の
先端には、図７（Ｂ）に示すゴム２４ｈなどの弾性体層
が固定され、この弾性体層に接触検知手段としての接触
センサ２５が取り付けられている。この接触センサ２５
としては、電気抵抗式のセンサをはじめ、光学的なタッ
チセンサ、超音波距離計測式のタッチセンサなども用い
ることができる。In the fourth modification, as shown in FIG. 8, the first photoacoustic shielding plate 24 described with reference to FIG. 7B is provided in addition to the configuration of FIG. An elastic layer such as rubber 24h shown in FIG. 7B is fixed to the tip of the shielding plate 24, and a contact sensor 25 as a contact detecting means is attached to the elastic layer. This contact sensor 25
For example, an optical touch sensor, an ultrasonic distance measurement type touch sensor, and the like can be used as well as an electric resistance type sensor.

【００８０】第１の光音響遮蔽板２４は、プローブ１８
に設置されたモータ２６で駆動され、その際、被検査材
３と第１の光音響遮蔽板２４との接触が接触センサ２５
によりモニタされ、その接触位置は接触位置調整手段と
してのコントローラ２７で制御される。The first photoacoustic shielding plate 24 is connected to the probe 18
In this case, the contact between the inspection target material 3 and the first photoacoustic shielding plate 24 is detected by the contact sensor 25.
And the contact position is controlled by a controller 27 as a contact position adjusting means.

【００８１】ここで、上記接触位置は、被検査材３と第
１の光音響遮蔽板２４とが接触する位置だけでなく、コ
ントローラ２７によって制御することで、ノイズ成分が
最小となる最適位置に挿入することができる。Here, the above-mentioned contact position is not limited to the position where the test object 3 and the first photoacoustic shielding plate 24 are in contact with each other, but is controlled by the controller 27 so that the noise component is minimized. Can be inserted.

【００８２】次に、第４変形例の作用を説明する。Next, the operation of the fourth modification will be described.

【００８３】この第４変形例では、第１の光音響遮蔽板
２４の接触位置を調整する接触位置調整手段としてのコ
ントローラ２７を有している。すなわち、第４変形例で
は、検知すべき主たる超音波成分が体積波の場合であ
り、第１の光音響遮蔽板２４が先端にゴム２４ｈなどの
弾性体層を有し、かつ被検査材３表面とゴム２４ｈとを
密着させるコントローラ２７を備えている。The fourth modification has a controller 27 as a contact position adjusting means for adjusting the contact position of the first photoacoustic shielding plate 24. That is, in the fourth modification, the main ultrasonic component to be detected is a volume wave, the first photoacoustic shielding plate 24 has an elastic layer such as rubber 24h at the tip, and the inspection target material 3 A controller 27 for bringing the surface into close contact with the rubber 24h is provided.

【００８４】ノイズとなる超音波成分および光成分は、
被検査材３の形状、あるいは検査用のレーザ光の照射条
件によって経路が一義的に決まらないため、その主要な
成分を効率的に遮蔽するために第１の光音響遮蔽板２４
の位置を調整することで、ノイズをより一層減少させる
ことが可能となる。An ultrasonic component and a light component which become noise are
Since the path is not uniquely determined by the shape of the material 3 to be inspected or the irradiation condition of the inspection laser beam, the first photoacoustic shielding plate 24 is required to efficiently shield the main components thereof.
By adjusting the position of, the noise can be further reduced.

【００８５】つまり、ノイズとなる超音波成分および光
成分は、上記のように被検査材３の形状、あるいは検査
用のレーザ光の照射条件によって経路が一義的には決ま
らない。仮に、主要なノイズ成分の伝播経路が被検査材
３の表面近傍で位置した場合で、かつ被検査材３が曲面
形状を有する場合には、第１の光音響遮蔽板２４が剛な
構造体であると、被検査材３と第１の光音響遮蔽板２４
との間に間隙が生じ、ノイズ成分が透過し易くなる。That is, as described above, the path of the ultrasonic component and the light component that become noise is not uniquely determined by the shape of the inspection target material 3 or the irradiation condition of the inspection laser beam. If the propagation path of the main noise component is located in the vicinity of the surface of the inspection target material 3 and the inspection target material 3 has a curved shape, the first photoacoustic shielding plate 24 has a rigid structure. , The material 3 to be inspected and the first photoacoustic shielding plate 24
And a noise component is easily transmitted.

【００８６】そこで、第４変形例のように第１の光音響
遮蔽板２４の少なくとも先端をゴム２４ｈなどの弾性体
とし、被検査材３に押し付けて間隙を最小とすること
で、ノイズをより一層減少させることが可能となる。こ
の場合、送信された表面波成分の多くが弾性体によって
吸収され、体積波を観察し易くなるという効果も得られ
る。Therefore, as in the fourth modification, at least the tip of the first photoacoustic shielding plate 24 is made of an elastic material such as rubber 24h and pressed against the material 3 to be inspected to minimize the gap, thereby reducing noise. It is possible to further reduce it. In this case, most of the transmitted surface wave components are absorbed by the elastic body, and an effect that the volume wave can be easily observed is also obtained.

【００８７】［第３実施形態］図９は本発明に係るレー
ザ超音波検査装置の第３実施形態を示すブロック構成図
である。[Third Embodiment] FIG. 9 is a block diagram showing a third embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【００８８】図９に示すように、超音波信号の受信側
は、図２３に基づいて説明した従来の装置と構成および
動作は同様である。本実施形態は、送信用のパルスレー
ザ光ＰＬの光路上に、プロファイル調整手段としてのプ
ロファイル調整用光学系２８および照射スポット形状調
整用の照射用光学系２９が配置されている。As shown in FIG. 9, the receiving side of the ultrasonic signal has the same configuration and operation as the conventional apparatus described with reference to FIG. In this embodiment, a profile adjusting optical system 28 as a profile adjusting unit and an irradiation optical system 29 for adjusting an irradiation spot shape are arranged on the optical path of the transmission pulse laser beam PL.

【００８９】このように構成したことにより、照射スポ
ット上でエネルギーの偏りがなく、局所的なアブレーシ
ョンを伴わずに効率的な超音波送信が可能となる。ここ
で、プロファイルを均一化するためのプロファイル調整
用光学系２８としては、カライドスコープやマイクロレ
ンズアレイ（フライアイレンズ）、あるいはコア径の比
較的太いマルチモード光ファイバなどが用いられる。With this configuration, there is no bias in energy on the irradiation spot, and efficient ultrasonic transmission can be performed without local ablation. Here, as the profile adjusting optical system 28 for making the profile uniform, a kaleidoscope, a microlens array (fly-eye lens), a multimode optical fiber having a relatively large core diameter, or the like is used.

【００９０】また、照射スポット形状および寸法を調整
することで、送信される超音波の周波数や指向性をある
程度制御可能であることが知られており、その調整用の
照射用光学系２９としては、ライン状スポットが得られ
るシリンドリカルレンズ、一次元的あるいは二次元的な
アレイ状スポットが得られるマイクロレンズアレイ、中
空状のスポットが得られるアキシコンレンズ、あるいは
スポット寸法を調整可能なビームエキスパンダーなどが
用いられる。It is known that the frequency and directivity of the transmitted ultrasonic wave can be controlled to some extent by adjusting the shape and size of the irradiation spot, and the irradiation optical system 29 for the adjustment is known. , A cylindrical lens that can obtain a linear spot, a microlens array that can obtain a one-dimensional or two-dimensional array spot, an axicon lens that can obtain a hollow spot, or a beam expander that can adjust the spot size. Used.

【００９１】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【００９２】水中環境下、粉塵環境下などでは、信号で
ある超音波成分の減衰、レーザ光による超音波送信・受
信効率の低下により、高感度の計測が困難になる。その
ため、パルスレーザ光ＰＬのエネルギーを増加して、よ
り大きな超音波信号を送信する手段が考えられるが、そ
の場合、パルスレーザ光ＰＬが空間的に強度ピークを有
していると、高強度のレーザ光照射によるピーク位置で
の被検査材３表面のアブレーション損傷が懸念される。In an underwater environment, a dust environment, or the like, high-sensitivity measurement becomes difficult due to the attenuation of the ultrasonic component, which is a signal, and a decrease in the transmission and reception efficiency of the ultrasonic wave by the laser beam. Therefore, a means for transmitting the larger ultrasonic signal by increasing the energy of the pulse laser light PL is considered. In this case, if the pulse laser light PL has a spatial intensity peak, There is a concern that ablation damage on the surface of the inspection target material 3 at the peak position due to laser beam irradiation may occur.

【００９３】そこで、本実施形態では、送信用のパルス
レーザ光ＰＬの光路上に、第１のレーザ光としてのパル
スレーザ光ＰＬの空間的なエネルギー分布を均一化する
ためのプロファイル調整用光学系２８と、このプロファ
イル調整用光学系２８の出力光の照射形状を調整するた
めの照射用光学系２９とを配置したことにより、パルス
レーザ光ＰＬの空間的なプロファイルを均一とし、トー
タルのエネルギーを同一としながらもアブレーション損
傷のない計測が可能となる。Therefore, in the present embodiment, a profile adjusting optical system for equalizing the spatial energy distribution of the pulse laser light PL as the first laser light on the optical path of the transmission pulse laser light PL. And the irradiation optical system 29 for adjusting the irradiation shape of the output light from the profile adjustment optical system 28, the spatial profile of the pulse laser light PL is made uniform, and the total energy is reduced. The same measurement can be performed without ablation damage.

【００９４】［第４実施形態］図１０は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第４実施形態を示すブロック構成
図である。[Fourth Embodiment] FIG. 10 is a block diagram showing a fourth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【００９５】図１０に示すように、本実施形態では、送
信用の第１のレーザ光源として１００ナノ秒から１マイ
クロ秒の間でパルス幅可変なパルス光源３０を用いてい
る。このように構成したことにより、約１ＭＨｚから１
０ＭＨｚのき裂検査に適用し易い周波数帯域の超音波を
選択的に送信可能となる。このような用途に用いること
のできるパルス光源としては、光音響効果によるＱスイ
ッチを用いたパルス光源などを用いることができる。As shown in FIG. 10, in this embodiment, a pulse light source 30 having a variable pulse width between 100 nanoseconds and 1 microsecond is used as a first laser light source for transmission. With such a configuration, from about 1 MHz to 1 MHz
Ultrasonic waves in a frequency band that can be easily applied to crack inspection at 0 MHz can be selectively transmitted. As a pulsed light source that can be used for such an application, a pulsed light source using a Q switch based on a photoacoustic effect can be used.

【００９６】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【００９７】水中環境下、粉塵環境下などでは、信号で
ある超音波成分の減衰、レーザ光による超音波送信・受
信効率の低下により、高感度の計測が困難になる。ここ
で、き裂検査に用いられる超音波の周波数成分は１ＭＨ
ｚから１０ＭＨｚ程度であるのが一般的であるが、その
周波数帯域を効率的に送信可能な送信レーザ光のパルス
幅は逆数である１００ナノ秒から１マイクロ秒であるこ
とが知られている。In an underwater environment, a dust environment, or the like, high-sensitivity measurement becomes difficult due to attenuation of the ultrasonic component as a signal and a decrease in the ultrasonic transmission / reception efficiency due to laser light. Here, the frequency component of the ultrasonic wave used for crack inspection is 1 MHz.
It is generally from about z to about 10 MHz, but it is known that the pulse width of the transmission laser light capable of efficiently transmitting the frequency band is 100 nanoseconds to 1 microsecond, which is the reciprocal number.

【００９８】そこで、本実施形態のように第１のレーザ
光源がＱスイッチパルスレーザ光源であり、発振するパ
ルス光のパルス幅が１００ナノ秒から１マイクロ秒の範
囲で可変なパルス幅可変レーザ光源としてのパルス光源
３０から所望の周波数帯域に合わせたパルス幅の送信用
のパルスレーザ光ＰＬを照射することで、より高いＳ／
Ｎ比で超音波信号を送受信することが可能となる。Therefore, as in the present embodiment, the first laser light source is a Q-switched pulse laser light source, and the pulse width of the oscillating pulse light is variable in the range of 100 nanoseconds to 1 microsecond. By irradiating a pulse laser beam PL for transmission with a pulse width matched to a desired frequency band from the pulse light source 30 as the
Ultrasonic signals can be transmitted and received at the N ratio.

【００９９】［第５実施形態］図１１は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第５実施形態を示すブロック構成
図である。[Fifth Embodiment] FIG. 11 is a block diagram showing a fifth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１００】図１１に示すように、本実施形態は、前記
第１実施形態における第１の外部電源１１をパルス的に
電源動作するパルス電源３１とし、トリガー発振器１３
の出力信号Ｔｒｇ２を入力信号として、それと同期して
動作することにある。As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the first external power supply 11 in the first embodiment is replaced with a pulse power supply 31 that operates in a pulsed manner, and a trigger oscillator 13 is used.
And operates synchronously with the output signal Trg2 as an input signal.

【０１０１】すなわち、本実施形態では、受信用光学系
ＯＰが位相共役素子５を用いた２光波混合干渉計であ
り、位相共役素子５への駆動電圧と同期して一定のタイ
ミングでトリガー信号を発振するとを備えている。That is, in this embodiment, the receiving optical system OP is a two-wave mixing interferometer using the phase conjugate element 5, and the trigger signal is generated at a fixed timing in synchronization with the drive voltage to the phase conjugate element 5. Oscillation is provided.

【０１０２】次に、本実施形態の動作を図１２に基づい
て詳細に説明する。Next, the operation of this embodiment will be described in detail with reference to FIG.

【０１０３】まず、トリガー発振器１３から発振される
第１のトリガー信号Ｔｒｇ１は、位相共役素子５を駆動
する第２の外部電源１２に入力され、これによって位相
共役素子５にパルス状にバイアス電圧Ｖｅが印加され
る。しかし、位相共役素子５が計測に適した状況になる
までには遅れ時間Ｔｄが生じる。ここで、遅れ時間Ｔｄ
は、位相共役素子５の基本特性である素子応答速度の２
〜５倍程度がよいことが経験的に分かっている。First, the first trigger signal Trg1 oscillated from the trigger oscillator 13 is input to the second external power supply 12 for driving the phase conjugate element 5, whereby the phase conjugate element 5 is pulsed with the bias voltage Ve. Is applied. However, a delay time Td occurs before the phase conjugate element 5 becomes suitable for measurement. Here, the delay time Td
Is the element response speed, which is the basic characteristic of the phase conjugate element 5, 2
It has been empirically found that about 5 times is better.

【０１０４】そこで、第１のトリガー信号Ｔｒｇ１から
遅れる遅れ時間Ｔｄ後に、第２のトリガー信号Ｔｒｇ２
を送信用パルス光源である超音波発生用レーザ光源１に
入力し、送信用のパルスレーザ光ＰＬを発振させる。こ
こで、従来の構成では、第１の外部電源１１によって、
例えばＡＰＤなどの光検出器９に定常的にバイアス電圧
ＶＢを印加していたが、高いバイアス電圧は向上させる
一方で過剰電流による熱雑音の増加あるいは熱的な素子
の損傷を招くため、定常的に印加し続けることはできな
い。Therefore, after a delay time Td delayed from the first trigger signal Trg1, the second trigger signal Trg2
Is input to the ultrasonic generation laser light source 1 which is the transmission pulse light source, and the transmission pulse laser light PL is oscillated. Here, in the conventional configuration, the first external power supply 11
For example, the bias voltage VB is constantly applied to the photodetector 9 such as an APD. Cannot be applied continuously.

【０１０５】しかしながら、本実施形態では、実際に超
音波を計測すべき時間は、非常に短時間（例えば、表面
波で３０ｃｍ程度の範囲のき裂検知を行うために必要な
観察時間は、高々１００マイクロ秒程度）なため、第２
のトリガー信号Ｔｒｇ２と同期してパルス電源３１から
パルス的にバイアス電圧ＶＢを光検出器９に印加するこ
とで、高感度な計測が可能となる。ここで、パルス電源
３１からパルス的にバイアス電圧ＶＢを光検出器９に印
加する時間は、図１２においてＴＭで示されている。However, in the present embodiment, the time for actually measuring the ultrasonic wave is very short (for example, the observation time required for detecting a crack in a range of about 30 cm with a surface wave is at most at most). About 100 microseconds).
By applying the bias voltage VB to the photodetector 9 in a pulsed manner from the pulse power supply 31 in synchronization with the trigger signal Trg2, high-sensitivity measurement becomes possible. Here, the time during which the bias voltage VB is applied to the photodetector 9 in a pulsed manner from the pulse power supply 31 is indicated by TM in FIG.

【０１０６】ここで、光検出器９にバイアス電圧を印加
する際にも、位相共役素子５の場合と同じように遅れ時
間ＴＤが発生する。この遅れ時間ＴＤによって送信用の
パルスレーザＰＬの光を光検出器９が検知しないよう調
整することもできる。Here, even when a bias voltage is applied to the photodetector 9, a delay time TD occurs similarly to the case of the phase conjugate element 5. The delay time TD can be adjusted so that the light of the pulse laser PL for transmission is not detected by the photodetector 9.

【０１０７】すなわち、水中環境下、粉塵環境下などで
は、信号である超音波成分の減衰、レーザ光による超音
波送信・受信効率の低下により、感度の良い計測が困難
になる。信号変換手段としての光検出器９がＰＩＮ−Ｐ
ＤやＡＰＤの場合、印加するバイアス電圧が高ければ信
号検出感度は向上する一方、高電圧を印加し続けると熱
雑音が発生し、さらには素子そのものが熱損傷する場合
がある。That is, in an underwater environment, a dust environment, or the like, it is difficult to perform highly sensitive measurement due to attenuation of the ultrasonic component as a signal and reduction in the transmission and reception efficiency of the ultrasonic wave by the laser beam. The photodetector 9 as the signal conversion means is PIN-P
In the case of D or APD, if the applied bias voltage is high, the signal detection sensitivity is improved. On the other hand, if the high voltage is continuously applied, thermal noise is generated and the element itself may be thermally damaged.

【０１０８】そこで、本実施形態によれば、超音波の計
測タイミングに同期してパルス電源３１から光検出器９
に高バイアス電圧をパルス状に印加することで、熱損傷
を防止しつつ光検出器９の信号検出感度を向上させるこ
とが可能となる。Therefore, according to the present embodiment, the pulse power supply 31 supplies the light detector 9 in synchronization with the ultrasonic measurement timing.
By applying a high bias voltage in the form of a pulse, the signal detection sensitivity of the photodetector 9 can be improved while preventing thermal damage.

【０１０９】［第６実施形態］図１３は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第６実施形態を示すブロック構成
図である。[Sixth Embodiment] FIG. 13 is a block diagram showing a sixth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１１０】図１３に示すように、本実施形態では、プ
ローブ１８が第１の検査機構３２上で焦点方向の第１の
駆動機構３３によって保持されている。送信用のパルス
レーザ光ＰＬおよび受信用のレーザ光ＩＬの照射によっ
て計測された超音波信号成分のうち、表面波成分、体積
波成分あるいはノイズ超音波成分のいずれか最も検知し
易い信号をリファレンス信号として信号処理装置１０で
モニタし、その振幅値が最大となるようコントローラ３
４によって第１の駆動機構３３が制御駆動されるもので
ある。また、同様の構成を用いて、常にリファレンス信
号が最大値となるようにではなく、常に一定値を取るよ
う制御すれば、計測の安定性を向上させることができ
る。As shown in FIG. 13, in this embodiment, the probe 18 is held on the first inspection mechanism 32 by the first driving mechanism 33 in the focal direction. Of the ultrasonic signal components measured by the irradiation of the transmission pulse laser beam PL and the reception laser beam IL, any of the surface wave component, the volume wave component, and the noise ultrasonic component which is most easily detected is a reference signal. Is monitored by the signal processing device 10 and the controller 3 controls the amplitude value to be maximum.
4, the first drive mechanism 33 is controlled and driven. Further, by using the same configuration and controlling the reference signal to always take a constant value instead of always taking the maximum value, the stability of measurement can be improved.

【０１１１】すなわち、本実施形態では、パルスレーザ
光ＰＬの照射により発生し、周辺環境の媒質ＭＤを伝播
し、受信光学系ＯＰにて受信される信号成分の振幅を計
測するリファレンス信号振幅計測手段としての信号処理
装置１０と、この信号処理装置１０の出力が最大となる
よう、受信用のレーザ光ＩＬの照射・集光機構としての
対物レンズＭ２および第２の対物レンズＭ３を駆動制御
する光学系駆動制御手段としてのコントローラ３４とを
有している。That is, in the present embodiment, the reference signal amplitude measuring means which is generated by the irradiation of the pulse laser beam PL, propagates through the medium MD of the surrounding environment, and measures the amplitude of the signal component received by the receiving optical system OP. And a optics for driving and controlling an objective lens M2 and a second objective lens M3 as an irradiation / focusing mechanism of the receiving laser beam IL so that the output of the signal processing device 10 is maximized. And a controller 34 as system drive control means.

【０１１２】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【０１１３】水中環境下、粉塵環境下などでは、信号で
ある超音波成分の減衰、レーザ光による超音波送信・受
信効率の低下により、高感度の計測が困難になる。特
に、受信用のレーザ光ＩＬの照射に関しては、焦点ずれ
が感度低下の大きな原因となるので、精密な位置合わせ
が重要である。In an underwater environment, a dust environment, or the like, high-sensitivity measurement becomes difficult due to the attenuation of the ultrasonic component as a signal and the reduction in the transmission and reception efficiency of the ultrasonic wave by the laser beam. In particular, regarding the irradiation of the receiving laser beam IL, precise alignment is important because defocus causes a large decrease in sensitivity.

【０１１４】そこで、本実施形態では、信号成分よりも
大振幅な環境媒質などを伝播する信号成分が観察し得る
場合には、それをリファレンスとし、その信号振幅が最
大となるように焦点位置を合わせることで、より高感度
な信号検知が可能となる。Therefore, in the present embodiment, when a signal component that propagates through an environmental medium or the like having a larger amplitude than the signal component can be observed, the signal component is used as a reference, and the focal position is set so that the signal amplitude is maximized. By matching, signal detection with higher sensitivity becomes possible.

【０１１５】［第７実施形態］図１４は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第７実施形態を示すブロック構成
図である。[Seventh Embodiment] FIG. 14 is a block diagram showing a seventh embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１１６】図１４に示すように、本実施形態では、プ
ローブ１８が第１の検査機構３２上で被検査材３と平行
方向の第２の駆動機構３５によって保持されている。こ
の第２の駆動機構３５は、走査制御装置３６によって任
意の方位に一次元的に適切な速度で走査される。ここ
で、適切な速度とは、観察すべき超音波信号の伝播時
間、送信パルス幅、信号処理時間などの計測条件と、検
知すべき劣化現象の空間的な範囲・寸法に依存し、一概
には決められない。一般に、高速なほど検査作業は短時
間になるものの、検査分解能は低下する。As shown in FIG. 14, in this embodiment, the probe 18 is held on the first inspection mechanism 32 by the second drive mechanism 35 in the direction parallel to the material 3 to be inspected. The second drive mechanism 35 is one-dimensionally scanned at an appropriate speed in an arbitrary direction by the scanning control device 36. Here, the appropriate speed depends on the measurement conditions such as the propagation time of the ultrasonic signal to be observed, the transmission pulse width, and the signal processing time, and the spatial range and dimensions of the deterioration phenomenon to be detected. Can not be determined. In general, the higher the speed, the shorter the inspection work, but the lower the inspection resolution.

【０１１７】走査制御装置３６あるいは第２の駆動機構
３５上の図示しないポジションセンサから、現在におけ
る第２の駆動機構３５の位置、すなわち検査位置情報が
第１の二次元画像化装置３７に入力される。そして、信
号処理装置１０で計測された超音波信号も同時に第１の
二次元画像化装置３７に入力され、各検査位置における
計測信号が可視化される。The current position of the second drive mechanism 35, that is, the inspection position information, is input to the first two-dimensional imaging device 37 from the scanning control device 36 or a position sensor (not shown) on the second drive mechanism 35. You. Then, the ultrasonic signal measured by the signal processing device 10 is also input to the first two-dimensional imaging device 37 at the same time, and the measurement signal at each inspection position is visualized.

【０１１８】すなわち、本実施形態では、上記照射機構
と上記照射・集光機構との位置関係を固定しながら被検
査材３上の１軸方向に走査するための第２の駆動機構３
５を有し、さらに信号処理装置１０において、Ｘ軸方向
に第２の駆動機構３５による走査空間を、Ｙ軸方向に時
間をとって表面波成分、体積波成分およびこれらから派
生する反射・透過・回折成分を二次元表示するようにし
ている。That is, in the present embodiment, the second drive mechanism 3 for scanning in the one axis direction on the inspection target material 3 while fixing the positional relationship between the irradiation mechanism and the irradiation / light collecting mechanism.
In the signal processing device 10, the scanning space by the second driving mechanism 35 in the X-axis direction is time-spaced in the Y-axis direction, and the surface wave component, the volume wave component, and the reflection / transmission derived therefrom. -The diffraction component is displayed two-dimensionally.

【０１１９】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【０１２０】水中環境下、粉塵環境下などでは、信号で
ある超音波成分の減衰、レーザ光による超音波送信・受
信効率の低下により、検知すべき超音波信号の反射・透
過・回折成分が微小な場合には、ノイズ成分と判別が不
可能となる。ここで、特にき裂検査の場合には、き裂は
ある長さおよび深さを有するため、走査しながらき裂か
ら反射・透過・回折される超音波を記録すれば、き裂に
応じたあるパターンが形成される。ノイズ成分はランダ
ムである一方、このパターンはき裂形状に応じた規則性
を有するため、このように計測された二次元表示によれ
ば、ノイズ成分と同じ程度の振幅しかない信号成分も分
布形状として検知することが可能となる。In an underwater environment, a dust environment, or the like, the reflected, transmitted, and diffracted components of the ultrasonic signal to be detected are minute due to the attenuation of the ultrasonic component, which is a signal, and a decrease in the ultrasonic transmission / reception efficiency due to the laser beam. In such a case, it is impossible to determine the noise component. Here, especially in the case of crack inspection, since the crack has a certain length and depth, if the ultrasonic waves reflected, transmitted, and diffracted from the crack are recorded while scanning, it is possible to respond to the crack. A certain pattern is formed. While the noise component is random, this pattern has a regularity according to the crack shape.According to the two-dimensional display measured in this way, the signal component having only the same amplitude as the noise component has a distribution shape. Can be detected.

【０１２１】［第８実施形態］図１５は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第８実施形態を示すブロック構成
図である。[Eighth Embodiment] FIG. 15 is a block diagram showing an eighth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１２２】図１に示したようなレーザ超音波検査装置
は、例えばパルスエコー法によるき裂検知、あるいは表
面波透過法によるき裂深さ計測などには適した構成であ
るが、例えばき裂の深さ計測を高い信頼度で行うために
は、反射波、透過波、回折波などさまざまな信号波から
情報を取り出すべきである。The laser ultrasonic inspection apparatus as shown in FIG. 1 has a structure suitable for, for example, crack detection by a pulse echo method or crack depth measurement by a surface wave transmission method. In order to measure the depth of an object with high reliability, information must be extracted from various signal waves such as reflected waves, transmitted waves, and diffracted waves.

【０１２３】そこで、図１５に示すように、本実施形態
では、１送信１受信（従来の二探触子法）ではなく、１
送信２受信（あるいは多数点受信）を実現するものであ
る。ここで、超音波検出用レーザ光源４などは、ハーフ
ミラー３８およびミラー８などを配置してレーザ光ＩＬ
ａ，ＩＬｂを透過および反射させて共有化してもよい
し、各受信系統で独立して個別に有していてもよい。ま
た、プローブ１８も必ずしも全チャンネルを統合化する
必要はなく、送受信独立、あるいは各受信系独立などの
構成であってもよい。Therefore, as shown in FIG. 15, in the present embodiment, one transmission and one reception (conventional two-probe method) are used instead of one transmission and one reception.
This realizes transmission 2 reception (or multipoint reception). Here, the laser light source 4 for ultrasonic detection and the like are provided with the half mirror 38 and the mirror 8 and the laser light IL.
a and ILb may be transmitted and reflected so as to be shared, or may be independently provided in each receiving system. Also, the probe 18 does not necessarily need to integrate all the channels, and may have a configuration independent of transmission and reception or independent of each reception system.

【０１２４】すなわち、本実施形態では、図１５に示す
ように上記照射・集光機構と、受信用光学系ＯＰａ，Ｏ
Ｐｂと、光検出器９ａ，９ｂと、信号処理装置１０ａ，
１０ｂとから構成される受信系が複数チャンネル具備さ
れている。そして、受信用光学系ＯＰａ，ＯＰｂは複数
備えていることから、第１の光ファイバおよび第２の光
ファイバも６ａ，６ｂ、７ａ，７ｂとして複数設けられ
ている。That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, the irradiation / light collecting mechanism and the receiving optical systems OPa
Pb, photodetectors 9a, 9b, signal processing devices 10a,
10b is provided with a plurality of channels. Since a plurality of receiving optical systems OPa and OPb are provided, a plurality of first optical fibers and a plurality of second optical fibers are provided as 6a, 6b, 7a and 7b.

【０１２５】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【０１２６】微小なき裂信号を検知する場合には、き裂
の透過波（および場合によっては前方回折波）と反射波
（および場合によっては後方回折波）の双方を検知する
ことで、信頼性を向上させることができる。When a minute crack signal is detected, reliability can be obtained by detecting both a transmitted wave (and a forward diffracted wave in some cases) and a reflected wave (and a backward diffracted wave in some cases) of the crack. Can be improved.

【０１２７】そこで、上記のように本実施形態では、上
記受信系を複数チャンネル具備したことにより、多くの
情報源からき裂の性状を計測し、信頼性の高いき裂検査
を行うことが可能となる。Thus, in the present embodiment, as described above, the provision of the above-mentioned receiving system in a plurality of channels makes it possible to measure the properties of cracks from many information sources and to perform a highly reliable crack inspection. Become.

【０１２８】［第９実施形態］図１６は本発明に係るレ
ーザ超音波検査装置の第９実施形態を示すブロック構成
図である。[Ninth Embodiment] FIG. 16 is a block diagram showing a ninth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１２９】図１６に示すように、本実施形態では、前
記第８実施形態の構成に加え、１系統の送信系と２系統
の受信系を含むプローブ１８は、第２の検査機構３９上
で被検査材３と平行方向の第２の駆動機構３５によって
保持されている。この場合には、プローブ１８は統合化
されていなくともよいが、本実施形態において送信系と
各受信系との互いの位置関係は、一連の検査作業中に変
化しないことが重要である。As shown in FIG. 16, in the present embodiment, in addition to the configuration of the eighth embodiment, a probe 18 including one transmission system and two reception systems is provided on a second inspection mechanism 39. It is held by a second drive mechanism 35 in a direction parallel to the material 3 to be inspected. In this case, the probe 18 may not be integrated, but in the present embodiment, it is important that the positional relationship between the transmitting system and each receiving system does not change during a series of inspection work.

【０１３０】また、走査制御装置３６は、第２の駆動機
構３５を任意の方位に一次元的に適切な速度で走査する
ように制御する。ここで、この適切な速度とは、観察す
べき超音波信号の伝播時間、送信パルス幅、信号処理時
間などの計測条件と、検知すべき劣化現象の空間的な範
囲・寸法に依存し、一概には決められない。The scanning control device 36 controls the second driving mechanism 35 to scan one-dimensionally in an arbitrary direction at an appropriate speed. Here, the appropriate speed depends on measurement conditions such as the propagation time of the ultrasonic signal to be observed, the transmission pulse width, and the signal processing time, and the spatial range and dimensions of the deterioration phenomenon to be detected. Can not decide.

【０１３１】一般に、高速なほど検査作業は、短時間に
なるものの検査分解能は低下する。走査制御装置３６あ
るいは第２の駆動機構３５上の図示しないポジションセ
ンサから、現在における第２の駆動機構３５の位置、す
なわち検査位置情報が第２の二次元画像化装置４０に入
力される。In general, the higher the speed, the shorter the inspection work, but the lower the inspection resolution. The current position of the second drive mechanism 35, that is, inspection position information, is input to the second two-dimensional imaging device 40 from the scan control device 36 or a position sensor (not shown) on the second drive mechanism 35.

【０１３２】また、信号処理装置１０ａ，１０ｂ…で計
測された超音波信号も同時に第２の二次元画像化装置４
０に入力され、各検査位置における計測信号が可視化さ
れる。可視化の方法としては、各チャンネル毎に個別に
可視化する方法、三次元的に表示する方法などが考えら
れる。第２の二次元画像化装置４０は、検知された信号
成分の伝播時間、周波数特性、伝達特性などから、き裂
の位置、形状、深さ分布を可視化するものである。The ultrasonic signals measured by the signal processing devices 10a, 10b...
0, and the measurement signal at each inspection position is visualized. Examples of the visualization method include a method of individually visualizing each channel, a method of displaying three-dimensionally, and the like. The second two-dimensional imaging device 40 visualizes the position, shape, and depth distribution of the crack from the propagation time, frequency characteristics, transfer characteristics, and the like of the detected signal component.

【０１３３】このように本実施形態では、前記第８実施
形態のレーザ超音波検査装置によって被検査材３上のき
裂検査を行う場合であり、複数の受信系のうち、き裂へ
の入射表面波およびき裂からの反射表面波を受信可能な
チャンネルにおいて受信される反射表面波の有無からき
裂の有無と位置、回折体積波の伝播時間からき裂深さ、
き裂を透過する表面波を受信可能なチャンネルにおいて
受信される透過表面波と上記入射表面波の伝達特性とか
らき裂の深さ、回折体積波の伝播時間からき裂深さ、を
それぞれ計測するようにしたものである。As described above, in the present embodiment, the crack inspection on the inspection target material 3 is performed by the laser ultrasonic inspection apparatus of the eighth embodiment. The presence or absence and position of a crack based on the presence or absence of a reflected surface wave received in a channel capable of receiving the surface wave and the reflected surface wave from the crack, the crack depth from the propagation time of the diffracted volume wave,
Measure the depth of the crack from the transmission characteristics of the transmitted surface wave and the transmission characteristics of the incident surface wave received in the channel capable of receiving the surface wave transmitted through the crack, and measure the crack depth from the propagation time of the diffracted volume wave, respectively. It was made.

【０１３４】次に、本実施形態の作用を図１７〜図２０
に基づいて説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
It will be described based on.

【０１３５】第２の二次元画像化装置４０による被検査
材３の可視化結果を図１７および図１８に示す。図１７
は第１の受信系の可視化結果であり、図１８は第２の受
信系の可視化結果である。図１７および図１８の横軸
は、第２の駆動機構３５の駆動方向と同一方向の位置座
標を表し、縦軸は計測された時刻を表している。なお、
深さ分布の可視化は、図１６に示すレーザ超音波検査装
置の構成においてＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇ
ｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法を適用したものであ
る。FIGS. 17 and 18 show the results of visualizing the material 3 to be inspected by the second two-dimensional imaging device 40. FIG. FIG.
Shows the visualization result of the first receiving system, and FIG. 18 shows the visualization result of the second receiving system. The horizontal axis in FIGS. 17 and 18 represents position coordinates in the same direction as the driving direction of the second driving mechanism 35, and the vertical axis represents measured time. In addition,
The visualization of the depth distribution is performed by using TOFD (Time Of Frig) in the configuration of the laser ultrasonic inspection apparatus shown in FIG.
ht Diffraction) method.

【０１３６】図１７および図１８の可視化結果は、図１
９における被検査材３のき裂４１が第１の受信系と第２
の受信系との間に存在し、第２の駆動機構３５がき裂４
１に対して平行に移動する場合の例である。また、被検
査材３における実際のき裂４１の深さは、図１９に破線
で示すように中央部が深くなる形状である。The visualization results of FIGS. 17 and 18 are shown in FIG.
The crack 41 of the material 3 to be inspected at 9 is the first receiving system and the second
And the second drive mechanism 35 exists between the
This is an example in the case of moving in parallel to 1. Further, the actual depth of the crack 41 in the inspection target material 3 has a shape in which the center portion is deep as shown by the broken line in FIG.

【０１３７】図１７では、き裂４１に対する超音波の透
過波４２および回折波４３が可視化される一方、図１８
では、送信系から第２の受信系へ直接伝播する超音波に
よる直接波４４、さらにき裂４１に対する超音波の反射
波４５、回折波４３が可視化されている。In FIG. 17, the transmitted wave 42 and the diffracted wave 43 of the ultrasonic wave to the crack 41 are visualized, while FIG.
Here, a direct wave 44 of ultrasonic waves directly propagating from the transmission system to the second reception system, a reflected wave 45 of the ultrasonic waves with respect to the crack 41, and a diffracted wave 43 are visualized.

【０１３８】続いて、第２の駆動機構３５が被検査材３
のき裂４１に対して垂直に移動する場合の第１の受信系
による可視化結果を図２０に示す。図２０において、横
軸は第２の駆動機構３５の移動距離を表し、縦軸は計測
された時刻を表している。図２０では、送信系から第１
の受信系へ直接伝播する超音波による直接波４４、さら
にき裂４１に対する超音波の反射波４５、回折波４３、
透過波４２が可視化されている。なお、第２の受信系に
ついても同様に可視化することができる。Subsequently, the second driving mechanism 35 sets the inspection target material 3
FIG. 20 shows the result of visualization by the first receiving system when moving perpendicular to the crack 41 of FIG. In FIG. 20, the horizontal axis represents the moving distance of the second drive mechanism 35, and the vertical axis represents the measured time. In FIG. 20, the first
A direct wave 44 by an ultrasonic wave directly propagating to the receiving system of the ultrasonic wave, a reflected wave 45 of the ultrasonic wave with respect to the crack 41, a diffracted wave 43,
The transmitted wave 42 is visualized. Note that the second receiving system can be similarly visualized.

【０１３９】ところで、微小なき裂の深さ情報を計測す
る場合には、き裂の透過波（および場合によっては前方
回折波）と反射波（および場合によっては後方回折波）
の双方の情報を解析することで、計測深さの信頼性を向
上させることができる。When measuring the depth information of a minute crack, a transmitted wave (and a forward diffracted wave in some cases) and a reflected wave (and a backward diffracted wave in some cases) of the crack are measured.
By analyzing both pieces of information, the reliability of the measurement depth can be improved.

【０１４０】そこで、本実施形態では、受信系を複数チ
ャンネル具備し、その受信系から得られる複数の情報か
らき裂の性状を計測することにより、信頼性の高いき裂
深さ計測を行うことが可能となる。Therefore, in this embodiment, a highly reliable crack depth measurement can be performed by providing a plurality of channels for the receiving system and measuring the properties of the crack from a plurality of information obtained from the receiving system. It becomes possible.

【０１４１】［第１０実施形態］図２１は本発明に係る
レーザ超音波検査装置の第１０実施形態を示すブロック
構成図である。[Tenth Embodiment] FIG. 21 is a block diagram showing a tenth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【０１４２】図２１に示すように、本実施形態では、前
記第８実施形態の構成に加え、第２の二次元画像化装置
４０による第１および第２の受信系の可視化情報は、第
２の駆動機構３５の位置などの検査位置情報とともに、
第３の二次元画像化装置４６へ入力される。この第３の
二次元画像化装置４６では、第１および第２の受信系に
よって検知された信号成分の伝播時間、周波数特性、伝
達特性などを組み合わせ、き裂の位置、形状、深さ分布
を可視化するものである。As shown in FIG. 21, in this embodiment, in addition to the configuration of the eighth embodiment, the visualization information of the first and second receiving systems by the second two-dimensional Along with inspection position information such as the position of the drive mechanism 35 of
The data is input to the third two-dimensional imaging device 46. In the third two-dimensional imaging device 46, the propagation time, frequency characteristics, transfer characteristics, and the like of the signal components detected by the first and second receiving systems are combined to determine the position, shape, and depth distribution of the crack. To visualize.

【０１４３】すなわち、本実施形態は、前記第８実施形
態のレーザ超音波検査装置において、複数チャンネルの
受信系の計測結果を組み合わせ、反射表面波の有無から
き裂の有無と位置、回折体積波の伝播時間からき裂深
さ、透過表面波と入射表面波の伝達特性からき裂の深
さ、回折体積波の伝播時間からき裂深さを、それぞれ計
測するようにしたものである。That is, in the present embodiment, in the laser ultrasonic inspection apparatus of the eighth embodiment, the measurement results of the receiving systems of a plurality of channels are combined, and the presence / absence and position of a crack, the presence / absence of a crack, The crack depth is measured from the propagation time, the crack depth from the transmission characteristics of the transmitted surface wave and the incident surface wave, and the crack depth is measured from the propagation time of the diffracted volume wave.

【０１４４】次に、本実施形態の作用を図２２に基づい
て説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG.

【０１４５】第３の二次元画像化装置４６による被検査
材３の可視化結果を図２２に示す。図２２において、横
軸は第２の駆動機構３５の駆動方向と同一方向の位置座
標を表し、縦軸は計測された時刻を表している。深さ分
布の可視化は、前記第９実施形態のレーザ超音波検査装
置の構成においてＴＯＦＤ法を適用したものである。図
２２に示す可視化結果は、被検査材３のき裂４１が第１
の受信系と第２の受信系との間に存在し、第２の駆動機
構３５がき裂４１に対して平行に移動する場合の例であ
る。図２２ではき裂４１に対する超音波に関し、第１の
受信系の透過波４７、第２の受信系の反射波４８、さら
に第２の受信系へ直接伝播する直接波４９が可視化され
る。また、第１および第２の受信系による回折波５０
は、き裂の位置、形状、深さ分布に関して両受信系で重
み付け平均され可視化されている。FIG. 22 shows the result of visualizing the material 3 to be inspected by the third two-dimensional imaging device 46. In FIG. 22, the horizontal axis represents position coordinates in the same direction as the driving direction of the second drive mechanism 35, and the vertical axis represents measured time. The visualization of the depth distribution is obtained by applying the TOFD method to the configuration of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the ninth embodiment. The visualization result shown in FIG. 22 indicates that the crack 41
This is an example in which the second drive mechanism 35 exists between the receiving system and the second receiving system and moves parallel to the crack 41. In FIG. 22, regarding the ultrasonic waves to the crack 41, a transmitted wave 47 of the first receiving system, a reflected wave 48 of the second receiving system, and a direct wave 49 directly propagating to the second receiving system are visualized. Also, the diffracted wave 50 by the first and second receiving systems
Is weighted and averaged by both receiving systems with respect to the position, shape, and depth distribution of the crack, and is visualized.

【０１４６】ところで、微小なき裂の深さ情報を計測す
る場合には、各チャンネルの受信系によるき裂の透過波
と反射波を組み合わせて解析することにより、計測深さ
の信頼性を向上させることができる。When measuring the depth information of a minute crack, the reliability of the measured depth is improved by analyzing the transmitted and reflected waves of the crack by the receiving system of each channel in combination. be able to.

【０１４７】そこで、本実施形態では、受信系を複数チ
ャンネル具備し、その受信系から得られる各チャンネル
の情報からき裂の性状を計測することにより、信頼性の
高いき裂深さ計測を行うことが可能となる。Therefore, in the present embodiment, a highly reliable crack depth measurement is performed by providing a plurality of channels for the receiving system and measuring the properties of the crack from the information of each channel obtained from the receiving system. Becomes possible.

【０１４８】[0148]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１のレーザ光と第２のレーザ光の被検査材表面に至る光
路の少なくとも一方を、第１のレーザ光源の波長および
第２のレーザ光源の波長が透過し易い流体で置換するな
どして、水中環境下あるいは粉塵環境下などの検査環境
下において超音波を送受信する光路を清浄に確保し、高
感度に検査することができる。As described above, according to the present invention, at least one of the optical paths of the first laser light and the second laser light reaching the surface of the material to be inspected is set to the wavelength of the first laser light source and the second laser light. By replacing the laser light source with a fluid that is easy to transmit, the optical path for transmitting and receiving ultrasonic waves in an inspection environment such as underwater environment or dust environment can be secured cleanly, and inspection can be performed with high sensitivity. .

【０１４９】また、本発明によれば、第１のレーザ光源
の波長および第２のレーザ光源の波長が透過不能な光音
響遮蔽手段などを有することで、水中環境下において高
感度に信号を検知するとともに、ノイズを効率的に低減
することが可能となる。Further, according to the present invention, a signal can be detected with high sensitivity in an underwater environment by providing a photoacoustic shielding means or the like which cannot transmit the wavelength of the first laser light source and the wavelength of the second laser light source. In addition, noise can be reduced efficiently.

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

【図１】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第１実施
形態を示すブロック構成図。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【図２】図１におけるプローブを示す拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a probe in FIG. 1;

【図３】（Ａ）は図２におけるＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）
は図２におけるＢ−Ｂ線断面図。3A is a sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2.

【図４】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第２実施
形態を示すブロック構成図。FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【図５】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ超音波検
査装置の第２実施形態の第１変形例による作用を示す説
明図。FIGS. 5A and 5B are explanatory views showing an operation of a laser ultrasonic inspection apparatus according to a first modification of the second embodiment of the present invention.

【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明に係るレーザ
超音波検査装置の第２実施形態の第２変形例による作用
を示す説明図。FIGS. 6A, 6B, and 6C are explanatory views showing an operation of a laser ultrasonic inspection apparatus according to a second modification of the second embodiment of the present invention.

【図７】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ超音波検
査装置の第２実施形態の第３変形例による作用を示す説
明図。FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing the operation of a laser ultrasonic inspection apparatus according to a third modification of the second embodiment of the present invention.

【図８】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第２実施
形態の第４変形例を示すブロック構成図。FIG. 8 is a block diagram showing a fourth modification of the second embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【図９】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第３実施
形態を示すブロック構成図。FIG. 9 is a block diagram showing a third embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【図１０】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第４実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 10 is a block diagram showing a fourth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【図１１】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第５実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 11 is a block diagram showing a fifth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【図１２】本発明の第５実施形態の動作を示すタイミン
グチャート。FIG. 12 is a timing chart showing the operation of the fifth embodiment of the present invention.

【図１３】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第６実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 13 is a block diagram showing a sixth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【図１４】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第７実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 14 is a block diagram showing a seventh embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【図１５】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第８実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 15 is a block diagram showing an eighth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【図１６】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第９実
施形態を示すブロック構成図。FIG. 16 is a block diagram showing a ninth embodiment of the laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.

【図１７】本発明の第９実施形態における第１の受信系
に関し、き裂と平行方向の可視化結果を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a visualization result in a direction parallel to a crack in a first receiving system according to a ninth embodiment of the present invention.

【図１８】本発明の第９実施形態における第２の受信系
に関し、き裂と平行方向の可視化結果を示す図。FIG. 18 is a view showing a visualization result in a direction parallel to a crack in a second receiving system according to a ninth embodiment of the present invention.

【図１９】被検査材の実際のき裂形状を示す斜視図。FIG. 19 is a perspective view showing an actual crack shape of a material to be inspected.

【図２０】本発明の第９実施形態における第１の受信系
に関し、き裂と垂直方向の可視化結果を示す図。FIG. 20 is a diagram showing a visualization result in a direction perpendicular to a crack in a first receiving system according to a ninth embodiment of the present invention.

【図２１】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第１０
実施形態を示すブロック構成図。FIG. 21 shows a tenth laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment.

【図２２】本発明に係るレーザ超音波検査装置の第１０
実施形態による可視化結果を示す図。FIG. 22 shows a tenth laser ultrasonic inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a visualization result according to the embodiment.

【図２３】従来のレーザ超音波検査装置を示すブロック
構成図。FIG. 23 is a block diagram showing a conventional laser ultrasonic inspection apparatus.

【図２４】従来のレーザ超音波検査装置において送信側
のレーザ光伝送に光ファイバを用いた例を示す構成図。FIG. 24 is a configuration diagram showing an example in which an optical fiber is used for laser light transmission on the transmission side in a conventional laser ultrasonic inspection apparatus.

【符号の説明】 １ 超音波発生用レーザ光源（第１のレーザ光源） ２ 光学系 ３ 被検査材 ４ 超音波検出用レーザ光源（第２のレーザ光源） ５ 位相共役素子 ６ 第１の光ファイバ ７ 第２の光ファイバ ８ ミラー ９ 光検出器（信号変換手段） １０ 信号処理装置（リファレンス信号振幅計測手段） １１ 第１の外部電源 １２ 第２の外部電源 １３ トリガー発振器（同期信号生成手段） １４ 第１のレンズ系 １５ 微小レンズアレイ １６ 第２のレンズ系 １７ 第３の光ファイバ １８ プローブ（置換手段） １９ 配管（置換手段） ２０ ポンプ（置換手段） ２１ａ 第１のプレート ２１ｂ 第２のプレート ２２ａ 第１の逆流防止板 ２２ｂ 第２の逆流防止板 ２３ 小孔 ２４ 第１の光音響遮蔽板（光音響遮蔽手段） ２４ａ 第２の光音響遮蔽板（光音響遮蔽手段） ２４ｂ 第３の光音響遮蔽板（光音響遮蔽手段） ２４ｃ 第１の薄膜 ２４ｄ 第２の薄膜 ２４ｅ 構造材 ２４ｆ 中空構造の内部 ２４ｇ 第４の光音響遮蔽板 ２４ｈ ゴム ２５ 接触センサ ２６ モータ ２７ コントローラ（接触位置調整手段） ２８ プロファイル調整光学系（プロファイル調整手
段） ２９ 照射用光学系 ３０ パルス光源 ３１ パルス電源（同期パルス高電圧発生手段） ３２ 第１の検査機構 ３３ 第１の駆動機構 ３４ コントローラ（光学系駆動制御手段） ３５ 第２の駆動機構（走査手段） ３６ 走査制御装置 ３７ 第１の二次元画像化装置 ３８ ハーフミラー ３９ 第２の検査機構 ４０ 第２の二次元画像化装置 ４１ き裂 ４２ 透過波 ４３ 回折波 ４４ 直接波 ４５ 反射波 ４６ 第３の二次元画像化装置 ４７ 第１の受信系の透過波 ４８ 第２の受信系の反射波 ４９ 第２の受信系へ直接伝播する直接波 ５０ 第１および第２の受信系による回折波[Description of Signs] 1 Laser light source for ultrasonic wave generation (first laser light source) 2 Optical system 3 Material to be inspected 4 Laser light source for ultrasonic detection (second laser light source) 5 Phase conjugate element 6 First optical fiber Reference Signs List 7 second optical fiber 8 mirror 9 photodetector (signal conversion means) 10 signal processing device (reference signal amplitude measurement means) 11 first external power supply 12 second external power supply 13 trigger oscillator (synchronization signal generation means) 14 First lens system 15 Micro lens array 16 Second lens system 17 Third optical fiber 18 Probe (replacement means) 19 Piping (replacement means) 20 Pump (replacement means) 21a First plate 21b Second plate 22a First backflow prevention plate 22b Second backflow prevention plate 23 Small hole 24 First photoacoustic shielding plate (photoacoustic shielding means) 24a Second photoacoustic shielding plate (optical sound) Shielding means) 24b third photoacoustic shielding plate (photoacoustic shielding means) 24c first thin film 24d second thin film 24e structural material 24f interior of hollow structure 24g fourth photoacoustic shielding plate 24h rubber 25 contact sensor 26 motor 27 Controller (Contact Position Adjusting Means) 28 Profile Adjusting Optical System (Profile Adjusting Means) 29 Irradiation Optical System 30 Pulse Light Source 31 Pulse Power Supply (Synchronizing Pulse High Voltage Generating Means) 32 First Inspection Mechanism 33 First Driving Mechanism 34 Controller (optical system drive control means) 35 Second drive mechanism (scanning means) 36 Scan control device 37 First two-dimensional imaging device 38 Half mirror 39 Second inspection mechanism 40 Second two-dimensional imaging device 41 Crack 42 transmitted wave 43 diffracted wave 44 direct wave 45 reflected wave 46 third two-dimensional imaging device 47 first receiver Diffracted wave by the transmitted wave 48 second reception system direct wave 50 first and second receiving system to propagate directly to the reflected wave 49 second receiving system of the system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 崇広 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 空本 誠喜 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 成瀬 克彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2G047 AC01 BC07 CA04 GH06 2G075 CA07 DA16 FA01 FA17 FC14 GA21  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takahiro Miura 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Seiki Soramoto 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (72) Katsuhiko Naruse, Inventor Katsuhiko Naruse 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term (reference) 2G047 AC01 BC07 CA04 GH06 2G075 CA07 DA16 FA01 FA17 FC14 GA21

Claims (9)

【特許請求の範囲】[The claims] 【請求項１】 被検査材に超音波を発生させるための第
１のレーザ光を発振する第１のレーザ光源と、前記被検
査材に発生した超音波信号を受信するために前記被検査
材に照射される第２のレーザ光を発振する第２のレーザ
光源と、前記第２のレーザ光の前記被検査材表面におけ
る反射成分から前記超音波に関する情報を光学的に検知
するための受信用光学系と、この受信用光学系において
受信された超音波信号を電気信号に変換する信号変換手
段と、この信号変換手段の出力信号を信号処理し、超音
波の伝播に関する情報を表示および記録する信号処理装
置とを備えたレーザ超音波検査装置において、前記第１
のレーザ光と前記第２のレーザ光の前記被検査材表面に
至る光路の少なくとも一方を、前記第１のレーザ光源の
波長および前記第２のレーザ光源の波長が透過し易い流
体で置換する置換手段を有することを特徴とするレーザ
超音波検査装置。1. A first laser light source for oscillating a first laser beam for generating an ultrasonic wave on a material to be inspected, and the material to be inspected for receiving an ultrasonic signal generated in the material to be inspected. A second laser light source that oscillates a second laser beam irradiated on the surface of the object to be inspected, and a receiving device for optically detecting information on the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser beam on the surface of the inspection target material. An optical system, signal conversion means for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and signal processing of an output signal of the signal conversion means to display and record information on propagation of the ultrasonic wave. A laser ultrasonic inspection apparatus having a signal processing device;
Replacing at least one of the optical paths of the laser light and the second laser light reaching the surface of the material to be inspected with a fluid that easily transmits the wavelength of the first laser light source and the wavelength of the second laser light source. A laser ultrasonic inspection apparatus characterized by having means. 【請求項２】 被検査材に超音波を発生させるための第
１のレーザ光を発振する第１のレーザ光源と、前記被検
査材に発生した超音波信号を受信するために前記被検査
材に照射される第２のレーザ光を発振する第２のレーザ
光源と、前記第２のレーザ光の前記被検査材表面におけ
る反射成分から前記超音波に関する情報を光学的に検知
するための受信用光学系と、この受信用光学系において
受信された超音波信号を電気信号に変換する信号変換手
段と、この信号変換手段の出力信号を信号処理し、超音
波の伝播に関する情報を表示および記録する信号処理装
置とを備えたレーザ超音波検査装置において、前記第１
のレーザ光の前記被検査材への照射位置と、前記第２の
レーザ光の前記被検査材への照射位置との間に挿入され
るとともに、周辺環境の媒質と大きく異なる音響インピ
ーダンスを有し、かつ前記第１のレーザ光源の波長およ
び前記第２のレーザ光源の波長が透過不能な光音響遮蔽
手段を有することを特徴とするレーザ超音波検査装置。2. A first laser light source for oscillating a first laser beam for generating an ultrasonic wave on a material to be inspected, and the material to be inspected for receiving an ultrasonic signal generated in the material to be inspected. A second laser light source that oscillates a second laser beam irradiated on the surface of the object to be inspected, and a receiving device for optically detecting information on the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser beam on the surface of the inspection target material. An optical system, signal conversion means for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and signal processing of an output signal of the signal conversion means to display and record information on propagation of the ultrasonic wave. A laser ultrasonic inspection apparatus having a signal processing device;
Between the irradiation position of the laser light on the material to be inspected and the irradiation position of the second laser light on the material to be inspected, and has an acoustic impedance that is significantly different from the medium of the surrounding environment. And a photoacoustic shielding unit that does not allow transmission of the wavelength of the first laser light source and the wavelength of the second laser light source. 【請求項３】 請求項２記載のレーザ超音波検査装置に
おいて、検知すべき超音波成分が体積波の場合であっ
て、前記光音響遮蔽手段の先端に設けられた弾性体層
と、前記被検査材表面と前記弾性体層を密着させる接触
位置調整手段と、前記光音響遮蔽機構と前記被検査材の
接触を検知する接触検知機構とを備えたことを特徴とす
るレーザ超音波検査装置。3. The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 2, wherein the ultrasonic component to be detected is a volume wave, and wherein an elastic layer provided at a tip of the photoacoustic shielding means, A laser ultrasonic inspection apparatus comprising: a contact position adjusting means for bringing a surface of an inspection material into close contact with the elastic body layer; and a contact detection mechanism for detecting contact between the photoacoustic shielding mechanism and the material to be inspected. 【請求項４】 被検査材に超音波を発生させるための第
１のレーザ光を発振する第１のレーザ光源と、前記被検
査材に発生した超音波信号を受信するために前記被検査
材に照射される第２のレーザ光を発振する第２のレーザ
光源と、前記第２のレーザ光の前記被検査材表面におけ
る反射成分から前記超音波に関する情報を光学的に検知
するための受信用光学系と、この受信用光学系において
受信された超音波信号を電気信号に変換する信号変換手
段と、この信号変換手段の出力信号を信号処理し、超音
波の伝播に関する情報を表示および記録する信号処理装
置とを備えたレーザ超音波検査装置において、前記第１
のレーザ光の空間的なエネルギー分布を均一化するため
のプロファイル調整手段と、このプロファイル調整手段
の出力光の照射形状を調整するための照射用光学系とを
有することを特徴とするレーザ超音波検査装置。4. A first laser light source for oscillating a first laser beam for generating an ultrasonic wave on a material to be inspected, and the material to be inspected for receiving an ultrasonic signal generated in the material to be inspected. A second laser light source that oscillates a second laser beam irradiated on the surface of the object to be inspected, and a receiving device for optically detecting information on the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser beam on the surface of the inspection target material. An optical system, signal conversion means for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and signal processing of an output signal of the signal conversion means to display and record information on propagation of the ultrasonic wave. A laser ultrasonic inspection apparatus having a signal processing device;
Characterized by having a profile adjusting means for equalizing the spatial energy distribution of the laser light, and an irradiation optical system for adjusting the irradiation shape of the output light of the profile adjusting means. Inspection equipment. 【請求項５】 被検査材に超音波を発生させるための第
１のレーザ光を発振する第１のレーザ光源と、前記被検
査材に発生した超音波信号を受信するために前記被検査
材に照射される第２のレーザ光を発振する第２のレーザ
光源と、前記第２のレーザ光の前記被検査材表面におけ
る反射成分から前記超音波に関する情報を光学的に検知
するための受信用光学系と、この受信用光学系において
受信された超音波信号を電気信号に変換する信号変換手
段と、この信号変換手段の出力信号を信号処理し、超音
波の伝播に関する情報を表示および記録する信号処理装
置とを備えたレーザ超音波検査装置において、前記第１
のレーザ光源がＱスイッチパルスレーザ光源であって、
発振するパルス光のパルス幅が１００ナノ秒から１マイ
クロ秒の範囲で可変なパルス幅可変レーザ光源であるこ
とを特徴とするレーザ超音波検査装置。5. A first laser light source for oscillating a first laser beam for generating an ultrasonic wave on a material to be inspected, and the material to be inspected for receiving an ultrasonic signal generated in the material to be inspected. A second laser light source that oscillates a second laser beam irradiated on the surface of the object to be inspected, and a receiving device for optically detecting information on the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser beam on the surface of the inspection target material. An optical system, signal conversion means for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and signal processing of an output signal of the signal conversion means to display and record information on propagation of the ultrasonic wave. A laser ultrasonic inspection apparatus having a signal processing device;
Laser light source is a Q-switched pulse laser light source,
A laser ultrasonic inspection apparatus characterized in that it is a pulse width variable laser light source whose pulse width of the oscillating pulse light is variable in a range of 100 nanoseconds to 1 microsecond. 【請求項６】 被検査材に超音波を発生させるための第
１のレーザ光を発振する第１のレーザ光源と、前記被検
査材に発生した超音波信号を受信するために前記被検査
材に照射される第２のレーザ光を発振する第２のレーザ
光源と、前記第２のレーザ光の前記被検査材表面におけ
る反射成分から前記超音波に関する情報を光学的に検知
するための受信用光学系と、この受信用光学系において
受信された超音波信号を電気信号に変換する信号変換手
段と、この信号変換手段の出力信号を信号処理し、超音
波の伝播に関する情報を表示および記録する信号処理装
置とを備えたレーザ超音波検査装置において、前記受信
用光学系が位相共役素子を用いた２光波混合干渉計であ
って、前記位相共役素子への駆動電圧と同期して一定の
タイミングでトリガー信号を発振する同期信号生成手段
と、前記トリガー信号を受信してパルス高電圧を前記信
号変換手段に与える同期パルス高電圧発生手段とを有す
ることを特徴とするレーザ超音波検査装置。6. A first laser light source for oscillating a first laser beam for generating an ultrasonic wave on a material to be inspected, and the material to be inspected for receiving an ultrasonic signal generated in the material to be inspected. A second laser light source that oscillates a second laser beam irradiated on the surface of the object to be inspected, and a receiving device for optically detecting information on the ultrasonic wave from a reflection component of the second laser beam on the surface of the inspection target material. An optical system, signal conversion means for converting an ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal, and signal processing of an output signal of the signal conversion means to display and record information on propagation of the ultrasonic wave. In a laser ultrasonic inspection apparatus provided with a signal processing device, the receiving optical system is a two-wave mixing interferometer using a phase conjugate element, and a fixed timing synchronized with a drive voltage to the phase conjugate element. Trigger on A laser ultrasonic inspection apparatus comprising: a synchronizing signal generating means for oscillating a signal; and a synchronizing pulse high voltage generating means for receiving the trigger signal and applying a high pulse voltage to the signal converting means. 【請求項７】 被検査材に超音波を発生させるための第
１のレーザ光を発振する第１のレーザ光源と、前記被検
査材に発生した超音波信号を受信するために前記被検査
材に照射される第２のレーザ光を発振する第２のレーザ
光源と、前記第２のレーザ光の前記被検査材表面におけ
る反射成分を受光する照射・集光機構と、この照射・集
光機構で集光された前記反射成分から前記超音波に関す
る情報を光学的に検知するための受信用光学系と、この
受信用光学系において受信された超音波信号を電気信号
に変換する信号変換手段と、この信号変換手段の出力信
号を信号処理し、超音波の伝播に関する情報を表示およ
び記録する信号処理装置とを備えたレーザ超音波検査装
置において、前記第１のレーザ光の照射により発生し、
周辺環境媒質を伝播して前記受信光学系にて受信される
信号成分の振幅を計測するリファレンス信号振幅計測手
段と、このリファレンス信号振幅計測手段の出力が最大
となるように前記照射・集光機構を駆動制御する光学系
駆動制御機構とを有することを特徴とするレーザ超音波
検査装置。7. A first laser light source for oscillating a first laser beam for generating an ultrasonic wave on a material to be inspected, and the material to be inspected for receiving an ultrasonic signal generated in the material to be inspected. A second laser light source that oscillates a second laser beam irradiated on the surface of the material to be inspected, a second laser light source that oscillates a second laser beam, A receiving optical system for optically detecting information on the ultrasonic wave from the reflected component condensed in, a signal converting unit for converting an ultrasonic signal received in the receiving optical system into an electric signal, A signal processing device that performs signal processing on an output signal of the signal conversion means and displays and records information related to the propagation of ultrasonic waves.
Reference signal amplitude measuring means for measuring the amplitude of a signal component received by the receiving optical system by propagating through the surrounding environment medium; and the irradiation / light collecting mechanism so that the output of the reference signal amplitude measuring means is maximized. And an optical drive control mechanism for controlling the driving of the laser. 【請求項８】 被検査材に超音波を発生させるための第
１のレーザ光を発振する第１のレーザ光源と、前記第１
のレーザ光を前記被検査材に照射するための照射機構
と、前記被検査材に発生した超音波信号を受信するため
に前記被検査材に照射される第２のレーザ光を発振する
第２のレーザ光源と、前記第２のレーザ光の前記被検査
材表面における反射成分を受光する照射・集光機構と、
この照射・集光機構で集光された前記反射成分から前記
超音波に関する情報を光学的に検知するための受信用光
学系と、この受信用光学系において受信された超音波信
号を電気信号に変換する信号変換手段と、この信号変換
手段の出力信号を信号処理し、超音波の伝播に関する情
報を表示および記録する信号処理装置とを備えたレーザ
超音波検査装置において、前記照射機構と前記照射・集
光機構との位置関係を固定しつつ前記被検査材上の１軸
方向に走査する走査手段を有する一方、前記信号処理装
置においてＸ軸方向に前記走査手段による走査空間を、
Ｙ軸方向に時間をとって表面波成分、体積波成分および
それらから派生する反射・透過・回折成分を二次元表示
することを特徴とするレーザ超音波検査装置。8. A first laser light source for oscillating a first laser beam for generating an ultrasonic wave on a material to be inspected;
An irradiation mechanism for irradiating the material to be inspected with the laser light, and a second laser that oscillates a second laser beam irradiated to the material to be inspected to receive an ultrasonic signal generated in the material to be inspected. A laser light source, and an irradiation / condensing mechanism for receiving a reflection component of the second laser light on the surface of the inspection target material,
A receiving optical system for optically detecting information on the ultrasonic wave from the reflected component condensed by the irradiation / light collecting mechanism, and converting the ultrasonic signal received by the receiving optical system into an electric signal. A laser ultrasonic inspection apparatus comprising: a signal conversion unit for converting; and a signal processing unit for performing signal processing on an output signal of the signal conversion unit and displaying and recording information on propagation of ultrasonic waves. A scanning unit that scans the inspection target material in one axis direction while fixing a positional relationship with the light collecting mechanism, and in the signal processing device, a scanning space by the scanning unit in the X axis direction;
A laser ultrasonic inspection apparatus characterized in that surface acoustic wave components, volume wave components, and reflection / transmission / diffraction components derived therefrom are displayed two-dimensionally by taking time in the Y-axis direction. 【請求項９】 請求項８記載のレーザ超音波検査装置に
おいて、前記照射・集光機構と、前記受信用光学系と、
前記信号変換手段と、前記信号処理装置とから構成され
る受信系を複数チャンネル具備したことを特徴とするレ
ーザ超音波検査装置。9. The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 8, wherein the irradiation / focusing mechanism, the receiving optical system,
A laser ultrasonic inspection apparatus comprising a plurality of channels including a reception system including the signal conversion unit and the signal processing device.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008026270A (en) * 2006-07-25 2008-02-07 Toshiba Corp Defect detector and defect detecting method
JP2008203185A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Toshiba Corp Device for detecting surface deterioration, and method therefor
JP2009160658A (en) * 2009-04-06 2009-07-23 Toshiba Corp Laser beam irradiation device
US7728967B2 (en) 2005-07-07 2010-06-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Laser-based maintenance apparatus
JP2011064697A (en) * 2010-11-22 2011-03-31 Toshiba Corp Laser ultrasonic inspection apparatus
WO2012114695A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-30 富士フイルム株式会社 Photoacoustic image generation device
WO2012117493A1 (en) * 2011-02-28 2012-09-07 東芝三菱電機産業システム株式会社 Apparatus for measuring characteristics of metal material
US9008742B2 (en) 2004-05-06 2015-04-14 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Constituent concentration measuring apparatus and constituent concentration measuring apparatus controlling method
WO2016084217A1 (en) * 2014-11-28 2016-06-02 オリンパス株式会社 Photoacoustic microscope and photoacoustic signal detection method

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9008742B2 (en) 2004-05-06 2015-04-14 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Constituent concentration measuring apparatus and constituent concentration measuring apparatus controlling method
EP2335579B1 (en) * 2004-05-06 2017-09-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Component concentration measuring device and method of controlling component concentration measuring device
US9198580B2 (en) 2004-05-06 2015-12-01 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Constituent concentration measuring apparatus and constituent concentration measuring apparatus controlling method
US9060691B2 (en) 2004-05-06 2015-06-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Constituent concentration measuring apparatus and constituent concentration measuring apparatus controlling method
US8094297B2 (en) 2005-07-07 2012-01-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Laser-based maintenance apparatus for inspecting flaws
US7728967B2 (en) 2005-07-07 2010-06-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Laser-based maintenance apparatus
US8115936B2 (en) 2005-07-07 2012-02-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Laser ultrasonic detection device including a laser oscillating device which includes a seed laser oscillating element
US8248595B2 (en) 2005-07-07 2012-08-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Laser-based maintenance apparatus for inspecting flaws based on a generated surface wave
US8497986B2 (en) 2005-07-07 2013-07-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Laser-based maintenance apparatus using ultrasonic wave detection for flaw analysis and repair
JP2008026270A (en) * 2006-07-25 2008-02-07 Toshiba Corp Defect detector and defect detecting method
JP2008203185A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Toshiba Corp Device for detecting surface deterioration, and method therefor
JP2009160658A (en) * 2009-04-06 2009-07-23 Toshiba Corp Laser beam irradiation device
JP2011064697A (en) * 2010-11-22 2011-03-31 Toshiba Corp Laser ultrasonic inspection apparatus
WO2012114695A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-30 富士フイルム株式会社 Photoacoustic image generation device
JP5715234B2 (en) * 2011-02-28 2015-05-07 東芝三菱電機産業システム株式会社 Metal material characteristic measuring device
CN103403537A (en) * 2011-02-28 2013-11-20 东芝三菱电机产业***株式会社 Apparatus for measuring characteristics of metal material
CN103403537B (en) * 2011-02-28 2016-07-27 东芝三菱电机产业***株式会社 The characteristic detecting apparatus of metal material
US9470623B2 (en) 2011-02-28 2016-10-18 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Property measurement system for metal material
WO2012117493A1 (en) * 2011-02-28 2012-09-07 東芝三菱電機産業システム株式会社 Apparatus for measuring characteristics of metal material
WO2016084217A1 (en) * 2014-11-28 2016-06-02 オリンパス株式会社 Photoacoustic microscope and photoacoustic signal detection method
JPWO2016084217A1 (en) * 2014-11-28 2017-09-07 オリンパス株式会社 Photoacoustic microscope and photoacoustic signal detection method
US10429353B2 (en) 2014-11-28 2019-10-01 Olympus Corporation Photoacoustic microscope and photoacoustic signal detection method

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