JPS6015021B2 - 物体の中に超音波を発生する方法および装置 - Google Patents
物体の中に超音波を発生する方法および装置Info
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- JPS6015021B2 JPS6015021B2 JP53025324A JP2532478A JPS6015021B2 JP S6015021 B2 JPS6015021 B2 JP S6015021B2 JP 53025324 A JP53025324 A JP 53025324A JP 2532478 A JP2532478 A JP 2532478A JP S6015021 B2 JPS6015021 B2 JP S6015021B2
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- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
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- B08—CLEANING
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
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- G01N29/2418—Probes using optoacoustic interaction with the material, e.g. laser radiation, photoacoustics
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
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- G01N29/341—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は物体の光を吸収する表面し、おける熱励起によ
り超音波を発生する方法と装置に関するものであり、更
に詳しくいえば物体内部の欠陥を非破壊検査するために
、レーザ・ビーム・パルスの吸収により物体の表面に超
音波を発生する方法および装置に関するものである。
り超音波を発生する方法と装置に関するものであり、更
に詳しくいえば物体内部の欠陥を非破壊検査するために
、レーザ・ビーム・パルスの吸収により物体の表面に超
音波を発生する方法および装置に関するものである。
物体の表面の一部を急激に加熱することによって音波を
発生させることはよく知られている。
発生させることはよく知られている。
たとえばクラウトクレーマー（Ｊ．および日．Ｋｒａｕ
ｔｋｒａｍｅｒ）著「超音波による物体検査（Ｗｅｒｋ
ｅ■ｆｆｐｍｆ皿ｇｍｉｔＵＩｔｒａｓｃｈａｌｌ）」
第３版（１９７５年）１４８〜１４９ページおよび米国
特許第３９７８７１３号参照。熱励起により発生された
超音波の振幅は、レーザ・ビーム・パルスから吸収され
たエネルギーに関係する。
ｔｋｒａｍｅｒ）著「超音波による物体検査（Ｗｅｒｋ
ｅ■ｆｆｐｍｆ皿ｇｍｉｔＵＩｔｒａｓｃｈａｌｌ）」
第３版（１９７５年）１４８〜１４９ページおよび米国
特許第３９７８７１３号参照。熱励起により発生された
超音波の振幅は、レーザ・ビーム・パルスから吸収され
たエネルギーに関係する。
また、音波の周波数スベクトラムはしーザ・ビーム・パ
ルスの形によって決定される。超音波によって物体の非
破壊検査を行う場合に、従来の結合媒による物体への音
波伝達を伝えない時に、熱による音波発生法が用いられ
る。物体中の欠陥を探すためには、横断面の面積が一般
に数平方センチメートルをこえない一定の音波ビームに
より、物体の表面から物体内部を走査せねばならない。
パルス状レーザビームによる熱効果を利用して超音波を
非接触で発生させる場合には、物体の表面の各部の光吸
収特性が相違することによって、発生される音波の振幅
に局部的な変化が生ずることがある。実際のところ物体
の表面は不均一に汚れている。
ルスの形によって決定される。超音波によって物体の非
破壊検査を行う場合に、従来の結合媒による物体への音
波伝達を伝えない時に、熱による音波発生法が用いられ
る。物体中の欠陥を探すためには、横断面の面積が一般
に数平方センチメートルをこえない一定の音波ビームに
より、物体の表面から物体内部を走査せねばならない。
パルス状レーザビームによる熱効果を利用して超音波を
非接触で発生させる場合には、物体の表面の各部の光吸
収特性が相違することによって、発生される音波の振幅
に局部的な変化が生ずることがある。実際のところ物体
の表面は不均一に汚れている。
そのような表面をきれいにすることは、それらの表面に
固有の欠陥が存在するために、不可能ではないまでも、
非常に困難である。レーザ・エネルギーの吸収率の蓮Ｌ
、に起因する音波の振幅の変動のために、あらゆる場所
における音圧が一定であることが定量的な検査の前提条
件であるために、試験結果の定量的な評価が面倒になる
。本発明の目的は、レーザ・ビーム・エネルギーにより
超音波を発生する場合に、物体のどの場所においてもし
ーザ・パルス・エネルギーの吸収率を一定にし、物体の
表面全体にわたって音波の振幅を一定にすることである
。本発明によれば、レーザ・エネルギーに応答して音波
を発生する各過程ごとに、物体表面の音波を発生させる
部分に２つかそれ以上のコヒーレントな光パルスを照射
することによって前記目的は達成される。
固有の欠陥が存在するために、不可能ではないまでも、
非常に困難である。レーザ・エネルギーの吸収率の蓮Ｌ
、に起因する音波の振幅の変動のために、あらゆる場所
における音圧が一定であることが定量的な検査の前提条
件であるために、試験結果の定量的な評価が面倒になる
。本発明の目的は、レーザ・ビーム・エネルギーにより
超音波を発生する場合に、物体のどの場所においてもし
ーザ・パルス・エネルギーの吸収率を一定にし、物体の
表面全体にわたって音波の振幅を一定にすることである
。本発明によれば、レーザ・エネルギーに応答して音波
を発生する各過程ごとに、物体表面の音波を発生させる
部分に２つかそれ以上のコヒーレントな光パルスを照射
することによって前記目的は達成される。
最後に照射されたレーザ・パルスにより発生された超音
波のみが超音波試験に用いられ、それにより前に照射さ
れたレーザ・パルスは物体表面の汚染をなくすために用
いられる。本発明では、レーザ・ビームが汚染物質を蒸
発させることができるという公知の現象が利用される。
きれいな金属表面の方が汚れている表面よりも多くの光
エネルギーを反射し、吸収エネルギーは少し、ことは明
らかである。酸化された表面または汚れている表面によ
って吸収される光エネルギーにより、局部的な加熱が生
じて最終的には汚染物質が蒸発する。汚染物質層の熱伝
導率と比熱容量とが、その汚染物質層が付着している物
質の熱伝導率および比熱容量よりも小さいことは有利で
ある。しかし、同じエネルギーを有するレーザ・ビーム
・パルスがきれいな金属の表面に照射されると、吸収さ
れるエネルギーが少いために蒸発がほとんど起らないか
、極めて少ししか蒸発しない。更に、熱伝導率と比熱容
量が大きいから、加熱されても温度はあまり上昇しない
。もっとも、外部の物質層や最もひどい汚染物質を除去
するために選択されたレーザ・ビーム・エネルギーの場
合にはこの限りではない。以下、図面を参照して本発明
を詳細に説明する。
波のみが超音波試験に用いられ、それにより前に照射さ
れたレーザ・パルスは物体表面の汚染をなくすために用
いられる。本発明では、レーザ・ビームが汚染物質を蒸
発させることができるという公知の現象が利用される。
きれいな金属表面の方が汚れている表面よりも多くの光
エネルギーを反射し、吸収エネルギーは少し、ことは明
らかである。酸化された表面または汚れている表面によ
って吸収される光エネルギーにより、局部的な加熱が生
じて最終的には汚染物質が蒸発する。汚染物質層の熱伝
導率と比熱容量とが、その汚染物質層が付着している物
質の熱伝導率および比熱容量よりも小さいことは有利で
ある。しかし、同じエネルギーを有するレーザ・ビーム
・パルスがきれいな金属の表面に照射されると、吸収さ
れるエネルギーが少いために蒸発がほとんど起らないか
、極めて少ししか蒸発しない。更に、熱伝導率と比熱容
量が大きいから、加熱されても温度はあまり上昇しない
。もっとも、外部の物質層や最もひどい汚染物質を除去
するために選択されたレーザ・ビーム・エネルギーの場
合にはこの限りではない。以下、図面を参照して本発明
を詳細に説明する。
部分的に酸化されている表面を有する物体を、その表面
に物理的に接触することなしに超音波エネルギーで試験
するものとする。
に物理的に接触することなしに超音波エネルギーで試験
するものとする。
音波エネルギー・パルスはしーザ・ビーム・パルスによ
って発生され、その昔波エネルギーは既知の走行時間干
渉計により受けられる。音波は持続時間が約３０十１秒
のレーザ・ビーム・パルスによって発生される。物体表
面の酸化されている部分ときれいな金属部分とに熱励起
により発生される音波の振幅の違いのために、試験結果
が悪い影響を受ける。たとえば、酸化されている部分の
音圧振幅はきれいな表面部分の音圧振幅よりも２び拡大
きい。最もひどく酸化されている層を用いて、物体のき
れいな表面部分で得られた音波の振幅と同じ振幅の音波
を発生するレーザ・ビーム・パルスよりも先に照射せね
ばならないレーザ・ビーム・パルスの量を知るための試
験が行われる。物体の表面をきれににするために必要な
しーザ・ビーム・パルスの強さの決定のために行われる
調節は、ある特定の物体に対しては一定に保たれる。も
ちろん、表面をきれいにするために用いられるレーザ・
ビーム・パルスを含む各レーザ・ビーム・パルスごとに
音波が発生される。物体の非破壊検査を行うためには、
最後に照射されたレーザ・ビーム・パルスによって発生
された音波だけが用いられる。そのような条件にはいく
つかのやり方で合致させることができる。レーザ源３か
ら照射されるレーザ・ビーム・パルスの繰返し率は既知
であるから、初めのレーザ・パルスからの遅延時間を物
体の音響的検査に用いることができる。第１図に示す干
渉計の出力回路に遅延ゲート２を設けることにより、初
めにレーザ・パルスによって発生されて物体表面６をき
れいにするために用いられる音波は抑制される。そして
、スタート信号と予め設定されている調節可能な遅延時
間の終りとの間の時間が経過した後でのみ、出力信号は
評価ユニットへ与えられる。別の実施例では、物体５の
表面６をきれいにするために用いられる所定の強さのレ
ーザ・ビーム・パルスに対して遅延時間を設定する代り
に、物体の表面の状態を検出するための光電素子７が用
いられる。
って発生され、その昔波エネルギーは既知の走行時間干
渉計により受けられる。音波は持続時間が約３０十１秒
のレーザ・ビーム・パルスによって発生される。物体表
面の酸化されている部分ときれいな金属部分とに熱励起
により発生される音波の振幅の違いのために、試験結果
が悪い影響を受ける。たとえば、酸化されている部分の
音圧振幅はきれいな表面部分の音圧振幅よりも２び拡大
きい。最もひどく酸化されている層を用いて、物体のき
れいな表面部分で得られた音波の振幅と同じ振幅の音波
を発生するレーザ・ビーム・パルスよりも先に照射せね
ばならないレーザ・ビーム・パルスの量を知るための試
験が行われる。物体の表面をきれににするために必要な
しーザ・ビーム・パルスの強さの決定のために行われる
調節は、ある特定の物体に対しては一定に保たれる。も
ちろん、表面をきれいにするために用いられるレーザ・
ビーム・パルスを含む各レーザ・ビーム・パルスごとに
音波が発生される。物体の非破壊検査を行うためには、
最後に照射されたレーザ・ビーム・パルスによって発生
された音波だけが用いられる。そのような条件にはいく
つかのやり方で合致させることができる。レーザ源３か
ら照射されるレーザ・ビーム・パルスの繰返し率は既知
であるから、初めのレーザ・パルスからの遅延時間を物
体の音響的検査に用いることができる。第１図に示す干
渉計の出力回路に遅延ゲート２を設けることにより、初
めにレーザ・パルスによって発生されて物体表面６をき
れいにするために用いられる音波は抑制される。そして
、スタート信号と予め設定されている調節可能な遅延時
間の終りとの間の時間が経過した後でのみ、出力信号は
評価ユニットへ与えられる。別の実施例では、物体５の
表面６をきれいにするために用いられる所定の強さのレ
ーザ・ビーム・パルスに対して遅延時間を設定する代り
に、物体の表面の状態を検出するための光電素子７が用
いられる。
この光電素子７の出力信号が、きれいな金属の表面から
得られる光電素子７の出力信号に対応する公称値に一致
した時に、レーザ・ビーム・パルスによる物体表面６の
清浄作業が終らせられる（第２図）。別の実施例では、
連続して照射された２つのレーザ・ビーム・パルスに応
じて反射された光が一定である時の状態を光電素子の出
力信号で検出してから、評価ユニットへ音波応答信号を
送るために受信器へ解放信号が与えられる。本発明は１
個のレーザ源を用いることに限定されるものではないこ
とは明らかである。
得られる光電素子７の出力信号に対応する公称値に一致
した時に、レーザ・ビーム・パルスによる物体表面６の
清浄作業が終らせられる（第２図）。別の実施例では、
連続して照射された２つのレーザ・ビーム・パルスに応
じて反射された光が一定である時の状態を光電素子の出
力信号で検出してから、評価ユニットへ音波応答信号を
送るために受信器へ解放信号が与えられる。本発明は１
個のレーザ源を用いることに限定されるものではないこ
とは明らかである。
たとえば、１個のレーザ源を物体表面の清掃に用い、残
りのレーザ源を音波の発生に用いる、というようにして
数個のレーザ源を用いることができる。この場合には、
順序づけ回路が、まず物体表面清掃用のレーザ源を動作
させ、それから音波発生用の第２レーザ源を動作させる
。第２のレーザ源を動作させると同時に、順序づけ回路
は受信器に組合わされているゲート回路も開いて、音波
に応じて発生された出力信号評価ユニットへ送ることが
できるようにする。この明細書で用いたレーザ源という
用語またはそれと同等の用語は、レーザ・ビーム源の組
合わせも意味するものと解すべきである。
りのレーザ源を音波の発生に用いる、というようにして
数個のレーザ源を用いることができる。この場合には、
順序づけ回路が、まず物体表面清掃用のレーザ源を動作
させ、それから音波発生用の第２レーザ源を動作させる
。第２のレーザ源を動作させると同時に、順序づけ回路
は受信器に組合わされているゲート回路も開いて、音波
に応じて発生された出力信号評価ユニットへ送ることが
できるようにする。この明細書で用いたレーザ源という
用語またはそれと同等の用語は、レーザ・ビーム源の組
合わせも意味するものと解すべきである。
実施態様
｛１’物体を非破壊検査するために照射されたレーザ・
ビーム・パルス・エネルギーに応じた熱効果により音波
を発生する方法であって、物体表面の音波を発生させる
部分に、その部分に存在する汚染を除去するためのレー
ザ・ビーム・パルスを照射する過程と、ほぼ汚染のない
正常な表面状態になったことを検出する過程と、前記正
常な状態の検出に応じて、物体を非破壊検査するために
後のレーザ・ビーム・パルスにより発生された音波を利
用する過程とも備えることを特徴とする物体中に超音波
を発生する方法。
ビーム・パルス・エネルギーに応じた熱効果により音波
を発生する方法であって、物体表面の音波を発生させる
部分に、その部分に存在する汚染を除去するためのレー
ザ・ビーム・パルスを照射する過程と、ほぼ汚染のない
正常な表面状態になったことを検出する過程と、前記正
常な状態の検出に応じて、物体を非破壊検査するために
後のレーザ・ビーム・パルスにより発生された音波を利
用する過程とも備えることを特徴とする物体中に超音波
を発生する方法。
｛２１ 物体を非破壊検査するために照射されたレーザ
・ビーム・パルス・エネルギーに応じた熱効果により音
波を発生する方法であって、物体の表面部分に存在する
汚染を除去するために物体の超音波を発生すべき表面部
分に第１のレーザ装置からしーザ・ビーム・パルスを照
射する過程と、それから前記表面部分へ第２のレーザ装
置から少くとも１本のレーザ・ビーム・パルスを照射し
て、前記表面部分から伝わる音波を物体中に発生させる
過程と、物体を非破壊検査するために前記第２のレーザ
装置からのパルスに応答する前記音波を利用する過程と
を備えることを特徴とする物体中に音波を発生する方法
。
・ビーム・パルス・エネルギーに応じた熱効果により音
波を発生する方法であって、物体の表面部分に存在する
汚染を除去するために物体の超音波を発生すべき表面部
分に第１のレーザ装置からしーザ・ビーム・パルスを照
射する過程と、それから前記表面部分へ第２のレーザ装
置から少くとも１本のレーザ・ビーム・パルスを照射し
て、前記表面部分から伝わる音波を物体中に発生させる
過程と、物体を非破壊検査するために前記第２のレーザ
装置からのパルスに応答する前記音波を利用する過程と
を備えることを特徴とする物体中に音波を発生する方法
。
第１図は本発明の制御回路の一例ブロック図、第２図は
制御回路の別の例のブロック図である。 １……スイッチ回路、２……ゲート、３・・・…レーザ
源、４・・・・・・受信器、７・・・・・・光電素子、
８・・・・・・比較器。 ＦＩＧ．Ｉ ＦＩＧ．２
制御回路の別の例のブロック図である。 １……スイッチ回路、２……ゲート、３・・・…レーザ
源、４・・・・・・受信器、７・・・・・・光電素子、
８・・・・・・比較器。 ＦＩＧ．Ｉ ＦＩＧ．２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物体を非破壊検査するために照射されたレーザ・ビ
ーム・パルス・エネルギーに応じた熱効果により音波を
発生する方法であって、物体の表面部分に存在する汚染
を除去するために物体の音波を発生すべく表面部分へ複
数のレーザ・ビーム・パルスを照射する過程と、それか
ら少くとも１つのレーザ・ビーム・パルスを更に照射す
る過程とを備え、そのレーザ・ビーム・パルスにより発
生された音波をその物体の非破壊検査に用いることを特
徴とする物体中に音波を発生する方法。 ２ 特許請求の範囲の第１項に記載の方法において、表
面の汚染を除去するための前記複数のレーザ・ビーム・
パルスは、特定の物体に対しては、与えられた表面汚染
に応答する一定量のものであることを特徴とする方法。 ３ 物体を非破壊検査するために照射されたレーザ・ビ
ーム・パルス・エネルギーに応ずる熱効果によりその物
体中に音波を発生する装置であって、物体の表面部分に
レーザ・ビーム・パルスを照射するために配置されるレ
ーザ装置と、受信器と、制御器とを備え、前記レーザ・
ビーム・パルスは物体表面の汚染を除去するようになっ
ており、各パルスは前記表面部分から物体中を伝播させ
られる音波を発生し、前記受信器は前記表面部分から加
工物中を伝播させられて物体のある領域を横切った後の
前記音波を検出するように配置され、前記制御器は物体
表面の汚染除去に用いられる初めのレーザ・ビーム・パ
ルスにより発生される音波に対しては前記受信器を応答
させないようにするために結合されることを特徴とする
物体中に音波を発生するための装置。４ 特許請求の範
囲第３項に記載の装置において、前記レーザ装置は汚染
を除去するためのレーザ・ビーム・パルスを第１のレー
ザ源と、前記受信器により検出および評価するために用
いられる、物体中を伝播させられる、音波を発生するレ
ーザ・ビーム・パルスを照射する第２のレーザ源とを備
えることを特徴とする装置。 ５ 特徴請求の範囲第３項に記載の装置において、前記
制御器はレーザ・ビーム・パルスが前記レーザ装置から
照射されている初めの期間中は前記受信器が音波を感じ
ないようにさせるためのタイミング装置を含むことを特
徴とする装置。 ６ 特徴請求の範囲第３項に記載の装置において、前記
制御器は前記表面部分がほぼ汚染のない正常な表面状態
になった時を決定し、その状態に応じて前記受信器を前
記音波に応答させるようにするための検出器を含むこと
を特徴とする装置。 ７ 特徴請求の範囲第６項に記載の装置において、前記
検出器は前記物体部分から反射されるレーザ・ビーム・
エネルギーに応答するように配置される光電素子を含む
ことを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772709725 DE2709725A1 (de) | 1977-03-05 | 1977-03-05 | Verfahren zur thermischen anregung von ultraschallwellen in lichtabsorbierenden oberflaechen von pruefstuecken |
| DE2709725.2 | 1977-03-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53110589A JPS53110589A (en) | 1978-09-27 |
| JPS6015021B2 true JPS6015021B2 (ja) | 1985-04-17 |
Family
ID=6002910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53025324A Expired JPS6015021B2 (ja) | 1977-03-05 | 1978-03-06 | 物体の中に超音波を発生する方法および装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4137778A (ja) |
| JP (1) | JPS6015021B2 (ja) |
| DE (1) | DE2709725A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160000779U (ko) * | 2014-08-28 | 2016-03-09 | 이영환 | 패류의 세척장치 |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2952885C2 (de) * | 1978-06-20 | 1986-01-30 | Sumitomo Metal Industries, Ltd., Osaka | Vorrichtung zur berührungslosen Ultraschallfehlerprüfung |
| US4385634A (en) * | 1981-04-24 | 1983-05-31 | University Of Arizona Foundation | Radiation-induced thermoacoustic imaging |
| JPS58131557A (ja) * | 1982-01-12 | 1983-08-05 | Nippon Steel Corp | 超音波の非接触測定法 |
| JPS58169056A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Rikagaku Kenkyusho | 光音響法による固体試料の内部情報の検出方法 |
| JPS595948A (ja) * | 1982-07-02 | 1984-01-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 光照射音源による非破壊検査方法 |
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