JP4728714B2

JP4728714B2 - Laser ultrasonic inspection apparatus and system including the same

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Publication number: JP4728714B2
Application number: JP2005199465A
Authority: JP
Inventors: 陽露木; 誠落合; 英彦黒田; 崇広三浦; 健太郎土橋; 深長方; 昌弘吉田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-07-07
Also published as: JP2007017297A

Description

本発明は、検査対象に非接触でレーザを照射し、超音波の表面波を励起させるレーザ超音波検査装置およびこれを備えたシステムに関する。 The present invention relates to a laser ultrasonic inspection apparatus that irradiates an inspection target with a laser in a non-contact manner and excites an ultrasonic surface wave, and a system including the same.

超音波を用いた検査対象表面の欠陥検査手法としては、図１２に示す超音波探傷法が従来から知られている。この従来の手法は、まず、検査対象１に対して送信側カプラント２ａを介して圧電素子を有する送信側表面波探触子３ａを接触させる。この状態で送信器４から電気信号を送信側表面波探触子３ａに印加し、この表面波探触子３ａから検査対象１中に超音波を送波し、表面波５を送信する。 As a defect inspection method for an inspection target surface using ultrasonic waves, an ultrasonic flaw detection method shown in FIG. 12 has been conventionally known. In this conventional method, first, a transmission-side surface wave probe 3 a having a piezoelectric element is brought into contact with an inspection object 1 via a transmission-side coplant 2 a. In this state, an electrical signal is applied from the transmitter 4 to the transmission-side surface wave probe 3 a, an ultrasonic wave is transmitted from the surface wave probe 3 a into the inspection object 1, and the surface wave 5 is transmitted.

すると、この表面波５が検査対象１の表面を伝播し、受信側カップラント２ｂを介して圧電素子を有する受信側表面波探触子３ｂに到達する。この到達信号は受信側表面波探触子３ｂで受信され、圧電素子によって電気信号に変換されて欠陥検出部６に入力される。欠陥検出部６には送信器４からの送信信号も入力されており、この送信信号の送信時刻と受信信号の受信時刻の差Δｔ、つまり検査対象１の表面を表面波５が伝播した時間が計測される。 Then, the surface wave 5 propagates on the surface of the inspection object 1 and reaches the reception-side surface wave probe 3b having a piezoelectric element via the reception-side coupling agent 2b. This arrival signal is received by the reception-side surface wave probe 3b, converted into an electric signal by the piezoelectric element, and input to the defect detection unit 6. The defect detection unit 6 also receives a transmission signal from the transmitter 4. The difference Δt between the transmission time of the transmission signal and the reception time of the reception signal, that is, the time that the surface wave 5 propagates through the surface of the inspection object 1. It is measured.

ここで予め送信側と受信側の表面波探触子３ａ，３ｂ同士の間隔Ｌと表面波５の音速ｖｓが既知とすると、これらはＬ＝ｖｓ・Δｔという関係にある。ここで検査対象１の表面に開口を無視し得る深さＤなる欠陥７が存在していたとすると、表面波５の一部５ａは欠陥面を回り込み、その結果、伝播時間ΔｔＤは欠陥がない場合の伝播時間Δｔと比べて長くなる。 Here, if the distance L between the surface wave probes 3a and 3b on the transmission side and the reception side and the sound velocity vs of the surface wave 5 are known in advance, they have a relationship of L = vs · Δt. Here, if there is a defect 7 having a depth D at which the opening can be ignored on the surface of the inspection object 1, a part 5a of the surface wave 5 goes around the defect surface, and as a result, the propagation time ΔtD has no defect. Becomes longer than the propagation time Δt.

したがって、この伝播時間ΔｔＤを計測すれば、本来計測されるべき伝播時間Ｌ／ｖｓとΔｔＤとの比較から欠陥７の有無が検出され、かつＤ＝（ｖｓ・ΔｔＤ−Ｌ）／２の関係から欠陥の深さＤが算出できる。 Therefore, if this propagation time ΔtD is measured, the presence / absence of the defect 7 is detected from a comparison between the propagation time L / vs to be originally measured and ΔtD, and D = (vs · ΔtD−L) / 2. Defect depth D can be calculated.

図１３は超音波を用いた表面検査の第２の従来手法を示している。この手法は、送受信兼用の表面波探触子３から検査対象１中にカップラント２を介して送信された表面波５に基づく欠陥７の開口端部および底部における欠陥波８ａおよび８ｂを再び表面波探触子３で受信するものである。本手法においては、欠陥波８ａの表面波探触子３への到達時刻Δｔａと欠陥波８ｂの表面波探触子３への到達時刻Δｔｂは、既知の表面波音速ｖｓを用いて２Ｄ＝ｖｓ・（Δｔａ−Δｔｂ）なる関係にあることから、欠陥検出部６でΔｔａとΔｔｂを計測することによって欠陥の深さＤを求めることができる。 FIG. 13 shows a second conventional technique for surface inspection using ultrasonic waves. In this method, the defect waves 8a and 8b at the opening end and bottom of the defect 7 based on the surface wave 5 transmitted from the surface wave probe 3 for transmission / reception into the inspection object 1 through the coupling 2 are surfaced again. The signal is received by the wave probe 3. In this method, the arrival time Δta of the defect wave 8a to the surface wave probe 3 and the arrival time Δtb of the defect wave 8b to the surface wave probe 3 are 2D = vs using a known surface wave sound velocity vs. Since the relationship is (Δta−Δtb), the defect depth D can be obtained by measuring Δta and Δtb by the defect detection unit 6.

一方、近年では、表面波探触子３およびカップラント２を用いずに、レーザ光による表面波５の送受信で代替する手法も提案されている。このレーザ光を用いた非接触の表面波送信手法とは、短パルス高エネルギーのレーザ光をある検査対象に照射すると、そのレーザ光照射点付近にレーザエネルギーの吸収による熱応力あるいは気化（アブレーション）圧縮力が発生し、その作用による歪みが表面波となって対象中を伝播するという現象を利用したものである（例えば非特許文献１参照）。 On the other hand, in recent years, a method has been proposed in which the surface wave probe 3 and the coupler 2 are not used, but the surface wave 5 is transmitted / received by laser light. This non-contact surface wave transmission method using laser light means that when a short pulse high energy laser light is irradiated to an inspection object, thermal stress or vaporization (ablation) due to absorption of laser energy near the laser light irradiation point This utilizes a phenomenon in which a compressive force is generated and distortion caused by the action of the compressive force is propagated through the object as a surface wave (see, for example, Non-Patent Document 1).

またレーザ光を用いた他の非接触の表面波受信手法とは、検査対象１にレーザ光を照射し、その反射光を受光することにより、表面波が検査対象表面に励起する微小振動を、レーザ光の進行方向の変化（偏向）や反射光の位相差、周波数遷移量などから計測するものである（例えば非特許文献２参照）。
J.D.Aussel(“Generation Acoustic Waves by Laser: Theoretical and Experimental Study of the Emission Source, ”Ultrasonics,vol.24(1988),246-255) C.Chenu(“Defect Detection by Surface Acoustic Waves Generated by a Multiple Beam Laser, ” Proc. of IEEE Ultrasonics Symposium(1995)821-824) Further, another non-contact surface wave receiving method using laser light is a method of irradiating the inspection object 1 with laser light and receiving the reflected light, thereby generating minute vibrations that the surface wave excites on the inspection object surface. It is measured from a change (deflection) in the traveling direction of laser light, a phase difference of reflected light, a frequency transition amount, and the like (for example, see Non-Patent Document 2).
JDAussel (“Generation Acoustic Waves by Laser: Theoretical and Experimental Study of the Emission Source,” Ultrasonics, vol. 24 (1988), 246-255) C. Chenu (“Defect Detection by Surface Acoustic Waves Generated by a Multiple Beam Laser,” Proc. Of IEEE Ultrasonics Symposium (1995) 821-824)

しかしながら、上記従来の超音波探傷方法では、検査対象に表面波探触子３，３ａ，３ｂを設置する際にはカプラント２，２ａ，２ｂの塗布が必要であり、これは作業工程の増加につながる。また検査対象１が小型の場合や狭隘部にある場合には表面波探触子３，３ａ，３ｂを設置することが困難である。 However, in the conventional ultrasonic flaw detection method described above, when the surface wave probes 3, 3a, 3b are installed on the inspection object, it is necessary to apply the coplants 2, 2a, 2b, which increases the number of work steps. Connected. When the inspection object 1 is small or in a narrow part, it is difficult to install the surface wave probes 3, 3a, 3b.

また、従来のレーザ光を用いた非接触探傷方法では、より詳細なデータを取得するためや分解能を上げる探傷のためにデータ取得時間が長大になるという課題がある。このために、取得データを記録するための記憶媒体の容量や欠陥部検出解析時間が増大し、大量のデータの中から必要な個所だけ抽出するという煩雑な作業が必要であるという課題がある。 Further, the conventional non-contact flaw detection method using laser light has a problem that the data acquisition time becomes long for acquiring more detailed data or for flaw detection for increasing the resolution. For this reason, there is a problem that the capacity of the storage medium for recording the acquired data and the defect detection analysis time increase, and a complicated operation of extracting only necessary portions from a large amount of data is required.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、検査対象の欠陥の検出のために欠陥検出手段に入力されるデータを選択的に減少させ、そのデータを記録する記憶容量やデータ解析時間の減少を図ったレーザ超音波検査装置およびこれを備えたシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to selectively reduce the data input to the defect detection means for detecting the defect to be inspected, and to store the data. It is an object of the present invention to provide a laser ultrasonic inspection apparatus and a system including the laser ultrasonic inspection apparatus that reduce the capacity and data analysis time.

請求項１に係る発明は、検査対象に送信用パルスレーザ光を照射して表面波を励起させる表面波送信手段と、この表面波送信手段のレーザ光照射位置に対して既知の距離離間した位置にて前記検査対象に受信用レーザ光を照射する一方、前記受信用レーザ光の反射光を受光することにより、前記検査対象に欠陥部があったときに、この欠陥部で発生する欠陥波を含む表面波を検出する表面波受信手段と、前記表面波受信手段からの表面波検出信号を前記表面波送信手段の各送信用パルスレーザ光の出力信号と同期した時刻から、前記送信用パルスレーザ光の送信開始の間隔よりも短い所定時間記録し、この表面波検出信号に基づいて前記欠陥部を検出する欠陥検出手段と、前記表面波送信手段と前記表面波受信手段の両レーザ光照射位置を、前記所定間隔で保持した状態で前記検査対象の表面上を走査させ、その走査位置信号を前記欠陥検出手段に与えて欠陥位置を同定させる走査装置と、前記表面波送信手段から前記検査対象へ照射される前記照射光路を開閉するシャッター装置と、前記走査装置、前記シャッター装置、前記表面波送信手段、前記表面波受信手段および前記信号記録手段に、これらの動作を同期させる同期信号を与えるクロックと、前記シャッター装置による前記レーザ光路を開く開動作と、前記信号記録手段による信号記録動作と、前記表面波送信手段のレーザ光発振よりも所定時間遅延させる遅延手段とを具備し、前記受信用レーザ光がパルスレーザ光であり、前記受信用レーザ光のパルスは前記送信レーザ光のパルスよりも早く照射が開始され遅く照射が終了するよう前記クロックの前記同期信号に対して遅延され、前記信号記録動作は前記受信用レーザ光の照射の終了に同期して終了することを特徴とするレーザ超音波検査装置である。 The invention according to claim 1 is a surface wave transmitting unit that excites a surface wave by irradiating a pulse laser beam for transmission to an inspection object, and a position that is a known distance away from a laser beam irradiation position of the surface wave transmitting unit. While irradiating the inspection target with the receiving laser beam, and receiving the reflected light of the receiving laser beam, when the inspection target has a defective portion, a defect wave generated at the defective portion is detected. A surface wave receiving means for detecting a surface wave including the surface wave detection signal from the time when the surface wave detection signal from the surface wave receiving means is synchronized with an output signal of each transmission pulse laser beam of the surface wave transmitting means. Defect detecting means for recording for a predetermined time shorter than the light transmission start interval and detecting the defect portion based on the surface wave detection signal, and both laser light irradiation positions of the surface wave transmitting means and the surface wave receiving means The A scanning device that scans the surface of the inspection object in a state of being held at the predetermined interval and applies the scanning position signal to the defect detection means to identify the defect position, and irradiation from the surface wave transmission means to the inspection object A shutter device that opens and closes the irradiation light path, and a clock that provides a synchronization signal for synchronizing the operations to the scanning device, the shutter device, the surface wave transmission unit, the surface wave reception unit, and the signal recording unit. The receiving laser comprising: an opening operation for opening the laser light path by the shutter device; a signal recording operation by the signal recording means; and a delay means for delaying a predetermined time from the laser light oscillation of the surface wave transmitting means. The light is pulsed laser light, and the pulse of the laser beam for reception starts and the irradiation of the pulse of the laser beam for reception starts earlier than the pulse of the laser beam for transmission. Ryosuru is delayed relative to the synchronizing signal of the clock as the signal recording operation is a laser ultrasonic inspection apparatus characterized by ends in synchronization with the completion of the irradiation of the received laser beam.

請求項７に係る発明は、請求項４〜６のいずれか１項記載のレーザ超音波検査装置と、このレーザ超音波検査装置を収容するコンテナと、このコンテナ内の温度を制御する温度制御装置と、具備していることを特徴とするレーザ超音波検査システムである。 The invention according to claim 7 is the laser ultrasonic inspection apparatus according to any one of claims 4 to 6 , a container that accommodates the laser ultrasonic inspection apparatus, and a temperature control device that controls the temperature in the container. And a laser ultrasonic inspection system.

本発明によれば、欠陥検出手段が、検査対象への送信用パルスレーザ光の照射開始時から、その送信用パルスレーザ光の送信開始の間隔よりも短い所定時間だけ、表面波信号を記録し、欠陥を検出するので、この表面波信号の記録時間の短縮を図ることができる。このために、表面波信号を記録する記憶媒体の容量の減少と欠陥解析ないし検出時間の短縮を図ることができる。 According to the present invention, the defect detection means records the surface wave signal for a predetermined time shorter than the transmission start interval of the transmission pulse laser beam from the start of the transmission of the transmission pulse laser beam to the inspection object. Since the defect is detected, the recording time of the surface wave signal can be shortened. For this reason, it is possible to reduce the capacity of the storage medium for recording the surface wave signal and reduce the defect analysis or detection time.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part in an accompanying drawing.

（実施形態１）
図１は本発明の第１実施形態に係るレーザ超音波検査装置１０の全体構成を示す機能ブロック図である。このレーザ超音波検査装置１０は、検査対象１１に送信用レーザ光を照射して超音波の表面波を励起させる表面波送信手段の一例である変調光源１２、表面波受信手段の一例である表面波検出装置１３、欠陥検出手段の一例である欠陥検出装置１４、走査装置１５を具備している。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a functional block diagram showing the overall configuration of a laser ultrasonic inspection apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. The laser ultrasonic inspection apparatus 10 includes a modulated light source 12 that is an example of a surface wave transmitting unit that irradiates an inspection target 11 with a transmission laser beam and excites an ultrasonic surface wave, and a surface that is an example of a surface wave receiving unit. A wave detection device 13, a defect detection device 14 that is an example of a defect detection means, and a scanning device 15 are provided.

変調光源１２は、トリガパルスＴrｇによりパルス状に変調した所定周波数のパルスレーザ光１６を発振するものであり、このパルスレーザ光１６を検査対象１１の表面上の所要位置Ｅに照射するために導光する照射用光学系１７と、フォーカスするためのレンズ系１８とを備えている。 The modulation light source 12 oscillates a pulse laser beam 16 having a predetermined frequency modulated in a pulse shape by the trigger pulse Trg, and is guided to irradiate the pulse laser beam 16 to a required position E on the surface of the inspection object 11. An illumination optical system 17 for emitting light and a lens system 18 for focusing are provided.

すなわち、変調光源１２は、レーザ光１６を検査対象１１の表面に照射することにより、超音波の表面波１９を励起させる表面波送信手段として構成されている。 That is, the modulated light source 12 is configured as a surface wave transmitting unit that excites the surface wave 19 of the ultrasonic wave by irradiating the surface of the inspection object 11 with the laser light 16.

表面波検出装置１３は、上記レーザ光１６の照射位置Ｅから既知の所定距離Ｌ離れた検査対象１１の表面上の受信点Ｍに、レーザ光２０を光学系２１を介して照射する一方、この受信点Ｍで反射した反射光を受光し、レーザ光の進行方向の変化（偏向）や反射光の位相差、周波数遷移量等に基づいて表面波１９を検出するものである。 The surface wave detection device 13 irradiates the receiving point M on the surface of the inspection object 11 that is a predetermined predetermined distance L away from the irradiation position E of the laser beam 16 with the laser beam 20 via the optical system 21. The reflected light reflected at the receiving point M is received, and the surface wave 19 is detected based on the change (deflection) of the traveling direction of the laser light, the phase difference of the reflected light, the frequency transition amount, and the like.

また、表面検出装置１３は、表面波１９と共に欠陥波２２ａ，２２ｂを検出する。欠陥波２２ａ，２２ｂは表面波１９が表面開口の欠陥部２３に到達すると、この欠陥部２３の開口部と底部のエッジ部で欠陥波２２ａ，２２ｂがそれぞれ発生し、受信点Ｍで表面波検出装置１３により検出されたときに、表面波検出信号ｓｉｇに含まれて出力信号として出力される。 Further, the surface detection device 13 detects the defect waves 22 a and 22 b together with the surface wave 19. When the surface wave 19 reaches the defect portion 23 of the surface opening, the defect waves 22a and 22b are generated at the opening portion and the bottom edge portion of the defect portion 23, respectively. When detected by the device 13, it is included in the surface wave detection signal sig and output as an output signal.

走査装置１５は、変調光源１２からのレーザ光１６が照射される照射点Ｅを、受信点Ｍとの間で既知の所定距離Ｌを置いた状態でＸ−Ｙ方向に検査対象１１ａ表面を走査するものである。 The scanning device 15 scans the surface of the inspection object 11a in the XY direction with the irradiation point E irradiated with the laser light 16 from the modulation light source 12 being placed at a known predetermined distance L from the reception point M. To do.

欠陥検出装置１４は、信号記録装置１４ａ、欠陥検知装置１４ｂおよび欠陥同定装置１４ｃを具備しており、変調光源１２からのトリガパルスＴｒｇにより同期して動作するようになっている。表面波検出装置１３により検出された表面波検出信号と欠陥波検出信号の少なくとも一方を出力信号ｓｉｇとして受けて記録するものである。 The defect detection device 14 includes a signal recording device 14a, a defect detection device 14b, and a defect identification device 14c, and operates in synchronization with a trigger pulse Trg from the modulated light source 12. At least one of the surface wave detection signal and the defect wave detection signal detected by the surface wave detection device 13 is received and recorded as an output signal sig.

欠陥検知装置１４ｂは、信号記録装置１４ａを介して表面波検出装置１３からの出力信号ｓｉｇを受け、この出力信号ｓｉｇ中に欠陥波２２ａ，２２ｂが含まれていることを検出したときに、欠陥部２３があることを検出するものである。 When the defect detection device 14b receives the output signal sig from the surface wave detection device 13 via the signal recording device 14a and detects that the output signal sig includes the defect waves 22a and 22b, the defect detection device 14b The presence of the unit 23 is detected.

欠陥同定装置１４ｃは信号記録装置１４ａを介して表面波検出装置１３からの出力信号ｓｉｇを受け、この出力信号ｓｉｇ中に欠陥波２２ａ，２２ｂが含まれているときに、欠陥部２３の位置と深さを同定するものである。 The defect identification device 14c receives the output signal sig from the surface wave detection device 13 via the signal recording device 14a, and when the output signal sig includes the defect waves 22a and 22b, the position of the defect portion 23 and The depth is identified.

すなわち、欠陥検出装置１４は、表面波１９の未知の音速Ｖｓを、送信点Ｅから受信点Ｍまでの距離Ｌが既知であるから、トリガ信号Ｔｒｇが示す表面波１９の発振時刻Ｔｏを基準とし、表面波検出装置１３により表面波が受信されるまでの時刻Ｔ１を用いてＶｓ＝Ｌ／Ｔ１から算出する。 That is, since the distance L from the transmission point E to the reception point M is known, the defect detection device 14 uses the oscillation speed To of the surface wave 19 indicated by the trigger signal Trg as a reference. The time T1 until the surface wave is received by the surface wave detector 13 is calculated from Vs = L / T1.

また、欠陥検出装置１４は、欠陥波２２ａ，２２ｂが受信点Ｍまでにそれぞれ到達する時間差Ｔｄは、表面波１９が欠陥部２３の深さ方向に伝播する時間であるので、欠陥部２３の深さＤは、Ｄ＝Ｌ・Ｔ１から求める。すなわち、予め表面波１９の音速Ｖｓを知ること無しに欠陥深さＤを求める。 In the defect detection device 14, the time difference Td at which the defect waves 22 a and 22 b reach the reception point M is the time for the surface wave 19 to propagate in the depth direction of the defect portion 23. The length D is obtained from D = L · T1. That is, the defect depth D is obtained without knowing the sound velocity Vs of the surface wave 19 in advance.

さらに、欠陥波２２ａ，２２ｂの伝播時間Ｔ３を用いることにより、Ｌｄ＝Ｌ・Ｔ３／Ｔ１の関係から、送信点Ｅから欠陥部２３の存在位置までの距離Ｌｄを求め、未知の欠陥位置を求めることができる。 Further, by using the propagation time T3 of the defect waves 22a and 22b, the distance Ld from the transmission point E to the existence position of the defect portion 23 is obtained from the relationship Ld = L · T3 / T1, and the unknown defect position is obtained. be able to.

次に、このレーザ超音波検査装置１０の作用を説明する。 Next, the operation of the laser ultrasonic inspection apparatus 10 will be described.

まず、変調光源１２ではトリガパルスＴｒｇによりパルス状に変調されたレーザ光１６が発振され、照射用光学系１７により導光され、かつレンズ系１８によりフォーカスされて、検査対象１１の表面上の送信点Ｅに照射される。 First, the modulated light source 12 oscillates a laser beam 16 modulated in a pulse shape by the trigger pulse Trg, is guided by the irradiation optical system 17, is focused by the lens system 18, and is transmitted on the surface of the inspection object 11. The point E is irradiated.

このために、送信点Ｅでは超音波の表面波１９が励起され、検査対象１１の表面を伝播し、受信点Ｍに到達する。 Therefore, an ultrasonic surface wave 19 is excited at the transmission point E, propagates through the surface of the inspection object 11, and reaches the reception point M.

この受信点Ｍでは、表面波検出装置１３から発振されたレーザ光２０が照射用光学系２１を介して照射される一方、その反射光が表面波検出装置１３により受光され、このときに表面波１９が検出される。 At the reception point M, the laser light 20 oscillated from the surface wave detection device 13 is irradiated through the irradiation optical system 21, while the reflected light is received by the surface wave detection device 13, and at this time, the surface wave 19 is detected.

さらに、表面波１９は受信点Ｍを通過して伝播し、欠陥部２３に到達し、欠陥部２３の開口部と底部のエッジ部で欠陥波２２ａ，２２ｂが発生する。 Further, the surface wave 19 propagates through the reception point M and reaches the defect portion 23, and defect waves 22 a and 22 b are generated at the opening portion and the bottom edge portion of the defect portion 23.

これら欠陥波２２ａ，２２ｂは再び受信点Ｍに到達して表面波検出装置１３により検出され、出力信号ｓｉｇとして欠陥検出装置１４の信号記録装置１４ａに与えられる。 These defect waves 22a and 22b arrive at the reception point M again, are detected by the surface wave detection device 13, and are given to the signal recording device 14a of the defect detection device 14 as an output signal sig.

信号記録装置１４ａには変調光源１２からのトリガ信号Ｔｒｇが入力され、この変調光源１２の送信用レーザ光の各発振と同期した時刻から、前記送信用パルスレーザ光の送信開始の間隔よりも短い所定時間のみ、例えば後述する図３に示すように送信用パルスレーザ光の各発振と同期した時刻から検査対象１１に受信用レーザ光が照射されている時間検出信号ｓｉｇをそれぞれ記録する一方、この検出信号ｓｉｇを欠陥検知装置１４ｂと欠陥同定装置１４ｃとにそれぞれ与える。 The trigger signal Trg from the modulation light source 12 is input to the signal recording device 14a, and is shorter than the transmission start interval of the transmission pulse laser light from the time synchronized with each oscillation of the transmission laser light of the modulation light source 12. For example, as shown in FIG. 3 to be described later, a time detection signal sig for irradiating the receiving laser beam to the inspection object 11 from a time synchronized with each oscillation of the transmitting pulse laser beam is recorded. The detection signal sig is given to the defect detection device 14b and the defect identification device 14c, respectively.

このために、欠陥検知装置１４ｂは欠陥部２３の有無を検出し、その結果を信号記録装置１４ａに与えて記録させる。また、欠陥同定装置１４ｃは表面波１９の速度校正機能を備えており、表面波信号や欠陥波信号の時間差から表面波１９の正確な音速と経路上の欠陥部２３の位置と深さＤを検出し、その検出結果を信号記録装置１４ａに与えて記録させる。 For this purpose, the defect detection device 14b detects the presence or absence of the defect portion 23, and gives the result to the signal recording device 14a for recording. Further, the defect identification device 14c has a function of calibrating the velocity of the surface wave 19, and based on the time difference between the surface wave signal and the defect wave signal, the accurate sound velocity of the surface wave 19 and the position and depth D of the defect portion 23 on the path are obtained. The detection result is given to the signal recording device 14a for recording.

したがって、このレーザ超音波検査装置１０によれば、変調光源１２のパルス状送信用レーザ光の発振と信号記録装置１４ａによる検出信号ｓｉｇの取込みタイミングを同期させているので、変調光源１２のパルス状送信用レーザ光１６の各発振時から、前記送信用パルスレーザ光の送信開始の間隔よりも短い所定期間だけ、例えば後述する図３に示すように送信用レーザ光の各発振と同期した時刻から検査対象１１に受信用レーザ光が照射されている時間のみ表面波検出装置１３からの検出（出力）信号ｓｉｇを信号記録装置１４ａにより記録すればよいので、この検出信号ｓｉｇの記録量を減少させることができる。 Therefore, according to the laser ultrasonic inspection apparatus 10, the pulsed transmission of the modulated light source 12 is synchronized with the oscillation of the pulsed transmission laser light of the modulated light source 12 and the timing of capturing the detection signal sig by the signal recording device 14a. From the time of each oscillation of the transmission laser beam 16, for a predetermined period shorter than the transmission start interval of the transmission pulse laser beam , for example, from the time synchronized with each oscillation of the transmission laser beam as shown in FIG. The detection (output) signal sig from the surface wave detection device 13 only needs to be recorded by the signal recording device 14a only during the time when the inspection target 11 is irradiated with the receiving laser beam, so that the recording amount of the detection signal sig is reduced. be able to.

このために、この検出信号ｓｉｇを記録する信号記録装置１４ａの記憶媒体の記録容量の減少を図ることができるうえに、この検出信号ｓｉｇから欠陥部２３の有無や位置、深さを検出する欠陥検知装置１４ｂと欠陥同定装置１４ｃによる欠陥部２３の検出ないし解析時間の短縮を図ることができる。 For this reason, the recording capacity of the recording medium of the signal recording device 14a for recording the detection signal sig can be reduced, and a defect for detecting the presence / absence, position, and depth of the defect portion 23 from the detection signal sig. The detection or analysis time of the defect portion 23 by the detection device 14b and the defect identification device 14c can be reduced.

また、信号記録装置１４ａによる表面波や欠陥波等のデータの記録量の減少を図ることができるので、その分、これらデータの記録量を増大させて欠陥部検出精度の向上を図ることができる。 Further, since the recording amount of data such as surface waves and defect waves by the signal recording device 14a can be reduced, the recording amount of these data can be increased correspondingly to improve the defect portion detection accuracy. .

（実施形態２）
図２は本発明の第２の実施形態に係るレーザ超音波検査装置１０Ａの構成を示す機能ブロック図、図３はこのレーザ超音波検査装置１０Ａの主要部の動作のタイミングチャートである。 (Embodiment 2)
FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of a laser ultrasonic inspection apparatus 10A according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a timing chart of operations of main parts of the laser ultrasonic inspection apparatus 10A.

レーザ超音波検査装置１０Ａは、前記第１の実施形態に係るレーザ超音波検査装置１０に、シャッター装置２４、マスタークロック２５と遅延発生装置２６を設けた点に主な特徴がある。 The laser ultrasonic inspection apparatus 10A is mainly characterized in that the laser ultrasonic inspection apparatus 10 according to the first embodiment is provided with a shutter device 24, a master clock 25, and a delay generation device 26.

シャッター装置２４は、変調光源１２から出力される送信用レーザ光１６が検査対象１１の表面の送信点Ｅに照射されるレーザ光照光路の途中に介装されて、このレーザ光照射光路を開閉することにより、レーザ光１６の検査対象１１への照射をＯＮ−ＯＦＦ制御するものである。 The shutter device 24 is interposed in the middle of the laser light illumination path in which the transmission laser light 16 output from the modulation light source 12 is irradiated to the transmission point E on the surface of the inspection object 11, and opens and closes this laser light irradiation optical path. Thus, the irradiation of the inspection target 11 with the laser beam 16 is controlled on and off.

マスタークロック２５はクロック信号（同期信号）を変調光源１２、シャッター装置２４、表面波検出装置１３、欠陥検出装置１４へそれぞれ与えて、これらの動作を同期させるものである。 The master clock 25 supplies a clock signal (synchronization signal) to the modulation light source 12, the shutter device 24, the surface wave detection device 13, and the defect detection device 14 to synchronize their operations.

図３に示すように遅延発生装置２５はシャッター装置２４のシャッターの開動作をクロック信号に対して所要数（所定時間）遅延させるものであり、変調光源１２から出力される送信レーザ光１６の出力が安定してからシャッターを開放させるものである。 As shown in FIG. 3, the delay generating device 25 delays the shutter opening operation of the shutter device 24 by a required number (predetermined time) with respect to the clock signal, and outputs the transmission laser light 16 output from the modulation light source 12. The shutter is opened after the is stabilized.

したがって、図３に示すようにこのレーザ超音波検査装置１０Ａによれば、変調光源１２の送信用レーザ光１６の発振が開始されても、その発振開始から所定の遅延時間経過前では、シャッター装置２４によりレーザ光照射光路が閉じているので、送信用レーザ光１６が検査対象１１に照射されず、待機する。 Therefore, according to this laser ultrasonic inspection apparatus 10A as shown in FIG. 3, even if the oscillation of the transmission laser beam 16 of the modulation light source 12 is started, the shutter apparatus is used before a predetermined delay time elapses from the start of the oscillation. Since the laser beam irradiation optical path is closed by 24, the inspection target 11 is not irradiated with the transmission laser beam 16 and waits.

そして、遅延時間経過後は、変調光源１２の送信用レーザ光１６の発振が安定するので、シャッター装置２４がレーザ光照射光路を開く。このために、送信用レーザ光１６が検査対象１１の送信点Ｅに照射される。 Then, after the delay time has elapsed, the oscillation of the transmission laser beam 16 of the modulation light source 12 is stabilized, so that the shutter device 24 opens the laser beam irradiation optical path. For this purpose, the transmission laser beam 16 is applied to the transmission point E of the inspection object 11.

この送信点Ｅに照射される送信用レーザ光１６の発振に同期して発振する受信用レーザ光２０が受信点Ｍに照射される。また、この受信用レーザ光２０の受信点Ｍへの照射に同期して信号記録装置１４ａによる表面波信号や欠陥波信号等のデータの取込みが開始され、所定時間記録される。また、このデータ記録時には図３に示すように、走査装置１５の走査位置信号が信号記録装置１４ａに与えられて記録される。 The receiving point M is irradiated with the receiving laser beam 20 that oscillates in synchronization with the oscillation of the transmitting laser beam 16 irradiated to the transmitting point E. Further, in synchronization with the irradiation of the receiving laser beam 20 to the receiving point M, the signal recording device 14a starts taking in data such as a surface wave signal and a defect wave signal, and is recorded for a predetermined time. At the time of this data recording, as shown in FIG. 3, the scanning position signal of the scanning device 15 is given to the signal recording device 14a and recorded.

すなわち、信号記録装置１４ａは、シャッター装置２４のシャッターが開くのとほぼ同時にデータ収録を開始する。一部の信号は、クロック信号発生開始直後は不安定なため、微少時間遅らせて数値が安定してからデータを取得する。データ収録に関しては、検査に用いているセンサ情報、レーザ照射位置情報、レーザ状態信号、超音波信号、他の機器から送られてくる状態信号、その他必要な詳細なデータをアナログからデジタルに変換（ＡＤ変換）またはＬＡＮなどのネットワーク経由で取得して保存する。ＡＤ変換装置としては汎用のＰＣＩボードが適用可能で、高速ＡＤ変換装置としては例えばＰＸＩモジュールを用いた装置が適用可能である。 That is, the signal recording device 14a starts data recording almost simultaneously with the opening of the shutter of the shutter device 24. Since some signals are unstable immediately after the start of the clock signal generation, the data is acquired after the numerical values are stabilized by delaying a slight time. Regarding data recording, sensor information used for inspection, laser irradiation position information, laser status signal, ultrasonic signal, status signal sent from other equipment, and other necessary detailed data are converted from analog to digital ( (A / D conversion) or via a network such as a LAN. A general-purpose PCI board can be applied as the AD converter, and an apparatus using a PXI module can be applied as the high-speed AD converter, for example.

したがって、このレーザ超音波検査装置１０Ａによれば、送信用レーザ光を、その発振が安定してから検査対象１１に照射させるので、欠陥検出装置１４による欠陥部２３の検出精度を向上させることができる。さらに、この欠陥検出装置１４には走査装置１５から走査位置信号が与えられるので、この欠陥検出装置１４による欠陥位置検出精度のさらなる向上を図ることができる。 Therefore, according to the laser ultrasonic inspection apparatus 10A, the transmission laser light is irradiated to the inspection object 11 after the oscillation is stabilized, so that the detection accuracy of the defect portion 23 by the defect detection apparatus 14 can be improved. it can. Furthermore, since the defect detection device 14 is given a scanning position signal from the scanning device 15, the defect detection accuracy by the defect detection device 14 can be further improved.

また、送信用レーザ光１６の検出対象１１への照射に同期して信号記録装置１４ａ表面波や欠陥波の信号等のデータを所定時間だけ記録し、送信用レーザ光１６が検査対象１１へ照射されていない期間は記録しないので、その記録量を減少させることができる。このために、これらデータを記録する記憶媒体の容量と記録時間を減少させることができる。 Further, in synchronization with the irradiation of the transmission laser beam 16 to the detection target 11, data such as a signal recording device 14 a surface wave and a defect wave signal is recorded for a predetermined time, and the transmission laser beam 16 is irradiated to the inspection target 11. Since recording is not performed during a period when the recording is not performed, the recording amount can be reduced. For this reason, the capacity and recording time of the storage medium for recording these data can be reduced.

さらに、データ記録量の減少分だけ、逆に必要なデータ記録量と記録時間の増大を図ることにより、信号記録精度と欠陥検出精度の向上を図ることができる。 Furthermore, by increasing the necessary data recording amount and recording time by the decrease of the data recording amount, it is possible to improve the signal recording accuracy and the defect detection accuracy.

（実施形態３）
図４は本発明の第３の実施形態に係る信号記録装置１４ａの表示画面２７の要部拡大正面図である。この表示画面２７は、マルチウインドウに形成され、例えば、その図４中左半分側に、時間波形表示ウインドウ２７ａ、トレンド表示ウインドウ２７ｂ、主要パラメータ表示ウインドウ２７ｃを配設し、右半分側に、ステータス表示ウインドウ２７ｄ、他機器情報表示ウインドウ２７ｅ、運転状態表示ウインドウ２７ｆ、走査装置１５の運転を操作する操作ボタン表示ウインドウ２７ｇを表示している。 (Embodiment 3)
FIG. 4 is an enlarged front view of the main part of the display screen 27 of the signal recording device 14a according to the third embodiment of the present invention. The display screen 27 is formed in a multi-window. For example, a time waveform display window 27a, a trend display window 27b, and a main parameter display window 27c are arranged on the left half side in FIG. A display window 27d, another device information display window 27e, an operation state display window 27f, and an operation button display window 27g for operating the scanning device 15 are displayed.

時間波形表示ウインドウ２７ａは表面波検出装置１３から信号記録装置１４ａに入力される表面波１９と欠陥波２２ａ，２２ｂの各検出信号の時間波形を、パルス状送信用レーザ光１６の検査対象１１への照射毎に、所定時間だけ順次表示する小ウインドウである。 The time waveform display window 27 a displays the time waveforms of the detection signals of the surface wave 19 and the defect waves 22 a and 22 b input from the surface wave detection device 13 to the signal recording device 14 a to the inspection object 11 of the pulsed transmission laser beam 16. It is a small window that sequentially displays for a predetermined time each time.

トレンド表示ウインドウ２７ｂは、信号記録装置１４ａに入力された表面波１９や欠陥波２２ａ，２２ｂの所要数を時系列に並べて所定時間表示し、これら表面波１９や欠陥波２２ａ，２２ｂのトレンドを表示する小ウインドウである。 The trend display window 27b displays the required number of surface waves 19 and defect waves 22a and 22b input to the signal recording device 14a in a time series and displays them for a predetermined time, and displays the trends of these surface waves 19 and defect waves 22a and 22b. It is a small window.

主要パラメータ表示ウインドウ２７ｃは、パルス状の送信用レーザ光１６と受信用レーザ光２０の各拡幅を示す波形や、受信用レーザ光２０の検査対象１１への照明と、シャッター装置２４の開動作のタイミングのずれ等主要パラメータのトレンドを表示するウインドウである。 The main parameter display window 27c is a waveform indicating each widening of the pulsed transmission laser beam 16 and the reception laser beam 20, illumination of the reception laser beam 20 to the inspection object 11, and an opening operation of the shutter device 24. It is a window that displays the trend of main parameters such as timing shift.

ステータス表示ウインドウ２７ｄは、変調光源１２、表面波検出装置１３、欠陥検知装置１４ｂ、欠陥同定装置１４ｃ、走査装置１５、シャッター装置２４、マスタークブロック２５、遅延発生装置２６等の他の機器の異常の有無等現状を表示する小ウインドウである。 The status display window 27d indicates abnormalities in other devices such as the modulated light source 12, the surface wave detection device 13, the defect detection device 14b, the defect identification device 14c, the scanning device 15, the shutter device 24, the master block 25, the delay generation device 26, and the like. It is a small window that displays the current status such as the presence or absence.

他機器情報表示ウインドウ２７ｅは走査装置１５の現在のＸ−Ｙ位置（走査位置）や動作速度等他の機器からの情報を表示する小ウインドウである。 The other device information display window 27e is a small window for displaying information from other devices such as the current XY position (scanning position) and operation speed of the scanning device 15.

運転状態表示ウインドウ２７ｆは走査装置１５が動作中か否か等、他の機器の運転状態を表示するウインドウである。 The operating state display window 27f is a window for displaying the operating state of other devices such as whether or not the scanning device 15 is operating.

操作ボタン表示ウインドウ２７ｇは、走査装置１５の運転を操作するためのＯＮ−ＯＦＦボタンや走査速度、走査範囲を設定するための表示ボタン等、操作ボタンを表示する小ウインドウである。 The operation button display window 27g is a small window that displays operation buttons such as an ON-OFF button for operating the scanning device 15 and a display button for setting a scanning speed and a scanning range.

したがって、この実施形態によれば、信号記録装置１４ａの表示画面２７を目視することにより、表面波１９と欠陥波２２ａ，２２ｂの時間波形やそのトレンド、その他主要パラメータのトレンド、他機器の異常の有無等の現状ないし運転状態を、それぞれ確認し、走査装置１５の運転を操作することができる。 Therefore, according to this embodiment, by visually observing the display screen 27 of the signal recording device 14a, the time waveform of the surface wave 19 and the defect waves 22a and 22b, the trend thereof, the trend of other main parameters, the abnormality of other devices, and the like. It is possible to confirm the current state or the operating state such as presence / absence and operate the scanning device 15.

（実施形態４）
図５は本発明の第４の実施形態に係るレーザ超音波検査装置１０Ｂの全体構成を示す機能ブロック図である。このレーザ超音波検査装置１０Ｂは図２で示す第２の実施形態に係るレーザ超音波検査装置１０Ａの欠陥検出装置１４に、レーザ超音波検査装置１０Ａを遠隔監視する遠隔監視装置２８を設けた点に特徴がある。 (Embodiment 4)
FIG. 5 is a functional block diagram showing the overall configuration of a laser ultrasonic inspection apparatus 10B according to the fourth embodiment of the present invention. This laser ultrasonic inspection apparatus 10B is provided with a remote monitoring device 28 for remotely monitoring the laser ultrasonic inspection apparatus 10A in the defect detection apparatus 14 of the laser ultrasonic inspection apparatus 10A according to the second embodiment shown in FIG. There is a feature.

すなわち、図５に示すようにレーザ超音波検査装置１０Ｂは、その遠隔監視装置２８以外の本体装置１０Ａが原子力発電所の放射線管理区域等問題なくアクセスし難い現場に配設される場合に、その現場から離間した事務所等に遠隔監視装置２８を設けている。現場と事務所間の通信手段としては短距離であればＬＡＮケーブルが考えられるが、中長距離の時は無線ＬＡＮや一般の公衆回線などを用いることにより、リアルタイムでの状態監視が可能である。 That is, as shown in FIG. 5, when the laser ultrasonic inspection apparatus 10B is disposed in a site where the main body apparatus 10A other than the remote monitoring apparatus 28 is difficult to access without any problem such as a radiation management area of a nuclear power plant, A remote monitoring device 28 is provided in an office or the like separated from the site. A LAN cable can be considered as a communication means between the site and the office if it is a short distance, but in the case of a medium and long distance, it is possible to monitor the state in real time by using a wireless LAN or a general public line. .

遠隔監視装置２８は、現場設置の欠陥検出装置１４とほぼ同様に構成され、図４で示す表示画面２７を具備している。 The remote monitoring device 28 is configured in substantially the same manner as the on-site defect detection device 14, and includes a display screen 27 shown in FIG.

したがって、このレーザ超音波検査装置１０Ｂによれば、現場から離れた事務所においても、このレーザ超音波検査装置１０Ｂの運転状態を遠隔監視装置２８により監視することができるうえに、走査装置１５等の運転を遠隔監視することができる。したがって、監視技術に特別な技能・経験が必要な場合においても一人で複数の現場の検査状態を把握することが可能である。 Therefore, according to the laser ultrasonic inspection device 10B, the operating state of the laser ultrasonic inspection device 10B can be monitored by the remote monitoring device 28 even in an office away from the site, and the scanning device 15 or the like. Can be monitored remotely. Therefore, even when special skills and experience are required for the monitoring technique, it is possible for one person to grasp the inspection status of a plurality of sites.

（実施形態５）
図６は本発明の第５の実施形態に係るレーザ超音波検査装置１０Ｃの全体構成を示す機能ブロック図である。このレーザ超音波検査装置１０Ｂは図２で示す第２の実施形態に係るレーザ超音波検査装置１０Ａに、監視カメラ２９を設けた点に特徴がある。 (Embodiment 5)
FIG. 6 is a functional block diagram showing an overall configuration of a laser ultrasonic inspection apparatus 10C according to the fifth embodiment of the present invention. This laser ultrasonic inspection apparatus 10B is characterized in that a monitoring camera 29 is provided in the laser ultrasonic inspection apparatus 10A according to the second embodiment shown in FIG.

監視カメラ２９は主に検査対象１１とその表面上で走査される走査面や表面検査作業を撮像し、その撮像信号を信号記録装置１４ａに与えて記録させ、表示画面に表示させるものである。この撮像信号は信号記録装置１４ａを介して図５で示す遠隔監視装置２８に送信させ、その表示画面に、撮像画面を表示させるように構成してもよい。 The monitoring camera 29 mainly captures an image of the inspection object 11, a scanning surface scanned on the surface thereof, and surface inspection work, gives the image signal to the signal recording device 14a, records it, and displays it on the display screen. The imaging signal may be transmitted to the remote monitoring device 28 shown in FIG. 5 via the signal recording device 14a, and the imaging screen may be displayed on the display screen.

すなわち、一般に、検査対象１１の表面検査の手順としては、実施前の目視検査と実施後の目視検査が行われることが想定される。さらに、検査中にも画像で検査位置・状態などを確認することは検査員が検査の状態を把握するためには求められると考えられる。このために、その表面検査作業を監視カメラ２９により撮影する。また、検査前後と検査中とでは光量が違うため、１台の監視カメラ２９により撮影する場合には、光量対感度が対数の関係にあるカメラ（ログカメラ）を使用する。または、通常の監視カメラ２９の１台だけで撮影するためには、露光量が調節できる電気的な構造、もしくは減光フィルタを機械的に動作させる機構を設けることにより可能である。複数の監視カメラ２９により撮影する際にも同様の構造・機構を設けることで、コストダウンを図ることが可能である。 That is, generally, as a procedure of the surface inspection of the inspection object 11, it is assumed that a visual inspection before the implementation and a visual inspection after the implementation are performed. Furthermore, it is considered that it is necessary for the inspector to confirm the inspection position and state with an image even during the inspection in order to grasp the state of the inspection. For this purpose, the surface inspection work is photographed by the monitoring camera 29. In addition, since the amount of light is different between before and after the inspection and during the inspection, a camera (log camera) having a logarithmic relationship between the amount of light and the sensitivity is used when photographing with one monitoring camera 29. Alternatively, in order to take a picture with only one ordinary monitoring camera 29, it is possible to provide an electrical structure capable of adjusting the exposure amount or a mechanism for mechanically operating a neutral density filter. The cost can be reduced by providing the same structure / mechanism when photographing with a plurality of surveillance cameras 29.

したがって、このレーザ超音波検査装置１０Ｃによれば、監視カメラ２９の撮像画面を監視員が目視することにより検査対象１１の表面検査の前後において、その検査状態を目視チェックすることができる。 Therefore, according to the laser ultrasonic inspection apparatus 10 C, the inspection state can be visually checked before and after the surface inspection of the inspection object 11 by the monitoring person viewing the imaging screen of the monitoring camera 29.

（実施形態６）
図７は本発明の第６の実施形態に係るレーザ超音波検査システム３０の構成を示す模式図である。このレーザ超音波検査システム３０は、コンテナ３１内に、前記レーザ超音波検査装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのいずれかを配設し、このコンテナ３１内に、温度制御装置の一例である空気調和機３２を１台以上配設した点に特徴がある。 (Embodiment 6)
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a laser ultrasonic inspection system 30 according to the sixth embodiment of the present invention. In the laser ultrasonic inspection system 30, any one of the laser ultrasonic inspection apparatuses 10, 10 A, 10 B, and 10 C is disposed in a container 31, and an air conditioner that is an example of a temperature control apparatus is disposed in the container 31. It is characterized in that one or more machines 32 are arranged.

このレーザ超音波検査システム３０によれば、コンテナ３１内の温度と湿度を、空気調和機３２，３２によりレーザ超音波検査装置１０，１０Ａ〜１０Ｃのいずれかに好適な温度と湿度に制御することができるので、特に夏場等高温多湿の環境においても、レーザ超音波検査装置１０，１０Ａ〜１０Ｃを正常に動作させることができ、表面検査の精度、品質を保証することができる。 According to the laser ultrasonic inspection system 30, the temperature and humidity in the container 31 are controlled by the air conditioners 32 and 32 to a temperature and humidity suitable for any of the laser ultrasonic inspection apparatuses 10 and 10 A to 10 C. Therefore, the laser ultrasonic inspection apparatuses 10 and 10A to 10C can be operated normally even in a hot and humid environment such as summer, and the accuracy and quality of the surface inspection can be guaranteed.

（実施形態７）
図８は本発明の第７の実施形態に係るレーザ超音波検査システム３０Ａの構成を示す模式図である。このレーザ超音波検査システム３０Ａは、前記レーザ超音波検査装置１０，１０Ａ〜１０Ｃのいずれかの１台以上、例えば２台を、レーザ光光源等光学系を有する光学系１０Ｌと、それ以外の制御系を含む電気系１０Ｅとにそれぞれ区別し、これらをコンテナ３１Ｌ，３１Ｅ内にそれぞれ収容し、各光学系コンテナ３１Ｌの上に、各電気系コンテナ３１Ｅをそれぞれ積み上げ、フロアＦ上に２層に立設した点に特徴がある。 (Embodiment 7)
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a laser ultrasonic inspection system 30A according to the seventh embodiment of the present invention. This laser ultrasonic inspection system 30A includes one or more, for example, two of the laser ultrasonic inspection apparatuses 10, 10A to 10C, an optical system 10L having an optical system such as a laser light source, and other control. It is distinguished from the electric system 10E including the system, and these are accommodated in the containers 31L and 31E, respectively, and the electric system containers 31E are stacked on the optical system containers 31L, respectively. There is a feature in the set point.

ここで、光学系とは変調光源１２、表面波検出装置１３、走査装置１５、照射用光学系１７、レンズ系１８、シャッター装置２４である。電気系とは、欠陥検出装置１４、マスタークロック２５、遅延発生装置２６である。 Here, the optical system includes the modulation light source 12, the surface wave detection device 13, the scanning device 15, the irradiation optical system 17, the lens system 18, and the shutter device 24. The electrical system is the defect detection device 14, the master clock 25, and the delay generation device 26.

また、レーザ超音波検査システム３０Ａは、１階（１Ｆ）のフロアＦから２階（２Ｆ）の電気コンテナ３１Ｅにアクセスするための外付けの階段３３と、光学コンテナ３１Ｌと電気系コンテナ３１Ｅとを上下方向に結合する結合手段の一例であるコネクタ３４と、を具備している。 The laser ultrasonic inspection system 30A includes an external stairway 33 for accessing the electrical container 31E on the second floor (2F) from the floor F on the first floor (1F), an optical container 31L, and an electrical container 31E. And a connector 34 as an example of a coupling means for coupling in the vertical direction.

そして、レーザ超音波検査システム３０Ａは、これら光学系コンテナ３１Ｌと電気系コンテナ３１Ｅとを図示しないワイヤ等により建屋やその他安定した個所に接続している。また、これらコンテナ３１Ｅ，３１Ｌの一部に各階を接続するコネクタボックスを設けてもよく、これによれば、信号ケーブルなどのやり取り合いも境界線を壊すことなく可能である。 In the laser ultrasonic inspection system 30A, the optical system container 31L and the electrical system container 31E are connected to a building or other stable part by a wire or the like (not shown). In addition, a connector box for connecting each floor may be provided in a part of these containers 31E and 31L. According to this, exchange of signal cables and the like is possible without breaking the boundary line.

そして、このレーザ超音波検査システム３０Ａによれば、複数のコンテナ３１Ｅ，３１Ｌを上下２段で重ねているので、検査現場での設置スペースの節約を図ることができる。また、レーザ超音波検査装置１０，１０Ａ〜１０Ｃのいずれかのうちの振動に対して影響の受け易い光学系１０Ｌを振動の小さい１階（１Ｆ）に設けているので、光学系１０Ｌの信頼性を向上させることができる。 According to the laser ultrasonic inspection system 30A, since the plurality of containers 31E and 31L are stacked in two upper and lower stages, the installation space at the inspection site can be saved. In addition, since the optical system 10L that is susceptible to vibration of any one of the laser ultrasonic inspection apparatuses 10, 10A to 10C is provided on the first floor (1F) where vibration is small, the reliability of the optical system 10L is improved. Can be improved.

（実施形態８）
図９は本発明の第８の実施形態に係るレーザ超音波検査システム３０Ｂの構成を示す平面模式図である。このレーザ超音波検査システム３０Ｂは、前記レーザ超音波検査装置１０，１０Ａ〜１０Ｃのいずれかの１台以上、例えば２台の各走査装置１５を除く本体装置を大形のコンテナ３１Ｆ内にそれぞれ収容し、走査装置１５と検査対象１１が設置されるコンテナ３１Ｆ外の作業エリア３５側のコンテナ３１Ｆの側壁３１Ｆａに、透視窓３６，３６をそれぞれ形成した点に特徴がある。 (Embodiment 8)
FIG. 9 is a schematic plan view showing the configuration of a laser ultrasonic inspection system 30B according to the eighth embodiment of the present invention. In the laser ultrasonic inspection system 30B, one or more of the laser ultrasonic inspection apparatuses 10, 10A to 10C, for example, main body apparatuses excluding the two scanning apparatuses 15 are accommodated in a large container 31F. In addition, the transparent windows 36 and 36 are respectively formed on the side wall 31Fa of the container 31F on the side of the work area 35 outside the container 31F where the scanning device 15 and the inspection object 11 are installed.

各透視窓３６は作業エリア３５での検査作業を目視できる大きさに形成され、透明な合成樹脂またはガラス等透明素材が使用される。これら透明素材には破壊時飛散防止フィルムを貼着し、または複数枚積層することにより、外部との境界を確保している。 Each see-through window 36 is formed in a size that allows inspection work in the work area 35 to be visually observed, and a transparent material such as transparent synthetic resin or glass is used. These transparent materials are secured with a boundary with the outside by sticking a film to prevent scattering at break or by laminating a plurality of films.

このレーザ超音波検査システム３０Ｂによれば、検査員３７がコンテナ３１Ｆの内部から外部を透視窓３６を通して作業エリア３５を目視することができるので、コンテナ３１Ｆの内部から検査作業を実施することができる。 According to the laser ultrasonic inspection system 30B, since the inspector 37 can visually observe the work area 35 from the inside of the container 31F through the transparent window 36, the inspection work can be performed from the inside of the container 31F. .

（実施形態９）
図１０は本発明の第９の実施形態に係るレーザ超音波検査システム３０Ｃの構成を示す模式図である。このレーザ超音波検査システム３０Ｃは、前記図８で示すレーザ超音波検査システム３０Ａのコンテナ３１Ｅ，３１Ｌの外面を、ビニールシート等のカバー３８により全面的に被覆した点に特徴がある。 (Embodiment 9)
FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of a laser ultrasonic inspection system 30C according to the ninth embodiment of the present invention. The laser ultrasonic inspection system 30C is characterized in that the outer surfaces of the containers 31E and 31L of the laser ultrasonic inspection system 30A shown in FIG. 8 are entirely covered with a cover 38 such as a vinyl sheet.

一般に、レーザ超音波検査装置１０，１０Ａ〜１０Ｃのレーザなどの光学系１０Ｌは粉塵等により誤動作を生じる確率が高くなるので、このレーザ超音波検査装置１０，１０Ａ〜１０Ｃを収容するコンテナ３１Ｅ，３１Ｌの外面をカバー３８により被覆することによって粉塵が電気系コンテナ３１Ｅ、光学系コンテナ３１内へ流入するのを低減ないし防止することができる。このために、光学系１０Ｌと電気系１０Ｅの精度を向上させることができる。 In general, since the optical system 10L such as the laser of the laser ultrasonic inspection apparatus 10, 10A to 10C has a high probability of malfunction due to dust or the like, the containers 31E and 31L that accommodate the laser ultrasonic inspection apparatus 10, 10A to 10C are increased. It is possible to reduce or prevent dust from flowing into the electric system container 31 E and the optical system container 31 by covering the outer surface with the cover 38. For this reason, the accuracy of the optical system 10L and the electrical system 10E can be improved.

（実施形態１０）
図１１は本発明の第１０の実施形態に係るレーザ超音波検査システム３０Ｄの構成を示す模式図である。このレーザ超音波検査システム３０Ｄは、前記図８で示すレーザ超音波検査システム３０Ａに、電気系コンテナ３１Ｅ，光学系コンテナ３１Ｌの内部の気圧を外気圧よりも高い正圧に制御する気圧制御装置３９を設けた点に特徴がある。 (Embodiment 10)
FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a laser ultrasonic inspection system 30D according to the tenth embodiment of the present invention. This laser ultrasonic inspection system 30D is different from the laser ultrasonic inspection system 30A shown in FIG. 8 in that the atmospheric pressure control device 39 controls the internal pressure of the electrical container 31E and the optical system container 31L to a positive pressure higher than the external pressure. There is a feature in that it is provided.

このレーザ超音波検査システム３０Ｄによれば、電気系，光学系コンテナ３１Ｅ，３１Ｌ内を、気圧制御装置３９により外気圧よりも高い正圧に制御するので、これらコンテナ３１Ｅ，３１Ｌに出入りする際に、ドアを開閉しても空気の流れはコンテナ３１Ｅ，３１Ｌ内から外気に流れるため、粉塵の浸入を阻止することが可能である。また、これらコンテナ３１Ｅ，３１Ｌが放射線管理区域内に設置されている場合には、コンテナ３１Ｅ，３１Ｌ内への放射線物質の流れ込みを阻止することが可能であるため、被曝低減を図ることが可能である。 According to the laser ultrasonic inspection system 30D, since the inside of the electrical and optical containers 31E and 31L is controlled to a positive pressure higher than the external air pressure by the atmospheric pressure control device 39, when entering and exiting these containers 31E and 31L. Even if the door is opened and closed, the air flow flows from the inside of the containers 31E and 31L to the outside air, so that it is possible to prevent dust from entering. Further, when these containers 31E and 31L are installed in the radiation control area, it is possible to prevent the radiation material from flowing into the containers 31E and 31L, so that it is possible to reduce the exposure. is there.

本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the surface inspection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る表面検査装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the surface inspection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る表面検査装置のタイミングチャート。The timing chart of the surface inspection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る表面検査装置の表示画面の正面図。The front view of the display screen of the surface inspection apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る表面検査装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the surface inspection apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態に係る表面検査装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the surface inspection apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施形態に係る表面検査装置の説明図。Explanatory drawing of the surface inspection apparatus which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７の実施形態に係る表面検査システムの模式図。The schematic diagram of the surface inspection system which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第８の実施形態に係る表面検査システムの模式図。The schematic diagram of the surface inspection system which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第９の実施形態に係る表面検査システムの模式図。The schematic diagram of the surface inspection system which concerns on the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第１０の実施形態に係る表面検査システムの模式図。The schematic diagram of the surface inspection system which concerns on the 10th Embodiment of this invention. 従来の第１の超音波検査装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the conventional 1st ultrasonic inspection apparatus. 従来の第２の超音波検査装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the conventional 2nd ultrasonic inspection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃレーザ超音波検査装置
１１検査対象
１２変調光源
１３表面波検出装置
１４欠陥検出装置
１４ａ信号記録装置
１４ｂ欠陥検知装置
１４ｃ欠陥同定装置
１５走査装置
１６送信用レーザ光
１７照射用光学系
１８レンズ系
１９表面波
２０受信用レーザ光
２２ａ，２２ｂ欠陥波
２３欠陥部
２４シャッター装置
２５マスタークブロック
２６遅延発生装置
２７表示画面
２８遠隔監視装置
２９監視カメラ
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄレーザ超音波検査システム
３１コンテナ
３１Ｅ電気系コンテナ
３１Ｌ光学系コンテナ
３６透視窓
３８カバー
３９気圧制御装置 10, 10A, 10B, 10C Laser ultrasonic inspection device 11 Inspection object 12 Modulated light source 13 Surface wave detection device 14 Defect detection device 14a Signal recording device 14b Defect detection device 14c Defect identification device 15 Scanning device 16 Transmitting laser beam 17 For irradiation Optical system 18 Lens system 19 Surface wave 20 Receiving laser beam 22a, 22b Defect wave 23 Defect 24 Shutter device 25 Master block 26 Delay generator 27 Display screen 28 Remote monitoring device 29 Monitoring cameras 30, 30A, 30B, 30C, 30D Laser ultrasonic inspection system 31 Container 31E Electrical container 31L Optical container 36 Viewing window 38 Cover 39 Pressure control device

Claims

検査対象に送信用パルスレーザ光を照射して表面波を励起させる表面波送信手段と、この表面波送信手段のレーザ光照射位置に対して既知の距離離間した位置にて前記検査対象に受信用レーザ光を照射する一方、前記受信用レーザ光の反射光を受光することにより、前記検査対象に欠陥部があったときに、この欠陥部で発生する欠陥波を含む表面波を検出する表面波受信手段と、
前記表面波受信手段からの表面波検出信号を前記表面波送信手段の各送信用パルスレーザ光の出力信号と同期した時刻から、前記送信用パルスレーザ光の送信開始の間隔よりも短い所定時間記録し、この表面波検出信号に基づいて前記欠陥部を検出する欠陥検出手段と、
前記表面波送信手段と前記表面波受信手段の両レーザ光照射位置を、前記所定間隔で保持した状態で前記検査対象の表面上を走査させ、その走査位置信号を前記欠陥検出手段に与えて欠陥位置を同定させる走査装置と、
前記表面波送信手段から前記検査対象へ照射される前記照射光路を開閉するシャッター装置と、
前記走査装置、前記シャッター装置、前記表面波送信手段、前記表面波受信手段および前記信号記録手段に、これらの動作を同期させる同期信号を与えるクロックと、
前記シャッター装置による前記レーザ光路を開く開動作と、前記信号記録手段による信号記録動作と、前記表面波送信手段のレーザ光発振よりも所定時間遅延させる遅延手段とを具備し、
前記受信用レーザ光がパルスレーザ光であり、
前記受信用レーザ光のパルスは前記送信レーザ光のパルスよりも早く照射が開始され遅く照射が終了するよう前記クロックの前記同期信号に対して遅延され、前記信号記録動作は前記受信用レーザ光の照射の終了に同期して終了することを特徴とするレーザ超音波検査装置。 Surface wave transmitting means for exciting a surface wave by irradiating the inspection object with a pulsed laser beam for transmission, and receiving the inspection object at a position separated by a known distance from the laser light irradiation position of the surface wave transmitting means A surface wave that detects a surface wave including a defect wave generated in the defective portion when the inspection target has a defective portion by receiving a reflected light of the receiving laser beam while irradiating the laser beam. Receiving means;
Recording for a predetermined time shorter than the transmission start interval of the transmission pulse laser light from the time when the surface wave detection signal from the surface wave reception means is synchronized with the output signal of each transmission pulse laser light of the surface wave transmission means. And defect detection means for detecting the defect portion based on the surface wave detection signal;
The surface of the inspection object is scanned in a state where the laser beam irradiation positions of the surface wave transmitting means and the surface wave receiving means are held at the predetermined interval, and the scanning position signal is given to the defect detecting means to detect defects. A scanning device for identifying the position;
A shutter device that opens and closes the irradiation optical path irradiated from the surface wave transmitting means to the inspection object;
A clock for supplying a synchronizing signal for synchronizing these operations to the scanning device, the shutter device, the surface wave transmitting means, the surface wave receiving means and the signal recording means;
An opening operation for opening the laser light path by the shutter device, a signal recording operation by the signal recording means, and a delay means for delaying a predetermined time from the laser light oscillation of the surface wave transmitting means,
The receiving laser beam is a pulsed laser beam;
The pulse of the receiving laser beam is delayed with respect to the synchronization signal of the clock so that the irradiation starts earlier and the irradiation ends later than the pulse of the transmitting laser beam, and the signal recording operation is performed on the receiving laser beam. A laser ultrasonic inspection apparatus , which ends in synchronization with the end of irradiation .

前記欠陥検出手段は、
前記表面波受信手段からの表面波検出信号を、前記表面波送信手段の各パルス出力信号と同期した時刻から前記検査対象に前記受信用レーザ光が照射されている時間記録するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ超音波検査装置。 The defect detection means includes
The surface wave detection signal from the surface wave receiving means is configured to record the time during which the receiving laser light is irradiated on the inspection object from a time synchronized with each pulse output signal of the surface wave transmitting means. The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 1, wherein:

前記欠陥検出手段は、前記欠陥部の有無、欠陥部の位置および深さの少なくともいずれかを検出する手段を、
具備していることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ超音波検査装置。 The defect detecting means is means for detecting at least one of the presence or absence of the defective part, the position and depth of the defective part,
The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 1 or 2, further comprising:

前記欠陥検出手段は、その入力信号と検出信号を表示する表示部を、
具備していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のレーザ超音波検査装置。 The defect detection means includes a display unit for displaying the input signal and the detection signal.
The laser ultrasonic inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3 , further comprising:

前記欠陥検出手段の入力信号と検出信号を遠隔監視する遠隔監視装置を、
具備していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のレーザ超音波検査装置。 A remote monitoring device for remotely monitoring the input signal and detection signal of the defect detection means;
The laser ultrasonic inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4 , further comprising:

前記検査対象の表面検査作業を撮像する監視カメラを、
具備していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のレーザ超音波検査装置。 A monitoring camera that images the surface inspection work of the inspection object,
The laser ultrasonic inspection apparatus according to claim 1 , wherein the apparatus is provided.

請求項４〜６のいずれか１項記載のレーザ超音波検査装置と、
このレーザ超音波検査装置を収容するコンテナと、
このコンテナ内の温度を制御する温度制御装置と、
具備していることを特徴とするレーザ超音波検査システム。 A laser ultrasonic inspection apparatus according to any one of claims 4 to 6 ;
A container for housing the laser ultrasonic inspection apparatus;
A temperature control device for controlling the temperature in the container;
A laser ultrasonic inspection system comprising:

前記コンテナは、その外部に配設された前記走査装置および前記検査対象を、前記コンテナの内部から目視するための透視窓を、
具備していることを特徴とする請求項７記載のレーザ超音波検査システム。 The container has a see-through window for viewing the scanning device and the inspection object disposed outside the container from the inside of the container.
8. The laser ultrasonic inspection system according to claim 7, further comprising:

前記コンテナの外面を被覆するシートを、
具備していることを特徴とする請求項７または８記載のレーザ超音波検査システム。 A sheet covering the outer surface of the container;
The laser ultrasonic inspection system according to claim 7 or 8, further comprising:

前記コンテナは、前記レーザ超音波検査装置の光学系を有する光学系部をコンテナ内に収容した光学系コンテナと、
前記レーザ超音波検査装置の前記光学系部以外の電気系部をコンテナ内に収容した電気系コンテナとを有し、
前記光学系コンテナ上に前記電気系コンテナを積み上げた状態でこれらコンテナ同士を結合手段により結合してなることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項記載のレーザ超音波検査システム。 The container is an optical system container containing an optical system part having an optical system of the laser ultrasonic inspection apparatus in the container,
An electrical container containing an electrical system part other than the optical system part of the laser ultrasonic inspection apparatus in a container;
10. The laser ultrasonic inspection system according to claim 7 , wherein the electrical system containers are stacked on the optical system container, and the containers are coupled to each other by a coupling unit.

前記コンテナ内を正圧に調整する気圧制御装置を、
具備していることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項記載のレーザ超音波検査システム。 A pressure control device for adjusting the inside of the container to a positive pressure;
The laser ultrasonic inspection system according to any one of claims 7 to 10 , further comprising: