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WO1980000099A1 - Methode et appareil de detection supersonique de defauts sans contact - Google Patents

Methode et appareil de detection supersonique de defauts sans contact Download PDF

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WO1980000099A1
WO1980000099A1 PCT/JP1979/000151 JP7900151W WO8000099A1 WO 1980000099 A1 WO1980000099 A1 WO 1980000099A1 JP 7900151 W JP7900151 W JP 7900151W WO 8000099 A1 WO8000099 A1 WO 8000099A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
mirror
ultrasonic
magnetic field
flaw detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP1979/000151
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
K Fujisawa
H Yamaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP53075016A external-priority patent/JPS6036020B2/ja
Priority claimed from JP11708978A external-priority patent/JPS5543453A/ja
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to DE2952885A priority Critical patent/DE2952885C2/de
Publication of WO1980000099A1 publication Critical patent/WO1980000099A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2418—Probes using optoacoustic interaction with the material, e.g. laser radiation, photoacoustics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0421—Longitudinal waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0422—Shear waves, transverse waves, horizontally polarised waves

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic flaw detection method and apparatus for inspecting a defect of a test material such as a steel material in a high temperature state without contacting the test material.
  • ultrasonic flaw detection has been widely used as one method of nondestructive inspection.
  • a direct contact between the probe and the test material or a contact catalyst is used.
  • indirect contact is generally essential.
  • one probe is used for the scanning method of the probe.
  • a method is used in which 10 transducers are arranged in advance in the width direction of the steel material. Whichever method is used, large-scale equipment is required.
  • a static magnetic field was applied in a direction perpendicular to or parallel to the thickness direction of the material to be inspected, such as steel, and a high-frequency current was applied to a coil placed facing the surface of the material to be inspected.
  • ultrasonic waves are generated by the D-Rent force generated by the eddy current generated on the surface of the test material by the high frequency pulse current and the static magnetic field.
  • This ultrasonic wave propagates through the test material L. If there is a defect, it is reflected by this defect, or is greatly attenuated to reach the back surface of the test material, and there is no defect.
  • OMPI WIPO Be done.
  • the ultrasonic waves reflected on the surface of the test material or reaching the back surface of the material undergo eddy currents generated by ultrasonic vibration and the static magnetic field or the static magnetic field applied to the back surface.
  • the coil positioned opposite to the front or back surface of the sample can be used for detection, so that the ultrasonic repelling and receiving can be performed in the same manner as in the reflection method or the transmission method in normal ultrasonic flaw detection using a transducer. By analyzing the timing, the existence and location of defects can be determined.
  • an electromagnet is mainly used as a static magnetic field forming means because it is necessary to make the static magnetic field as strong as possible in order to increase the generation level and reception level of ultrasonic waves. ]? And, it was supposed to pass a correspondingly large current.
  • the probe needs to be cooled by water flow to remove the radiant heat from the high temperature test material, but it is also necessary to cool the Joule heat generated in the magnet stone due to the above-mentioned large current flow.
  • this electromagnet it is necessary to arrange a water flow path near the coil, so sufficient consideration must be given to the electric discontinuity structure, and the cooling structure becomes complicated accordingly.
  • a main object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detection method and apparatus capable of inspecting a defect of a test material without contacting the test material.
  • Still another object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detection method and apparatus capable of scanning an ultrasonic wave generation point on the surface of a material to be inspected without contacting the material to be inspected.
  • Still another object of the present invention is to provide the ultrasonic flaw detector described above.
  • the purpose of the probe is to provide a compact, high-performance, durable electromagnetic ultrasonic probe.
  • the non-contact ultrasonic flaw detection method and apparatus of the present invention focus a pulsed laser having a wavelength in the infrared region or the like by a lens or the like and make the laser incident vertically or obliquely on the material to be inspected. heat
  • the shock generated by the shock absorber is transmitted to the material to be inspected, and a permanent magnet and a flat plate-shaped detection coil are arranged on the same surface as the incident surface or on the opposite surface.
  • the electromagnetic non-sonic wave probe consists of an ultrasonic wave to receive ultrasonic waves and inspect the material for defects.
  • a laser beam reflected by the mirror is made to scan the material to be inspected.
  • the laser beam is made incident on a plurality of half mirrors arranged in the course of the laser beam to reflect a part of the incident light amount, and at the same time, the last half of the light beam is reflected.
  • the laser beam transmitted through the mirror is incident on the total reflection mirror, and the laser beam reflected from each of these half mirrors and total reflection mirror is reflected on the surface of the material to be tested.
  • the laser beams reflected by the rotating mirrors are made to project and scan different regions on the surface of the material to be inspected.
  • the electromagnetic ultrasonic probe used in the device of the present invention uses a rare earth magnet having a large maximum magnetic energy as a static magnetic field forming member to obtain a static magnetic field as strong as when an electromagnet is used. It is possible to achieve an effective cooling structure without the need for absolute consideration, and it is possible to reduce the size.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing the method of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing one aspect of the flaw detection method.
  • FIG. 2 (B) is an explanatory view showing the display of the flaw detector in the case of FIG. 2 (A).
  • FIG. 3 is an explanatory view showing another mode of the flaw detection method.
  • O PI_ 4 (A) and 4 (B) are explanatory views showing the display of the flaw detector in the case of FIG.
  • Fig. 5), (B), and (0) are explanatory diagrams showing the state of incident and reflected light that is generated by a defect.
  • FIG. 6 (B) is an explanatory view showing the display of the flaw detector in the case of FIG.
  • FIG. 7 shows the fact that the interference phenomenon of the laser is used to detect the displacement of the surface of the material to be inspected.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing the principle of the flaw detection method of the present invention when an electromagnetic ultrasonic probe for longitudinal waves is used for ultrasonic wave transmission and an interferometer by a laser is used for ultrasonic wave reception.
  • Fig. 9 shows the large number of defects in the test material by the flaw detection method of Fig. 8.
  • Figure 10 is a chart showing the relationship between laser and beam diameter and ultrasonic longitudinal wave intensity.
  • Fig. 11 shows the pulse'-laser waveform.
  • Figure 12 shows the angle of incidence of the laser beam on the surface of the material to be tested.
  • FIG. 13 is a plan view of the scanning device of the present invention.
  • Fig. 14 is a side view of Fig. 12
  • FIG. 15 is a front view seen from the X-If line in Fig. 14.
  • FIG. 1-6 is a plan view of another scanning device of the present invention.
  • Figure 17 is a side view of Figure 1-6.
  • FIG. 18 is a front view of Fig. 17 taken along the line.
  • FIG. 19 is a front view showing a specific structural example of the scanning device shown in FIG.
  • Fig. 20 is a side sectional view taken along the line Fig. 19 ⁇ XX-XX.
  • Figure 21 is a side sectional view of the timing signal generating disc.
  • Figure 22 is a plan view of Figure 21.
  • Figure 23 is an explanatory view showing the state of reflection of the laser beam on the reflecting surface of the rotating mirror.
  • Fig. 24 is a schematic composition diagram of the control device of the scanning device in Fig. 19.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining the operation of the device shown in FIG.
  • FIG. 2-6 is a front view of the electromagnetic wave ultrasonic probe for longitudinal wave used in the device of the present invention, with the bottom lid and the like removed.
  • Fig. 27 is a side sectional view taken along the line XXI-XXI in Fig. 26.
  • FIG. 28 is a front view of the electromagnetic wave ultrasonic wave probe for use in the apparatus of the present invention with the bottom lid and the like removed.
  • Fig. 29 is a side cross-section seen from the x-x line in Fig. 28.
  • FIG. 30 is a front view of the electromagnetic supersonic wave probe for surface waves used in the apparatus of the present invention with the bottom lid and the like removed.
  • Figure 51 is a side sectional view taken along the line in Figure 50.
  • a laser head 1 is installed at a required distance of 5 10 to 20 m, the laser is guided by a waveguide, and a lens 3 for narrowing the pulsed laser is installed between them. Then, the permanent magnet or electromagnet that applies a static magnetic field to the surface of the material to be inspected, the displacement caused by ultrasonic waves, and the permanent magnet or W magnet
  • An electromagnetic ultrasonic probe 5 consisting of a flat plate-shaped detection coil for detecting the eddy current generated by the static magnetic field D, is placed on the surface opposite to the laser incident surface and on the surface of the material to be inspected. Up to 50 0 apart.
  • this electromagnetic ultrasonic probe 5 refer to Figs. 2 to 31.
  • the laser head 1 and the ultrasonic flaw detector 7 are connected to the laser power supply 2, and the electromagnetic ultrasonic probe 5 and the ultrasonic flaw detector 7 are electrically connected.
  • the ultrasonic flaw detector 7 includes, for example, a tuning amplifier 71, a detector 72, and
  • This laser has a waveguide
  • OMPI WIPO While being guided to the surface of the material to be inspected 4, it is narrowed down by the lens 5 during that time, and the laser absorbed energy density on the surface of the material to be inspected becomes a size necessary for ultrasonic wave generation and enters the surface of the material to be inspected. Is shot. Then, the ultrasonic waves generated by the thermal shock of the laser on the surface of the test material are propagated into the test material. At this time, the ultrasonic wave is attenuated if there is a defect 6 on the way. By detecting the extent of this extinction, the extent of the defect can be known.
  • the signal from the electromagnetic ultrasonic probe 5 is amplified by the tuning amplifier 71, detected by the detector 72, and displayed by the cathode ray tube indicator 73.
  • the cathode ray tube display 73 is synchronized with the laser pulse of the laser head 1 by the laser power supply 2.
  • the pulse appearing on the cathode ray tube display 7 3 is shown in Fig.
  • the ultrasonic pulse generated by the laser 'pulse is attenuated in a relatively small amount at a constant rate based on the material of the material to be inspected when there are no defects in the material to be inspected 4. It appears as ⁇ , but when there is a defect, it appears as a defect reception echo F that is relatively greatly attenuated according to the degree of the defect, which confirms the existence of the defect.
  • the thickness of the material can be immediately known. Because the speed of light is significantly higher than the speed of sound, it can be considered that the laser oscillation and the generation of ultrasonic waves are at the same time, and that time corresponds to point 0 in Fig. 2 (B). Then
  • reception also detects surface eddy currents caused by ultrasonic waves.
  • An electromagnetic ultrasonic probe 5 is provided near the incident point, and flaw detection can be performed by the pulse reflection method that receives the ultrasonic waves reflected from defects. In this case, apply pulse * laser L from various angles at an oblique angle, and apply it to the electromagnetic ultrasonic probe 5.
  • Reflections from can be received efficiently.
  • Figure 4 shows an example of the display when an electromagnetic ultrasonic probe 5 for transverse wave detection (see Figures 28 and 29) is used in the apparatus of Figure 3.
  • Figure 4 ( ⁇ ) is the case without defects, Figure 4 ( ⁇ ) is
  • OMP1 The signal echoes F i, F 2, and F 3 are transmitted and received on the surface as shown in Figs. 5 (A), (B), and (Q), respectively, when there is a defect in the center of the test material. It was done.
  • the solid line in Fig. 5 shows the longitudinal wave and the dotted line shows the transverse wave. In this way, it is possible to detect defects whose display is clearly different between a healthy test material and a defective test material.
  • a surface wave can also be generated by the injection of a pulsed laser, so a flaw detection method that detects surface flaws on the test material 4 is also possible.
  • an electromagnetic ultrasonic probe 5 for detecting surface waves may be arranged near the incident point of the pulse laser L.
  • An example of the flaw detector display at this time is shown in Fig. 6 (B).
  • ⁇ in Fig. 6 ( ⁇ ) is the pulse wave •
  • the surface wave generated by the incidence of the laser is directly detected by the iP electromagnetic probe 5! ? , F is due to surface defects ⁇ ! )
  • Fig. 7 is a total reflection mirror, 9 is a photomultiplier tube, 10 is a half mirror, a solid line with an arrow L indicates a signal laser path, and a broken line with an arrow L o indicates a reference laser path. Show.
  • the surface of the material under test is Is 4. (About 0.15 m)
  • the Lo and the signal laser L cause a Z2 difference due to the optical path phase difference, and they cancel each other out.
  • the intensity of the received light is zero when the displacement of the test material is 0.15 im. That is, a surface vibrating with a displacement of ⁇ 0.15 m vibrates from zero to the maximum as the received intensity.
  • the surface of the material to be inspected is usually rough, so the laser should be stopped by the lens]).
  • the interferometer shown in Fig. 7 uses what is known as a Mikelson interferometer.
  • OMPI Figure 8 shows the flaw detection method when the longitudinal electromagnetic wave ultrasonic probe 5 (see Fig. 20 and Fig. 27) is used for ultrasonic wave transmission and the laser interferometer 1 1 for laser is used for ultrasonic wave reception. Show.
  • the ultrasonic wave transmitted by the longitudinal ultrasonic wave electromagnetic wave probe 5 propagates through the test material, and the displacement of the surface on the opposite side of the test material is the laser interferometer 11
  • Fig. 9 shows an example of the relationship between the size of the defect (diameter) of the material with a thickness of 20 in the flaw detection method shown in Fig. 8 and the width of intensity change of the received light. Show. It can be seen that the range of change in strength becomes smaller as the defects become larger.
  • N d Y AG (Gernet structure)
  • the laser is a sharp pulsed laser with a Q switch
  • the experimental results were obtained to find the relationship between the laser beam diameter and the ultrasonic longitudinal wave component intensity. Is shown in FIG. From this figure, the longitudinal wave component intensity is determined by the surface energy density of the laser, and it can be seen that it is necessary to increase the surface energy density of the laser in order to increase the ultrasonic wave generation intensity.
  • Figure 11 shows the outline of the waveform of the Nd: YAG pulse laser. Sharp rising of waveform] 3 is important for ultrasonic wave generation
  • OMPI . ⁇ . ⁇ ⁇ I understand.
  • the frequency of the ultrasonic wave generated by such a pulse "! Is distributed from several 1 O KH z to 100 K MH Z ! It is possible to carry out flaw detection at an optimum frequency by considering the characteristics of the material to be tested (thickness and ultrasonic attenuation characteristics) and the size of the defects to be detected, by providing a dot pass frequency filter. it can.
  • Fig. 12 shows the experimental results for determining the relationship between the incident angle of the laser on the test material and the intensity of the generated ultrasonic waves. From the figure, it can be seen that the ultrasonic intensity is almost independent of the laser incident angle. This means that the laser incident point can be changed freely with a mirror, etc., and the material surface can be scanned over a wide range.
  • a laser * beam scanning method and apparatus using the rotating mirror for the surface of the material to be inspected will be described.
  • the material to be inspected 4 is continuously conveyed in the direction of the white arrow, and the surface on one side of the material to be inspected 4 Above the upper surface (in the example), the laser generator 12, the rotary mirror 13 and the rotary drive 14 are placed by supporting frames (not shown).
  • a plurality of electromagnetic ultrasonic probes 5 are arranged in a predetermined width direction orthogonal to the conveying direction of the material to be inspected 4. They are arranged at intervals.
  • the rotating mirror 13 is formed as a regular n prismatic body (in this embodiment, 6 prismatic body), and the axis 1 31 provided at the center thereof is positioned substantially parallel to the conveyance direction of the material to be inspected 4, and the rotary drive device is provided. It is made to rotate using 1 4.
  • Each of the rotating mirrors 15 has an ⁇ surface (6 surface in this embodiment) forming an outer peripheral surface of a regular ⁇ prism as a reflecting surface 13 2. As shown in Fig. 15, the laser beam incident near the front end Ri of the reflecting surface 15 2 with respect to the rotating direction of the rotating mirror 15 is reflected by the beam L and is reflected in the width direction of the test material 4.
  • the laser beam'L ' which is incident on one end Oi of the rotating mirror 13 and is incident on the vicinity of the rear end of the reflecting surface 1 3 2 with respect to the rotating direction of the rotating mirror 13 is reflected from here, and
  • the installation height of the rotating mirror 1.3 from the surface of the material 4 to be inspected is set appropriately so that the light enters the other end 02 in the width direction of 4.
  • the laser generator 12 is located in a plane vertical to the material 4 to be tested including the axis 1 5 1 of the rotating mirror 13 and the reflecting surface 1 3 2 of the rotating mirror 13 at a predetermined elevation angle. It is arranged so that it faces downwards.
  • the laser generator 1 2 is composed of an Nd: YAG (garnet structure) laser having a wavelength in the infrared region etc.] 9, and a very short pulsed laser 'beam with a constant period (for example, 100 Hz) Is fired.
  • test material 4 The surface of the test material 4 will be scanned.
  • n-prism in this embodiment, 6 prism
  • iZsH z in this embodiment, ie, 1 revolution in ⁇ seconds
  • the rotating mirror 1 3 When injected in a pulse shape in the 10th period, the rotating mirror 1 3 is 3 ⁇ ⁇ ° ⁇
  • the laser beam incident on the laser beam was deflected to approximately 7 20 ° Zn (120 in this example), and was incident on the reflecting surface 1. , The beam is reflected respectively, and is almost uniform in the width direction of the test material 4.
  • a laser beam will be projected at 100 spots at 15 fixed intervals. Therefore, one scan in the width direction of the test material 4 can detect 100 spots. Similarly, if, for example, the rotation speed of the rotation mirror 15 is set to double iZs H z, 50 scan spots can also be obtained in one scan.
  • the scanning range of the laser 'beam is such that the shape of the rotating mirror 15 is formed into an appropriate regular polygonal cylinder, and-the rotating mirror 1 S is arranged at an appropriate distance from the test material 4. It can be adjusted arbitrarily.
  • the distance between the projection points of the laser 'beam on the surface of the material to be inspected can be appropriately selected by changing the emission period of the laser' beam.As described above, ultrasonic waves are generated in the material to be inspected 4 by the impact of the laser 'beam. , This is an electromagnetic ultrasonic probe
  • the rotation synchronizing signal of the rotary mirror 15 is sent from the rotary drive unit 14 to the ultrasonic flaw detector 7, and the ultrasonic wave is received by the receiving echo corresponding to the scanning spot position of each laser beam. Displayed on the display of Unit 7.
  • the number of projection points of the laser beam on the surface of the work piece is 100 under the above-mentioned conditions-the probe is placed on the lower surface side of the work piece so as to correspond to each projection point.
  • probes 5 may be provided, but an appropriate number of probes 5 may be provided so as to also serve as several projection points.
  • the reception of the ultrasonic wave by the probe 5 is electrically or mechanically scanned in synchronization with the scanning of the laser beam.
  • the case of the transmission method in which the probe 5 is arranged on the side opposite to the rotating mirror 1 3 with respect to the test material 4 is shown.
  • the reflection method installed on the same surface as the rotating mirror 13 may be used.
  • Fig. 6 ( ⁇ ) it is also possible to detect surface defects using a surface wave probe.
  • the displacement of the surface of the material to be inspected using the interference pattern of the laser beam is no particular limitation on the ultrasonic wave receiving method such as a method of detecting an ultrasonic wave and receiving an ultrasonic wave, and a conventionally known method may be appropriately adopted.
  • FIGS. 1 to 25 Fig. 1, Fig. 6, Fig. I 7, and Fig. 18 are the same as Fig. 13, Fig. 14, and Fig. 15 described above.
  • Fig. 10, 17 and 18 The method shown in Fig. 10, 17 and 18 is shown in Fig. 15, 1 4 and 1 5.
  • 25 1 ⁇ is the rotary pliers 1.4 and each rotary mirror '1 3 a, 1 5,
  • 1 5 c) is a total reflection mirror.
  • the arrangement of the tentacles 5 is based on the reflection method. This arrangement is merely an example and is shown in Figure 15
  • It may be arranged by the transmission method.
  • a laser generator as best shown in Figure 1-6
  • Beam L is tilted at a certain angle (45 ° in this example) with the laser beam during its course.
  • a plurality of (two in this embodiment) halves ⁇ mirrors 15a, 15t> and all of the mirrors that are inclined and arranged substantially in parallel are used.
  • the total reflection mirror 15c located on one side is arranged on the center of each area divided into three equal parts in the width direction orthogonal to the transport direction of the material to be tested 4.
  • the transmittance of each half 'mirror 15a, 15b is 2 Z3 for half mirror 15a and half
  • each half mirror was placed in the mirror group, and three mirrors were used as a whole. It may consist of n sheets of one half 'mirror and one total reflection mirror. In this case, the transmittance of each half mirror is laser
  • the laser 'beam When set to 1/2, the laser 'beam is divided into n equal amounts of light and impinges on the corresponding rotating mirrors with equal amounts of light.
  • the total reflection mirror 15 c was used to enter the 20 mirror 13 c, but instead, a half mirror may be used to construct the half mirror ⁇ mirror. .. In this case, the transmittance of each half mirror differs from that described above, but the transmittance of the half * mirror on the laser generator 1 2 side is large.
  • this leaked beam can be used as a synchronization signal for the rotation of the rotary mirror and the scanning operation of the probe 5.
  • the rotating mirrors 1 3 a, 15 and 13 c are located on the respective areas of the material 4 to be inspected, and the half mirrors 15 a, 15 b and all of them are arranged in the conveying direction of the material 4 to be inspected. Are arranged at equal distances from the reflection mirror 15c], and each rotating mirror 13a, 15b, 13c has a connecting mechanism such as a timing belt or gear. After that, they are connected to the rotation driving device 14 and are driven to rotate in the same direction at a constant speed.
  • Each of the 1 5 c is formed as a polygonal prism, and the reflective surface 1 5 2 a, 1 3 2, 1 3 2 c is provided on the outer surface of the polygon.
  • the axes 1 3 1 a and 1 5 1 % 1 5 1 c arranged in the center of the axis are arranged parallel to the transport direction of the material 4 to be inspected.
  • the laser beam B reflected from each half 'mirror 15a, 15b and the side-reflecting mirror 15c has its own rotating mirror 15a, 13b, 15c. Lower reflective surface
  • the projection point moves in sequence within 5.
  • the rotating mirrors 15a, 15b % 1 3c are configured as regular polygonal prisms, but the deviation is not limited to this.
  • regular octagonal prisms may be used.
  • a regular 12 prism or the like may be appropriately selected.
  • the reflection direction of the laser beam changes by about 720 ° / ⁇ , so the smaller ⁇ is, the more The area to be projected on, in other words, the flaw detection area becomes wider, and the larger ⁇ becomes, the narrower the flaw detection area becomes. Change this ⁇
  • This flaw detection area can be adjusted by changing the installation height of the rotating mirror from the surface of the material to be inspected.
  • Figs. 19 and 20 the laser that guides the laser beam L along a predetermined route is guided by a waveguide 100, a rotating mirror 13a, and a rotating mirror].
  • O A cap that protects the live device 200, the probe support mechanism 300, the rotary drive device, the interlocking mechanism, and the rotary mirror, respectively.
  • these devices and mechanisms are provided with suitable heat-resistant structures and water-cooled structures individually or in association with each other.
  • the waveguide 100 and the capa 105 are of a double structure] 9, and the fan-shaped waveguide 10 1 is appropriately cooled by a cooling pipe 10 2.
  • the timing signal generator 200 will be briefly described with reference to FIGS. 21 to 24.
  • the rotating mirror 13 is a regular octahedron, and the rotating mirror 13 performs intermittent stepwise rotation of its —reflection surface 1 3 2 for 5 steps, and the rotating mirror 13 stops. It is set so that the pulsed laser beam is emitted during the operation. Therefore, the timing signal generator 200 is
  • the timing signal generator 200 is a conventional device composed of a rotating disk 210, a light source 220, and a photodetector 230.
  • the rotating disk 210 is mechanically connected to the rotating mirror 13 through the interlocking mechanism 6 and the same angular displacement is made between them.
  • a plurality of through-holes 2 11 are formed in the rotating disk 210 in a predetermined positional relationship.
  • the through hole 2 11 repeats the same positional relationship for each one reflection surface angle ⁇ (20 degrees in this embodiment) of the rotating mirror 13. Within the angle ⁇ , a through hole is provided at a predetermined position for each one-step rotation angle ⁇ (4 degrees in this embodiment) of the rotary mirror 13
  • 5 2 1 1 is open.
  • the light beam that has passed through the through hole 2 11 is detected by a predetermined photodetector 2 30 and used in the control device shown in FIG. 24, which will be described later.
  • the angle is 2 °, ⁇ °, 10 °, 14 °, and 18 °.
  • FIG. 24 shows a schematic configuration of a scanning control device for one or a group of electromagnetic ultrasonic probes 5, and
  • Figure 25 is a signal diagram showing the operation of the control unit.
  • the pulse of the rotary tilting device 1 4 'The motor 1 4 1. is from the pulse motor oscillator 1 4 2 to the pulse signal. (Between the on-lines in Fig. 25 (A). ) Is input to start stepping.
  • the oscillator 1 4 2 is turned on at a fixed cycle. -Off is repeated.
  • the acoustic wave probe 5a has a signal from the second photodetector 2 3 2.
  • the receiving state is activated for a predetermined time (D).
  • the specified repetition frequency from the laser generator 1 2 is the specified repetition frequency from the laser generator 1 2
  • the magnetic ultrasonic probe '5a receives the ultrasonic inspection result
  • the preset counter 1 4 3 is the first photodetector.
  • the laser oscillation pulses from the laser generator 1 2 are counted.
  • the signal from the third photodetector 2 5 3 is an electromagnetic supersonic wave.
  • Transducer 5c, 5d, 5e for each step rotation of the motor.
  • the transducer 5a shown in Figs. 2 and 6 is a longitudinal wave.
  • Fig. 28 and Fig. 29 show a transverse wave probe.
  • FIGS. 50 and 51 show the surface
  • Wave probes 5c are shown respectively.
  • a disk-shaped lower lid 5 14 that is screwed to the lower end with a packing 5 15 and has a circularly cut central portion, and is fitted into the central portion of the lower lid 5 1 4 and is glued with a high-temperature adhesive. It consists of glued, highly wear-resistant and heat-resistant, for example, high-aluminum ceramic plates 5 15. Even if the upper lid 5 1 2, the side cylinder 5 11 and the lower lid 5 1 4 are dislocated, it is made of a non-magnetic material such as austenite stainless steel.
  • 5 2 is a center pole made of a magnetic material such as a perm mouth, the upper half of which is a regular square column with a horizontal length of a little more than 1 Zs of the inner diameter of the case, and the lower half is of an inverted truncated cone shape.
  • the shape is tapered toward the bottom. Its height is slightly smaller than the inner depth of the case. It is slightly short, so that the upper surface faces the center of the upper hem 5 1 2 and the lower surface faces the center of the ceramic plate 5 1 5. It is located in the center of the case.
  • the upper yoke 55 is made of a magnetic material, and has a thick-walled rectangular ring shape.
  • the upper yoke 5 3 is made of a magnetic material, and has a thick-walled rectangular ring shape.
  • the collar portion 5 2 1 formed on the upper end of the center * pole 5 2 is fitted and locked to this step portion, and the center pole 5 2 2 is set by the set screws 5 2 2.
  • the upper yoke 5 3 are fixed.
  • the upper yoke 5 3 itself has a plurality of setscrews 5 3 1 through which the upper lid 5 1 2 passes.
  • the static magnetic field forming member 54 is a permanent magnet that has an annular shape as a whole, and is formed into a small cube shape, and has a rare earth magnet such as yttrium-iron-iron-garnet that is a rare earth magnet with U as the N pole and S pole as upper and lower. They are aligned and closely adhered so that they are located at, and are combined so as to form a ring shape. Its inner dimension is equal to that of the upper yoke 5 3 and its height dimension is about that of the center pole 52]), and the center of the upper half prismatic section to the lower half inverted cone It is fitted so as to be positioned over the trapezoidal portion, and its upper surface is bonded to the lower surface of the upper yoke 53.
  • a rare earth magnet such as yttrium-iron-iron-garnet that is a rare earth magnet with U as the N pole and S pole as upper and lower. They are aligned and closely adhered so that they are located at, and are combined so as to
  • the lower yoke 5 5 is made of a magnetic material such as permalloy, and has a thin rectangular saucer shape with the center part cut out in a circular shape, and is screwed to the static magnetic field forming member 5 4 by a plurality of setscrews 5 5 1. It is supported.
  • the inner dimension at the upper end of the lower yoke 5 5 is equal to that of the static magnetic field forming member 5 4 or the upper yoke 55, but the inner dimension at the lower end is smaller than this, and the inner end of the lower end 5 52 is centered. ⁇ It is arranged so as to face the lower peripheral surface of the pole 52 with a comparatively small distance.
  • a coil 5 ° with a plurality of turns is arranged so as to face the upper surface of the ceramic plate 5 15 and surround the lower end of the center pole 5 2. Both ends of the coil 5 ⁇ are connected to the connector 5 6 2 attached to the upper lid 5 1 2 via the cable 5 6 1 which is routed upward from the lower side of the lower yoke 5 5]? , External machine
  • the outer dimensions of the upper and lower yokes 5 3 and 5 5 and the static magnetic field forming member 5 4 are such that an appropriate space, that is, the outer cavity portion 5 1 6 is formed between these outer peripheral surfaces and the side cylinder 5 11.
  • the upper lid 5 1 2 has two long and short water pipes 5 7 a for communicating the outer cavity 5 16 with the outside.
  • 5 7 a 1 ⁇ 4 5 7 b and 5 7 b are alternately arranged in four equal parts.
  • the lower end of the short water pipe 5 7 b is slightly below the upper lid 5 12 and the lower end of the long water pipe 5 7 a is the lower lid 5 1 4
  • 5 7 a communicates with an external water source (not shown), introduces water as a cooling medium into the case 5 1 as shown by the arrow, and the short water passages 5 7 b and 5 7 b show arrows. Drain the water from the case 5 1 as shown.
  • center half of the center pole 52 is an inverted cone
  • an inner cavity 541 is formed between the static magnetic field forming member 54 and the inner peripheral surface thereof. And the center
  • the upper lid 5 1 2 is provided with two water passages 5 8 communicating with the slit space 5 5 1 and the outside in a centrally symmetrical position of the upper lid 5 1 2), and one water passage 5 5 8 is the outside
  • the other water flow tube 5 8 discharges water from the case 51 as indicated by the arrow.
  • the center 2 may be provided with a water passage that connects the narrow space 53 1 and the inner cavity 54 1.
  • the upper and lower yokes 53, 55 and the center 'pole 52 are coated with anti-corrosion paint or a transfer treatment to prevent rusting.
  • FIGS. 28 and 29 the same reference numerals as in FIGS. 20 and 27 indicate the same components.
  • the case 51 is watertightly configured by the side cylinder 511, the upper lid 512, the lower lid 514, and the ceramic plate 515.
  • the side cylinder 5 1 1 the upper cover
  • the material of the peripheral fitting part of the lower lid 5 1 4 to the side cylinder 5 1 1 is a magnetic material such as a ferrite stainless steel, and the mating part of the lower lid 5 1 4 Except for the central part, it is made of non-magnetic steel such as SUS304 stainless steel.
  • the static magnetic field forming member 54 is a permanent magnet that has a prismatic shape as a whole. It is assembled to form a column] 9, its height is the inner depth of the case 11! ? Slightly short, side length is side cylinder It is about ⁇ 3 of the inner diameter of 5 1 1. Then, they are tightly fitted in a copper plate holder 59 with a bottomed rectangular tube shape, the lower surface of this holder 5 9 faces the upper surface of the ceramic plate 5 15 with a small gap, and the inside of the case 5 1 It is arranged so that it is located in the center, and the flange at the upper end of the holder 5 9 is fixed to the case 5 1 by screwing it onto the lower surface of the upper lid 5 1 2.
  • the coil 50 is concentrically bonded to the bottom surface of the holder 59 with a high-temperature adhesive with the holder 59 or the static magnetic field forming member 54, and between the holder 59 and the ceramic plate 51. It is located in the slit. Both ends of this coil 5 ⁇ are connected to the upper cover 5 1 2 via the cable 5 6 1 which is routed in the annular space 5 1 6 between the side cylinder 5 1 1 and the holder 5 9. It is possible to connect to external equipment in a series of 5 .6.
  • the upper lid 5 1 2 has long water passages 5 7 a and 5 7 a whose lower end is close to the lower lid 5 14 and the lower end is the upper lid.
  • 5 7 a and 5 7 a communicate with an external water supply source (not shown) to guide water into the case 5 1 as shown by the arrow, and as shown by the arrow, the case 5 1 force to the water pipe 5 7 This water is discharged to the outside via b and 57b.
  • FIGS. 30 and 31 the same reference numerals as those in FIGS.
  • the case 5 1 is the same as the above-mentioned case, the side cylinder 5 1 1, the upper lid 5 1 2, the lower lid 5 1 4, and the ceramic plate.
  • the static magnetic field forming member 54 is a permanent magnet that has a prismatic shape as a whole, and is assembled by closely adhering rare earth magnets formed on a small cube so that the N pole and S pole are located on the left and right.
  • the lower yoke 5 52 is glued to the left and right sides of the side, and the left and right lower yokes 5 52 are screwed to the upper lid 5 1 2 by means of the screws 5 3 1.
  • the coil 50 is attached to the ceramic 5 15 with high temperature adhesive.
  • This coil is a zigzag coil with a spacing of 1 Z2 of the wavelength to be detected, as shown in Fig. 30] 3 Both ends are routed along the lower arm 5 52, and the connector 5 It is possible to connect to external devices connected to ⁇ 2.
  • the upper lid 5 1 2 has long water passages 5 7 a and 5 7 a whose lower end reaches a position close to the lower lid 5 14 and a short water pipe whose lower end is the upper lid 512]?
  • Water bottles 5 7 b and 5 7 b are arranged in 2 equal parts and 4 equal parts.
  • Water passages 57a and 57a guide water from an external water source into the case 5 1 as shown by the arrow, and from the case 51 as shown by the arrow, pass water passages 5 7b and 5 7b to the outside. Discharge the water from the navel
  • the magnetic circuit of the longitudinal wave probe 5a is composed of a static magnetic field forming member, OMPI, and S ⁇ O ⁇ . 5 4, upper and lower yokes 5 3, 5 5 and the center 'pole 52, the magnetic flux leaks to the outside between the center' pole 5 2 and the lower yoke 5 5, so the lower lid 5 1 4 Is the material to be tested facing the ceramic plate 5 15.
  • the magnetic circuit of the transverse wave probe 5 is composed of a static magnetic field forming member 5 4 and a case 51, and the magnetic flux is between the static magnetic field forming member 5 4 and the peripheral part of the lower lid 5 1 4 of the case 5 1. Leaks to the outside due to damage to the outside.
  • a static magnetic field perpendicular to the surface of the material to be tested is applied to the material to be tested that faces the 15 Mick plate 5 15.
  • the magnetic circuit of the surface wave probe 5c is composed of a static magnetic field forming member 54 and a lower yoke 55, and the magnetic flux leaks between the left and right lower yokes 55.55. Board
  • a static magnetic field parallel to the surface of the test material is applied to the test material facing 15 5 15 (coil 5 ⁇ ).
  • the coils 5-6 are arranged in a zigzag shape, and the currents flowing in the opposite directions flow through the adjacent coils, so that eddy currents in the opposite direction flow on the surface of the material to be tested at intervals of 2 and vertical vibration also occurs.
  • the phases are reversed and a surface wave is generated.
  • the directions of the static magnetic fields formed on the test material are different, so the two perform almost the same operation except that the ultrasonic waves are longitudinal waves and transverse waves, respectively. .
  • the characteristics of the rare earth magnets that make up the static magnetic field forming member 54 are:
  • the probe of the present invention configured as described above is placed facing each other with a distance of 0.5 to 50 from the surface of the test material 4, as shown in FIG. 13 for example.
  • the probe may be attached to an appropriate supporting member.However, heat resistance of an appropriate thickness for the outer peripheral cloth of the lower lid 5 1 4 of the case 5 1 It is also possible to fix a wear-resistant shoe and urge the supporting member toward the test material 4 so that the shoe slides on the front and back surfaces of the test material 4 ⁇ .
  • the probe of the present invention has an outer diameter of 1400 baskets ⁇ 1 ⁇ 0 simple and height
  • the size is about 60 to 100 jobs, but to keep the magnetic field forming member 54 within the above-mentioned maximum operating temperature of 250 C of the rare earth magnet, it is necessary to avoid the influence of the test material.
  • the temperature of the test material is 800 to 1200 C, the cooling water amount of about 2 to 3 minutes is required.
  • the probe of the present invention configured and used as described above uses a permanent magnet, particularly a rare earth magnet, as a static magnetic field forming member, it uses an electromagnet as in the conventional case and conducts a large current. When this is done, the same strong static magnetic field is obtained and sufficient detectability is secured. Since the coil required for the electromagnet and the power supply for energizing this coil are not required, the size of the entire device can be reduced, and its size can be reduced by considering the probe itself. It is about half that of conventional products. others
  • the piezoelectric element was used as an ultrasonic-electric signal conversion element at room temperature.
  • the sensitivity is low by about 40 dB, it is possible to use an amplifier with a high S / N ratio. ? , Will have sufficient inspection capability.
  • this probe has a power
  • the cooling structure is such that the lower end of the water pipe is changed in the vertical position for each of the water supply and discharge.
  • a moderate turbulence phenomenon occurs within 20 and the cooling effect is enhanced.
  • the material to be inspected is about 120 C. Even when used at the maximum temperature, the rare earth magnet, which is the material of the static magnetic field forming member, is kept below the maximum operating temperature,
  • the ceramic plate 5 15 By arranging the ceramic plate 5 15 in the central part of the lower lid 5 14, the electromagnetic coupling with the material to be inspected becomes dense], and an eddy current is effectively generated on its surface, In addition, eddy currents generated by reflected or transmitted ultrasonic waves can be detected efficiently.
  • This ceramic plate 5 15 should be replaced appropriately according to the state of wear. It is easy to replace the ceramic plate or inspect the inside of the case because the lower lid 5 1 4 is screwed to the side cylinder 5 1 1.
  • the static magnetic field forming member is composed of subdivided rare earth magnets, eddy current generation inside is suppressed.
  • the static magnetic field forming member 54 is covered with the copper holder 59 as in the case of a transverse wave probe, the effect of suppressing the generation of ultrasonic waves inside the holder is obtained.
  • the laser beam is focused and incident on the surface of the material to be inspected, and the ultrasonic waves generated at that time are received by the electromagnetic ultrasonic probe for flaw detection. It can be applied to hot flaw detection of high temperature steel slabs such as slabs and billets, or continuous slabs during casting, and is extremely useful in the steel industry.

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Description

明 細 書
〔 発明の名称 〕
非接触超音波探傷方法および装置
〔 技術分野 〕
本発明は、 高温状態にある鋼材等の被検材の欠陥—を、 被検材に接触することなく検査する超音波探傷方法お よび装置に関するものである。
〔 背景技術 〕
非破壊検査の一方法と して、 従来から超音波探傷が 多用されている。 従来の方法では、 超音波の送受を行 わせる探触子とおよび被検材との音響的結合を得るた めに、 探触子と被検材との直接的接触、 または接触媒 体をかいしての間接的接触がー般に不可欠である。
どころで、 製鉄所の鋼材製造工程においてはこの超 音波探傷が品質管理手段として多用されてきた。 近年、 できるだけ上工程において探傷およびその結果にもと づく手入れを行い、 欠陥のある材料を下工程へ流すこ となく、 生産能率の向上と歩留の向上を図る試みがな されて る。 このために、 高温（ 8 0 0〜1 2 0 0 C ) の鋼材の超音波探傷が要求されることとなってきた。
ところが、 従来の一般的な超音波探傷技術による場 合は、 前述のよ うな探触子と高温鋼材とを直接または 間接に接触させる必要があるので、 被検材である高温 鋼材からの熱的影響が大き く、 探触子の熱的損耗、 振 動子の特性劣化等多くの問題がある。 例えば、 熱間圧
OMPI 延中の高温（ 8 0 0 C〜： 1 2 0 0 C ) の鋼材を探傷する 場合には、 接触媒質として油等の可燃性のものは勿論 使用できな し、 また、 水等の接触媒質もその急激な 蒸発のために、 探触子と鋼材との間に安定した音響的
5 結合が得られず、 さらに探触子自体相当な高温にさら されるなどの理由から、 ほとんど実質的に有効な探傷 ができない。
- さらに、 探触子の走査方式については、 1 箇の探.触 子を鋼材の幅方向に往復走査させるか、 または複数箇
10 の探触子を鋼材の幅方向に予め配置する方式がとられ ている。 いずれの方式をとるにしても、 大掛]?な装置 を必要とする。
このよ うな問題点を解決するために、 非接触式の超 音波探傷が開発されてきた。 そのうちの 1つに電磁式
15 超音波探傷がある。 この探傷方法につ て以下に簡単 に説明する。
鋼材等の被検材の厚み方向に関して直角方向にまた は平行方向に静磁場をかけるとともに、 被検材の表面 に対向させて配置したコィルに高周波電流を流したと
20 き、 高周波パルス電流によ 被検材の表面に発生した 渦電流と前記静磁場とによる D — レ ン ツ力によって超 音波が発生する。 この超音波は被検材中'を伝播 L .一欠 陥が存在する場合はこの欠陥で反射され、 または大き く減衰して被検材裏面に達し、 また、 欠陥が存在しな
25 い場合はわずかに減衰して裏面に達し、 ここで反射さ
OMPI WIPO れる。 このよ うにして、 被検材の表面に反射されるか または裏面に達する超音波は、 超音波振動と、 前記静 磁場または裏面にかけた静磁場とによ U発生した渦電 流を、 被検材の表面または裏面に対向させて配置した コイ ルによ ]?検出し得るので、 振動子を使用する通常 の超音波探傷における反射法または透過法におけると 同様に、 超音波のレペルおよび受信タィ ミ ングを解析 することによって、 欠陥の存否およびその位置決定を 行うことができる。
静磁場の方向を被検材の表面に平行（すなわち、 被 検材の厚み方向に関して直角な方向） にする場合は縦 波の送受信が、 また、 被検材の表面に垂直（すなわち、 被検材の厚み方向に関して平行な方向） にする場合は 横波の送受信が可能となる。
従来の電磁式超音波探傷においては、 静磁場形成手 段としては、 超音波の発生レベルおよび受信レベルを 高めるために静磁場をできるだけ強大にする必要があ るので、 主として電磁石が用いられてお]?、 しかも相 当の大電流を通流することとしていた。 ところで、 探 触子は高温の被検材からの輻射熱を奪うために通水等 による冷却を要するが、 前述の大電流通流によ ]?電磁 石に発生するジュール熱も冷却する必要があ,る。 この 電磁石の冷却にはそのコィルに近い位置に通水経路を 配する必要があるので、 電気絶緣構造に十分な配慮を 払わねばならず、 また、 それだけ冷却構造も複雑化し、
OMPI 結果的に探触子が大型化するという問題点があった。 また、 大型化に伴って、 複数箇並設使用する場合には、 検査密度が粗くなるという問題点がある。 一般に、 探 傷は複数の探触子を並設して行う場合が多いので、 各
5 探触子の電磁石に共通の 流源は相当大規模のものに なるという難点もあった。
〔 発明の開示 〕
本発明の主な目的は、 被検材と接触せずに、 被検材 の欠陥を検査できる超音波探傷方法および装置を提供
10 することにある。
本発明のさらに別の目的は、 被検査材に接触せずに 超音波発生点を被検材表面に対して走査しえる超音波 探傷方法および装置を提供することにある。
本発明めさらに別の目的は、 前述の超音波探傷装置
15 に用いる探触子であって、 小型、 高性能、 耐久性のあ る電磁超音波探触子を提供することにある。
本発明の非接触超音波探傷方法および装置は、 赤外 域等の波長をもつパルス状レーザをレ ン ズ等によ り集 束し、 被検材に垂直または斜めに入射し、 入射時の熱
20 ショ ックによ i>発生した超音波を被検材内に伝播さ · せ、 上記入射面と同一面上または反対面上に配置し た永久磁石と平板状検出-コ ィ- ルとからなる電磁無-音波- 探触子によ 超音波を受信して被検材の欠陥を検査す o
25 本発明の方法および装置においては、 レーザ ' ビ一
ΟΜΡΙ一 ムを鏡面の向きが経時的に変化するミ ラに入射させ、 このミ ラから反射されるレーザ ' ビームを被検材に対 し走査させる。
さらに、 本発明の方法および装置においては、 レー ザ . ビームをその進路中に配設した複数のハー フ · ミ ラに入射させて、 それぞれ入射光量の一部を反射させ るとともに、 最後のハー フ * ミ ラを透過したレーザ ' ビー ムを全反射ミ ラに入射させ、 これら各ハー フ ' ミ ラおよび全反射ミ ラから反射したレーザ · ビー ムをそ れぞれ被検材に対する反射面の角度が経時的に変化す る各回転ミ ラに入射させ、 この各回転ミ ラから反射し たレーザ . ビームをそれぞれ被検材表面の相異なる領 域に対して投射走査させる。
本発明の装置に用 られる電磁超音波探触子は、 静 磁場形成部材として最大磁 エネルギの大きい希土類 磁石を使用する とによって、 電磁石を使用した場合 と同程度の強い静磁場を得る一方、 電気絶緣 の配慮 を無用として効果的な冷却構造をとることができ、 小 型化を可能としたものである。
〔 図面の簡単な説明 〕
第 1 図は本発明の方法を示す概略構成図。
第 2図 ( は探傷法の一態様を示す説明図。
第 2図 (B)は第 2図 (A)の場合における探傷器の表示を - 示す説明図。
第 3図は探傷法の別の態様を示す説明図。
O PI_ 第 4図 (A)および (B)は第 3図の場合における探傷器の 表示を示す説明図。
第 5図 )、 （B)、 および (0)は欠陥によ 1?発生するェコ 一の入射 ·反射の状態を示す説明図。
5 第 図 ( は探傷法のさらに別の態様を示す説明図。
第 ό図 (B)は第 ό図 の場合における探傷器の表示を 示す説明図。
第 7図はレーザの干渉現象を利用し、 被検材表面の 変位を検出することによ ]?超音波を受信する本発明の
10 方法の原理を示す説明図。
第 8図は超音波送信に縦波用電磁超音波探触子を超 音波受信にレーザによる干渉計を使った場合の本発明 の探傷方法の原理を示す説明図。
第 9図は第 8図の探傷方法による被検材の欠陥の大
15 きさと受信光の強度変化幅の関係を示す図表。
第 1 0図はレーザ， ビー ム径と超音波縦波強度との 関係を示す図表。
第 1 1 図はパルス ' - レーザの波形を示す図表。
第 1 2図はレーザ · ビー ム の被検材表面への入射角
20 と超音波発生強度との関係を示す図表。
第 1 3図は本発明の走査装置の平面図。
第 1 4図は第 1 2図の側面図。
第 1 5図は第 1 4図の X - If線からみた正面図。 第 1 ό図は本発明の別の走査装置の平面図。
25 第 1 7図は第 1 ό図の側面図。
OMPI
r WIPO 第 1 8図は第 1 7図の通 - 厘線からみた正面図。 第 1 9図は第 1 ό図に示す走査装置の具体的構成例 を示す正面図。
第 2 0図は第 1 9図 < XX - XX線からみた側面断面 図。
第 2 1 図はタイ ミ ング信号発生円板の側面断面図。 第 2 2図は第 2 1 図の平面図。
第 2 3図は回転ミ ラの反射面におけるレーザ ' ビー ムの反射の状態を示す説明図。
第 2 4図は第 1 9図の走査装置の制御装置の概略搆 成線図。
第 2 5図は第 2 4図の装置の動作を説明するための
1目 図？ o
第 2 ό図は本発明の装置に用 る縦波用電磁超音波 探触子の底蓋等を取]?除いた正面図。
, 第 2 7図は第 2 ό図の XXI - XXI線からみた側面断 面図。
第 2 8図は本発明の装置に用 る横波用電磁超音波 探触子の底蓋等を取]?除いた正面図。
第 2 9図は第 2 8図の x - x 線からみた側面断
'面図。
第 3 0図は本発明の装置に用 る表面波用電磁超眘 波探触子の底蓋等を取 除いた正面図。
第 5 1 図は第 5 0図の 線からみた側面断 面図。
_ O PI 一 〔 発明 を実施す るための最良の形態 〕
第 1 図を参照して、 本発明の方法の原理について説 明する。 例えば、 8 0 C！〜 1 2 0 0 Cの熱延中の鋼材 等の高温状態にある被検材 4の搬送ラィ ンにそって、
5 1 0〜 2 0 mの所要距離をおいてレーザ 'へッ.ド 1 を 設け、 レーザは導波管で導く よ うにし、 その間にパル ス状レーザを絞るためのレンズ 3を設置する。 そして、 被検材表面に静磁場をかける永久磁石または電磁石と、 超音波による変位と前記永久磁石または W磁石による
10 静磁場とによ D発生する渦電流を検出する平板状検出 コイルとからなる電磁超音波探触子 5を、 レーザ入射 面の反対側の面でかつ被検材表面よ ]? 0. 5〜5 0 丽離 して対設する。 この電磁超音波探触子 5の構造および 動作につ ては第 2 ό図から第 3 1 図までを参照して
15 後に詳述する。
レーザ · ヘッ ド 1 および超音波探傷器 7はレーザ用 電源 2に接続され、 また、 電磁超音波探触子 5 と超音 波探傷器 7 とが電気的に接続されている。 超音波探傷 器 7は、 例えば同調増幅器 7 1、 検波器 7 2、 および
20 陰極線管表示器 7 5 とから構成され、 同調増幅器 7 1 の入力端子を電磁超音波探触子 5のコイル出力に、 陰 極線管表示器 7 5のト リガ端子を電源 2に、 それぞれ
Ji½線 j る o レーザ . へッ ド 1 はレーザ用電源 2によ ]9赤外域等
25 のパルス状レーザを発振する。 このレーザは導波管を
OMPI WIPO 通して被検材 4の表面に導かれるが、 その間レン ズ 5 によ ]3絞られ、 被検材表面のレーザ吸収エネルギ密度 が超音波発生に必要な大きさとなって被検材表面に入 射される。 そして、 被検材表面でのレーザによる熱シ ョックで発生した超音波は被検材中に伝播される。 こ の際、 途中に欠陥 όが存在すれば超音波は減衰する。 この滅衰程度を検出することによって、 欠陥の程度を 知ることができる。
超音波探傷器 7においては、 電磁超音波探触子 5か らの信号を同調増幅器 7 1 によって増幅し、 検波器 7 2によって検波し、 陰極線管表示器 7 3によって表 示する。 陰極線管表示器 7 3は、 レーザ用電源 2によ つてレーザ · へ ッ ド 1 のレーザのパルス発振に同期さ れている。
例えば、 第 2図 ( に示すよ うな電磁超音波探触子 5 の配置において、 被検材 4に欠陥 όが存在して た場 合に陰極線管表示器 7 3に現れるパルスを第 2図 (Β)に 示す。 レーザ ' パルス によって発生した超音波パルス は、 被検材 4中に欠陥 όがないときには被検材の材質 にもとづいて一定の比率で比較的小さく減衰されて受 信エ コ ー Β となって現れるが、 欠陥 όがあるときには 欠陥の程度に応じて比較的大き く減衰された欠陥受信 エ コ ー F となって現れる。 これによつて、 欠陥 όの存 在が確認できる。
図中のては超音波が被検材中を伝播する時間に対応 してお 、 音速既知の被検材であれば、 直ちに被検材 の厚みもわかる。 なぜならば、 光速は音速に比べて著 - しく大きいため、 レ.一ザ発振時と超音波の発生とは同 時と考えてよ く、 その時点は第 2図 (B)の 0点に相当し、
5 また、 受信も超音波による表面の渦電流を検出するた
め、 表面への超音波の到着と同時と考えてよ からで る。
第 2図 に示す探傷法は、 送信側 受信側とが被検 材の表裏相対向する面にあ！）、 つま 透過法による探
10 傷であるが、 第 3図に示すよ うにパルス * レーザ Lの
入射点の近傍に電磁超音波探触子 5を設け、 欠陥 όか ら反射した超音波を受信するパルス反射法による探傷 も行える。 この場合は、 パルス * レーザ Lをいろいろ な角度の斜め方向から当て、 電磁超音波探触子 5に後
15 述する横波用あるいは縦波用探触子を使用して欠 6
からの反射を能率よ く受信できる。
第 3図の装置に、 横波検出用の電磁超音波探触子 5 (第 2 8， 2 9図参照） を使用した場合の表示例を第 4図に示す。 第 4図 (Α)は欠陥のない場合、 第 4図 (Β)は
20 欠陥のある場合をそれぞれ示す。 0点はレーザ · パル
スの発振点を、 Β ι はレーザ入射によ ]3発生した縦波 が被検材底面で反射されるときに、 横波にモー ド変換 されて電磁超音波探触子 5に受信されたものを、 B 2 はレーザ入射によ I？発生した横波が被検材底面で反射
25 されて表面で受信されたものをそれぞれ示す。 欠陥受
OMP1 信エコー F i, F 2, F 3はほぼ被検材の中心に欠陥 όが ある場合に第 5図 (A)， （B), (Q)にそれぞれ示すよ うに伝 播して表面で受信されたものである。 第 5図中の実線 は縦波を、 点線は横波をそれぞれ示す。 このよ うに、 健全な被検材と欠陥のある被検材とでは表示が明らか に異な 欠陥の検出が可能である。
パルス · レーザ'の入射によって、 表面波も発生でき るので、 被検材 4の表面疵を検出するよ うな探傷法も 可能である。 例えば、 第 ό図 (Α)に示すよ うに、 第 4図 は表面波検出用の電磁超音波探触子 5をパルス · レー ザ Lの入射点近傍に配置してもよい。 このときの探傷 器の表示例を第 ό図 (B)に示す。 第 ό図 (Β)の Τはパルス • レーザの入射によ 発生した表面波を直接電磁超音 波探触子 5によ iP検出し ものであ！？、 Fは表面欠陥 όによ ！）反射された表面波を検出したものである。 こ れは表面波によるパルス反射法の例であるが、 透過法 による探傷も行える。
レーザの干渉現象を利用し、 被検材表面の変位を検 出することによ ]?超音波を受信することもできる。 そ の原理を第 7図に示す。 図中 8は全反射ミ ラを、 9は 光電子倍増管を、 1 0はハー フ'ミ ラを、 矢印付実線 L は信号レーザの径路を、 矢印付破線 L o は参照レーザ の径路をそれぞれ示す。
被検材 4 の表面が超音波によ 振動していると仮定 すれば、 信号レーザ Lの径路長は変化するため、 径路
O PI
Λ,— lPO*~ 長一定の参照レーザ Lo との間に生ずる干渉現象は光 電子倍増管 9の受信面において超音波振動に対応する 強度の変化を生ずる。 これを光電子倍増管 9で受信す ることによ ]?、 超音波振動を受信することが可能であ
5 o
例えば、 レーザ源に He-Ne レーザ（波長 0.05 im ) を使用し、 被検材表面が静止状態で参照レーザ Lo と 信号レーザ L との間の光路位相差が 0 とすれば、 被検 材表面が 4. (約 0.1 5 m) 変位すれば、 参照レー
10 ザ Lo と信号レーザ Lとの間には光路位相差で Z2 の差異を生じ、 互 に打ち消し合ってしま う。 つま 、 被検材の変位が 0.1 5 im で受信光の強度は零となる。 すなわち、 ± 0.1 5 m の変位で振動している表面は、 受信強度として零から極大までの振動を行う。 一方表
15 面振動がない場合には、 常に極大である。 このよ うに、 受信光の強度変化の振幅をとることによ ]?、 超音波に よる光面の変位を把えることができる。
被検材表面は通常は粗であるから、 レーザをレ ンズ によ ])絞]?、 その焦点に被検材表面を位置させて、 レ
20 一ザをほぼ 1点に入射させる必要がある。 前述の変位 量土 0.1 5 .m は、 ほぼ探傷に使用する微少な超音波 による振幅よ は大き く、 この原理によ 受信光の強 度変化として超音波を受信できる。 第 7図の干渉計は マイ ケル ソ ンの干渉計として知られているものを使用
25 しているが、 他の干渉計を利用すること もできる。
OMPI 超音波送信に縦波用電磁超音波探触子 5 (第 2 0 , 第 2 7図参照） を、 超音波受信にレーザによるレーザ 干渉計 1 1 を使用したときの探傷方法を第 8図に示す。 縦波用電磁超音波探触子 5 によ ]?送信された超音波は 被検材中を伝播し、 被検材の反対側の面の変位がレー ザ干渉計 1 1 で、 受信光の強度変化幅として受信され 第 9図は、 第 8図に示す探傷方法において厚み 2 0 丽の被検材の欠陥の大きさ （径） と、 受信光の強度変 化幅との関係の一例を示す。 欠陥が大き くな.るに従つ て、 強度変化幅が小さくなつてくることがわかる。
この受信原理と前述の電磁超音波の送信方法とを組 合せて、 第 1 図に示す方法と類似の探傷方法を行うこ とができる。 しかし、 この場合は、 表面の垂直方向の. 変位を検出するため、 縦波を使った探傷のみに限定さ れ o
N d ： Y AG ( ガーネ ッ ト構造） レーザを Q ス ィ ツチ によ 尖鋭なパルス状レーザにした場合、 レーザ ' ビ 一ム径と超音波縦波成分強度との関係を求めた実験結 果を第 1 0図に示す。 この図よ ]?、 縦波成分強度はレ 一ザの表面エネルギ密度によって決ま ]?、 超音波の発 生強度を上げるためには、 レーザの表面エネルギ密度 を上げる必要のあることがわかる。
第 1 1 図は、 N d ： Y AG パルス . レーザの波形の概 略を示す。 波形の尖鋭な立上 ]3が、 超音波発生に重要
OMPI . Λ . ιντρπ ~ なことがわかる。 そして、 このよ うなパルス ' レ r "ザ によ！？発生する超音波の周波数は、 数 1 O KH z から 教 1 0 0 MH Z まで分布してお！？、 受信側で適当なパ ン ド · パス周波数フ ィ ルタを設けることによ ]?、 被検 材の特性（厚みや超音波減衰特性） および検出すべき 欠陥の大きさを考慮して最適な周波数での探傷を行う ことができる。
さらに、 レーザの被検材に対する入射角と発生した 超音波の強度との関係を求めた実験結果.を第 1 2図に 示す。 図から超音波強度はほとんどレーザ入射角に関 係して ないことがわかる。 このことは、 レーザの入 射点をミ ラ等で自由に変化でき、 材料表面を広範囲に 走査できることを意味する。
' 次に、 回転ミ ラを利用した被検材表面のレーザ * ビ ーム走査方法および装置について説明する。 第 1 3図, 第 1 4図および、 第 1 5図において、 被検材 4が白抜 き矢印方向に連続的に搬送されてお 、 被検材 4の一 方の側の面（本実施例では上側の面） の上方にレーザ 発生装置 1 2、 回転ミ ラ 1 3、 回転駆動装置 1 4がそ れぞれ図示しない支持フ レー ム によって定置されて
Ό ο
被検材 4.の他方の側の面（本実施例では下側の面） には複数箇の電磁超音波探触子 5が被検材 4の搬送方 向と直交する幅方向に所定の間隔をあけて配列されて いる。
O PI 回転ミ ラ 1 3は正 n角柱体（本実施例では ό角柱体） に形成され、 その中心に設けた軸 1 3 1 を被検材 4の 搬送方向とほぼ平行に位置させ、 回転駆動装置 1 4を 用いて回転されるよ うにしてある。 回転ミ ラ 1 5は正 η角柱体の外周面を形成する η面（本実施例では ό面） がそれぞれ反射面 1 3 2として構成されている。 第 1 5図に示すよ うに回転ミ ラ 1 5の回転方向に関して 反射面 1 5 2の前方側端部 Ri 近傍に入射したレーザ . ビー ム Lはここから反射されて被検材 4の幅方向に おける一端部 Oi に入射し、 また、 回転ミ ラ 1 3の回 転方向に関して反射面 1 3 2の後方側端部 近傍に 入射したレーザ ' ビー ム Lはここから反射されて、 被 検材 4の幅方向における他端部 02 に入射するよ うに、 回転ミ ラ 1.3の被検材 4の表面からの設置高さが適正 に設定されて る。
レーザ発生装置 1 2は、 回転ミ ラ 1 3の軸 1 5 1 を 含む被検材 4に対して鉛直な面内に いて、 所定の仰 角で回転ミ ラ 1 3の反射面 1 3 2の下部に向く よ う上 向きに配設されて る。 レーザ発生装置 1 2は赤外域 等の波長を有する Nd:YAG (ガーネッ ト構造） レーザ 等で構成されてお ]9、 一定の周期 （例えば 100 Hz) で非常に短いパ ルス状レーザ ' ビームが発射される。
このレーザ， ビームは回転ミ ラ 1 3の下部に移動し てきた反射面 1 3 2に入射した後、 これから反射され て被検材 4の表面上に投射される。 回転ミ ラ 1 3は回 転駆動装置 1 4によって回転されてお 、 レーザ ' ビ ームの被検材 4の表面への投射点は第 1 5図に示すよ うに反射面 1 3 2の角度の変化に応じて順次被検材 4 の幅方向に移動し、 第 1 3図に Sで示す'よ うな軌跡で
5 被検材 4の表面を走査することになる。
例えば、 回転ミ ラ 1 3 として正 n角柱体（本実施例 では ό角柱体） のものを用い、 これを回転速度 ιΖη H z (本実施例では iZsH z、 すなわち ό秒で 1 回転） で回転させ、 これにレーザ ' ビームを 1 0 0 H z の周
10 期でパルス状に入射させると、 回転ミラ 1 3が 3 ό Ο°Ζη
(本実施例では ό 0° )回転する間に、 これに入射した レーザ . ビームは概むね 7 2 0°Zn (本実施例では 1 2 0。）変向し、 反射面 1 に入射したレーザ， ビ ームはそれぞれ反射されて被検材 4 の幅方向にほぼ一
15 定の間隔で 1 0 0箇所にレーザ ' ビームが投射される ことになる。 したがって、 被検材 4の幅方向の 1走査 で 1 0 0 箇所のス ッ トを探傷しうることになる。 同 様に、 例えば回転ミ ラ 1 5の回転速度を倍の iZs H z に設定すれば、 同じく 1走査で 5 0箇所のス ッ トを
20 探傷しうることとなる。
レーザ ' ビームの走査範囲は、 回転ミ ラ 1 5 の形状 を適正な正多角柱体に形成し、…かつ、 -回転ミ -ラ 1 Sを 被検材 4から適宜の距離を隔てて配設することによつ て、 任意に調整できる。 走査速度は、 回転ミ ラ 1 3 の
25 回転数の調'整、 すなわち回転駆動装置 1 4の回転数の
O 調整によって適宜変更することができる。 被検材表面 に対するレーザ ' ビームの投射点間の間隔はレーザ ' ビームの発射周期を変えることによって適宜選択でき 前述したよ うに、 レーザ ' ビームの衝撃によって被 検材 4中に超音波が発生し、 これを電磁超音波探触子
5が受信して超音波探傷器 7に送る。 超音波探傷器 7 には回転ミ ラ 1 5の回転同期信号が回転駆動装置 1 4 から送られてきていて、 各レーザ ' ビームの走査スホ ッ ト位置に対応した受信ェコ一が超音波探傷器 7 の表 示器に表示される。
レーザ . ビームの被^材表面への投射点は、 前述し たよ うな条件では 1 0 0箇所となるから-、 それぞれこ の各投射点に対応するよ うに被検材の下面側に探触子
5を配設してもよいが、 数箇の投射点を兼用するよ う に適当箇数の探触子 5 を設けてもよ 。 探触子 5によ る超音波の受信はレーザ ' ビームの走査に同期して電 気的または機械的に走査される。
図面に示した実施例では、 探触子 5を被検材 4に対 し回転ミ ラ 1 3 と反対側に配設する透過法の場合を示 したが探触子 5を被検材 4に関して、 回転ミ ラ 1 3 と 同じ側の面に設置する反射法によっても よい。 さらに、 第 ό図 (Α)に示したよ うに表面波探触子を使用して表面 欠陥検出も可能である。 その他、 前述したよ うに、 レ —ザ . ビームの干渉 ¾象を利用して被検材表面の変位 ん " wiPO -ぶ j を検出して超音波を受信する方法等、 超音波受信方法 につ ては特に限定するものではなく、 従来知られて るものを適宜採択すればよい。
第 1 5図から明らかなように、 回転ミ ラ 1 3から被
5 検材 4の表面に投射するレーザ ' ビームの入射角は探 傷点の位置によ 変化するが、 超音波発生レベルに与 える影響はほとんどな ことが前述の第 1 2図に示す 実験結果によ 確認されている。 これを見ると、 入射 角が大き くなるに従って、 わずかに超音波発生レベル
10 に低下がみられるだけで探傷にはほとんど影響がな 。
次に、 比較的広幅の被検材を検査する場合の検査方 法および装置について'第 1 ό図から第 2 5図までを参 照して説明する。 第 1 ό図、 第 i 7図、 および第 1 8 図は、 前述の第 1 3図、 第 1 4図、 および第 1 5図に
15 それぞれ対応するものであって、 被検材表面の走査方 法および装置の基本原理を示す。 これらの図に いて、 同一参照番号および記号は同一要素および内容を表す ので、 これらの説明は省略する。
第 1 0、 1 7、 1 8図の方法が第 1 5、 1 4、 1 5
20 図に示す方法と相違する点は次のとお である。 第 1 に、 複数箇の回転ミ ラ 1 3 a、 1 5 b ¾ 1 5 c ¾ ··' (本実施例では 5箇） が被検材 4の幅方向に所定の間 隔をあけて配置されて ることである。 第 2に、 複数 箇の回転ミ ラを連動して回転させるための連動機構
25 1 όが回転憨動装置 1. 4 と各回転ミ ラ' 1 3 a、 1 5 ,
OMPI
1PO 1 5 c、 ··..との間に設けられていることである。 第 5に、 レーザ発生装置 1 2からのレーザ ' ビー ム Lを
各回転ミ ラ 1 3 a、 1 5 , 1 3 c ¾ '·■·にそれぞれ 向けるために、 各回転ミ ラに対応して各ハ ー フ · ミ ラ
1 5 a 、 1 5 b、 '···がそれぞれ設けられていること である。 この場合、 最終端に配置されるミ ラ (本実施
例では 1 5 c ) は全反射ミ ラが好ま し 。 第 4に、 探
触子 5の配置が反射法によってなされていることであ る。 この配置は、 単なる例示であって、 第 1 5図に示
すよ うな透過法による配置にしてもよい。
第 1 ό図に最もよく示すよ うに、 レーザ発生装置
1 2から発射されたレーザ》 ビー ム Lはその進路中に レーザ ' ビー ムと一定角度（本実施例では 4 5 ° )傾
斜させてほぼ平行に配設した複数箇（本実施例では 2 箇） のハ ー フ 《 ミ ラ 1 5 a、 1 5 t>および 1 箇の全反
射ミ ラ 1 5 cからなる反射鏡群に入射 れる。 ハーフ' ミラ 1 5 a、 1 5 bおよびこのハ ー 7·ミ ラ 1 5 bの後
方に位置する全反射ミ ラ 1 5 cが、 それぞれ被検材 4 の搬送方向と直交する幅方向に 3等分した各領域の中 央上に配'設されて る。 各ハ ー フ ' ミ ラ 15a、 1 5 b の透過率はハ ー フ · ミ ラ 1 5 aが 2Z3に、 またハ ー フ
• ミ ラ 1 5 bが1 Z2に設定してある。 したがって、 レ —ザ発生装置 1 2から発射されたレーザ · ビー ム Liは その全光量の ^^Zsがハ ー フ · ミ ラ 1 5 aで反射され、
2 3が透過してハ ー フ ' ミ ラ 1 5 bに達し、 ここでハ 一 OMH _
"WIPO -.^ 一フ · ミ ラ 1 5わへの入射光量の iZsすなわち全光量 の1 3が反射され、 他の 1ノ 2 の光量、 すなわち全光 量の 1ノ 3が透過して全反射ミ ラ 1 5 c に達し、 ここで 全反射される。 全体と して、 各ハーフ ' ミ ラ 1 5 a 、
5 1 5 bおよび全反射ミ ラ 1 5 cからの反射光量はレー ザ発生装置 1 2からの発射光量の 1 ずっとなる。 互いに全く等しい光量のレーザ ' ビームがそれぞれに 対応して配設した回転ミ ラ 1 3 a、 1 5 , 1 3 c の 下面に向け平行入射される。
10 本実施例では、 反射鏡群をハーフ ' ミ ラを 2箇、 全 反射ミ ラを 1箇配設し、 全体として 3枚で構成した場 合を示したが、 この反射鏡群を n - 1箇のハーフ ' ミ ラと 1箇の全反射ミ ラからなる n枚で構成してもよい。 この場合には、 各ハー フ · ミ ラの透過率はレーザ · ビ
15 ームの進行方向に向けて順次 n-1 η, η-2/n-l, ·'
··· · 1/2 に設定すれば、 レーザ ' ビームは光量が n 等分に分割されてそれぞれ相互に等しい光量で対応す る回転ミ ラに入射されることになる。
上述の実施例ではレーザ ' ビームを最終端の回転ミ
20 ラ 1 3 cに入射させるために全反射ミ ラ 1 5 c を用い たが、 これに替えてハー フ · ミ ラを用い反射鏡群をす ベてハーフ 《 ミ ラで構成してもよい。 この場合は、 各 ハーフ . ミ ラの透過率は前述したところと異なるが、 レーザ発生装置 1 2側のハー フ * ミ ラ の透過率が大で
25 あるようにして各回転ミ ラへの反射光量が均一になる ようにすればよい。
このよ うに、 すべてをハー フ . ミ ラによる場合は全 反射ミ ラ 1 5 cに替るハ ー フ · ミ ラからは多少のレー ザ · ビームが透過洩出することになるが、 後述するよ うに、 この洩出ビームは回転ミ ラの回転と探触子 5 の スキャ ン ング操作との同期信号として用いるこ 力 s できる。
各回転ミ ラ 1 3 a、 1 5 , 1 3 cは被検材 4 の各 領域上にあって、 被検材 4の搬送方向にそれぞれハー フ * ミ ラ 1 5 a、 1 5 bおよび全反射ミ ラ 1 5 cから 等しい距離を隔てて配設されてお]?、 各回転ミラ 13a、 1 5 b、 1 3 cはタイ ミ ング · ベル トまたは歯車等の 連 ΐι·機構 1 όをかいして回転駆動装置 1 4に連結され、 それぞれ同方向に等速度で回転駆動されるよ うにして あ 。
第 1 8図に示すよ うに、 各回転ミ ラ 1 3 a、 1 5 b、
1 5 cはいずれも ό角柱体に形成されていて、 その外 周の ό面に反射面 1 5 2 a、 1 3 2 , 1 3 2 cを備 えてお！？、 その中心に配した各軸 1 3 1 a、 1 5 1 % 1 5 1 c を被検材 4の搬送方向と平行にして配^され ている。 各ハ ー フ ' ミ ラ 1 5 a、 1 5 bおよび佘反射 ミ ラ 1 5 cから反射されたレーザ · ビー ム Lはそれぞ れ回転ミ ラ 1 5 a 、 1 3 b、 1 5 cの下側の反射面
1 52 a, 52 , 1 32 c (被検材 4 の表面に対向す る反射面） に入射し、 ここから反射されてそれぞれ被 ' REA OMPI 検材 4の領域に入射される。 各回転ミ ラ 1 5a、 15 b, 1 3 cが各軸 1 3 1 a、 1 5 1 ¾ 1 3 1 cの回！？に 0 0 ° 回転する間、 反射レーザ ' ビームは被検材 4 の 各領域の一端 Oi から他端 02 まで約 1 2 0。 の角度
5 内でその投射点が順次移動する。
本実施例では、 回転ミ ラ 1 5 a、 1 5 b % 1 3 cは ずれも正 ό角柱体のものとして構成した場合を示し たが、 何らこれに限るものではなく、 例えば正 8角柱 体、 あるいは正 1 2角柱体等適宜選択してよい。
10 一般に、 正 η角柱体の回転ミ ラを使用した場合は、 レーザ . ビームの反射方向が約 7 2 0°/η だけ変わる から、 ηが小さくな.るほどレーザ ' ビームによる被検 材 4への投射域、 換言すれば探傷域が広くな 、 ηが 大き くなるほど探傷域は狭くなる。 この ηを変えるこ
15 とによって任意に探傷域を調節しうる。 この探傷域の 調節は回転ミ ラの被検材表面からの設置高さを変える ことによっても調節しう る。
次に、 第 1 9図から第 2 5図までを参照して、 走査 装置の具体的な構成および動作について説明する。 第
20 1 9図および第 2 0'図は、 前述の第 1 8図および第
1 7図にほぼ対応するものである。 第 1 9、 2 0図に おいてはレ一ザ · ビーム Lを所定の絰路にそって導く 導波管 1 0 0、 回転ミ ラ 1 3 a、 回転ミ ラによ ]3反射 したレーザを導く扇形導波管 1 0 1 、 耐熱ガラス 110、
25 回転駆動装置 1 4、 連動機構 1 0、 タ イ ミ ング信号発
O 生装置 2 0 0、 探触子支持機構 3 0 0および回転駆動 装置、 連動機構、 回転ミ ラをそれぞれ保護するカパ
1 0 3が具体的に開示されている。 これらの装置およ び機構は慣用のものであるから説明は省略する。
これらの装置および機構は、 図面では明らかでない が、 適当な耐熱構造および水冷構造が個々にまたは互 いに関連して設けられている。 例えば、 導波管 1 0 0 およびカパ 1 0 5は二重構造によ ]9、 扇形導波管 1 0 1 は冷却パイ プ 1 0 2によって適当に冷却される。
タ イ ミ ング信号発生装置 2 0 0 について第 2 1 図か ら第 2 4図を参照して簡単に説明する。 本実施例では、 回転ミ ラ 1 3 を正.1 8面体と し、 回転ミ ラ 1 3はその —反射面 1 3 2について 5 ステツプの間欠歩進回転を 行い、 回転ミ ラ 1 3が停止している間にパルス状レ一 ザ . ビームの発射が行われるよ うに設定する。 したが つて、 タ イ ミ ング信号発生装置 2 0 0 は、 回転ミ ラ
1 3 の歩進回転とハ0ルス状レーザ - ビームによって走 査される超音波発振点とその受信点である電磁超音波 探触子 5 との同期をとる働きをするものである。
タイ ミ ング信号発生装置 2 0 0は、 回転円板 2 1 0 、 光源 2 2 0、 光検出器 2 3 0からなる慣用の装置であ る。 回転円板 2 1 0は連動機搆 ί 6をかいしで回転ミ ラ 1 3に機械的に連結され、 相互に同—の角度変位が なされる。 回転円板 2 1 0には、 第 2 2図に示すよ う に、 所定の位置関係で複数箇の透孔 2 1 1 が明けられ
OMPI_
WTPO ている。 透孔 2 1 1 は、 回転ミ ラ 1 3の一反射面角度 Θ (本実施例では 2 0度） ごとに同じ位置関係が繰 返される。 角度 ø内では、 回転ミ ラ 1 3の 1歩進回転 角度 φ (本実施例では 4度） ごとに所定の位置に透孔
5 2 1 1 が明けられている。 透孔 2 1 1 を通過した光線 は、 所定の光検出器 2 3 0に検出されて後述する第 24図に示す制御装置に利用される。
第 2 3図において、 = 2 0° とした場合、 レーザ • ビームの直径が 8丽程度のとき、 回転ミ ラの直径を
10 3 0 0簡程度とすれば、 回転ミ ラの角部による不感帯 を考慮したとき、 は 2° 、 ό° 、 1 0° 、 14°、 1 8° が適当である。
第 24図は、 1 箇または 1群の電磁超音波探触子 5 につ ての走査制御装置の概略構成を示し、 そして、
15 第 2 5図は制御装置の動作を示す信号図表でぁる。 回 転懕動 置 1 4のパルス ' モータ 1 4 1.は、 パルス · モータ発振器 1 4 2からパルス信号.（第 2 5図 (Α)のォ ンの間。 以下第 2 5図を略す。 ） が入力されて歩進回 転をする。
20 パルス · モータ発振器 1 4 2には第 1 の光検出器
25 1 か 一定の周期で送られてくる信号 ）とおよび プリ セッ ト ' カウ ンタ 1 4 5から所定の時間遅延され た信号 (0)とが入力され、 発振器 1 4 2は一定の周期で オン - オフが繰 返される 。
25 パルス . モータ 1 4 1 が停止している間に、 電磁超
OMPI
WIPO 音波探触子 5 a には、 第 2の光検出器 2 3 2からの信
号とプ リ セッ ト ' カ ウ ンタ 1 4 5からの信号 (C)とを受
けて所定の時間だけ受信状態に付勢される (D)。 このと
き、 レーザ発生装置 1 2からの所定の繰返し周波数 ©
のパルス · レーザ . ビー ム Lによる超音波パルスを電
磁超音波探触子' 5 aが受けて、 探傷結果を超音波探傷
器 7に送る。
プ リ セッ ト · カ ウ ンタ 1 4 3 は、 第 1 の光検出器
2 3 1 からの リ セッ ト信号によって リ セッ ト して (ϊ)、
レーザ発生装置 1 2からのレーザ発振パルスを計数し
始め予め設定した計数値に達すると、 信号 (Q)を出して
計数を終了する。
以下、 第 3の光検出器 2 5 3からの信号は電磁超音
波探触子 5 b のス タ ー ト信号とな]?同様な動作がパル
ス . モ ー タ の 1 歩進回転ごとに探触子 5 c 、 5 d、 5 e
に対して繰 ]3返される。
次に、 第 2 ό図から第 3 1 図までを参照して、 本発
明の装置に用いる電磁超音波探触子 5について説明す
る。 第 2 ό図および第 2 7図に示す探触子 5 aは縦波
用探触子を示し、 第 2 8図および第 2 9図は横波用探
触子を示し、 そして、 第 5 0図および第 5 1 図は表面
波用探触子 5 c をそれぞれ示す。 一
第 2 ό図および第 2 7図において、 5 1 は水密に構
成されたケースであって、 円筒形の側筒 5 1 1 と、 そ
の上端に一体固着された円盤状の上蓋 5 1 2 と、 その
ΟΜΡΙ
ft. WIPO Λ. 下端にパッキ ン 5 1 5をか して螺着され、 かつ中央 部を円形に切除いた円盤状の下蓋 5 1 4 と、 下蓋 5 1 4 の中央部に嵌め込まれかつ高温用接着剤によって接着 した、 耐摩耗性、 耐熱性に優れた、 例えばハイアル ミ ナ質のセ ラミ ック板 5 1 5 とからなる。 上盖 5 1 2 、 側筒 5 1 1 、 下蓋 5 1 4は ずれもオーステナイ ト系 ステ ンレス鋼等の非磁性体よ ]?なる。
5 2はパーマ口ィ等の磁性体よ Uなるセンタ ' ポー ルであって、 上半分はケース内直径の 1 Zs強の横長を 有する正四角柱状をなし、 下半分は倒立円錐台状をな すよ うに下方に向けて先細 ]3の形状としてある。 その 高さ寸法はケースの内側深さよ ]?若干短かく、 上面は 上盞 5 1 2 の中央部に対向し、 また、 下面はセ ラミ ッ ク板 5 1 5 の中央部に対向するよ うにケース内中心部 に配置されて る。
このセンタ ' ール 5 2 の外周^は上から順に上ョ ーク 5 5、 静磁場形成部材 5 4および下ヨーク 5 5が 配設されている。 上ヨーク 5 3は磁性体よ ]3な 、 厚 肉角リ ング状をなし、 内法寸法はセンタ * ール 5 2 の上半分の横方向長さとほぼ等しく、 ¾周面の上端部 にのみ拡大した段部を周設して、 この段部にセンタ * ポール 5 2 の上端部に形成した鍔部 5 2 1 を嵌着係止 し、 複数の止ネジ 5 2 2によってセンタ · ポール 5 2 と上ヨーク 5 3 とを固定して る。 上ヨーク 5 3 自体 は上蓋 5 1 2を貫通させた複数の止ネジ 5 3 1 が螺入
O PI されて上蓋 5 1 2に支持されている。
静磁場形成部材 5 4は全体として環状をなす永 磁 石であって、 小立方体状に成形されかつィ ッ ト リ ウム 一鉄一ガーネッ ト等よ Uなる希土類磁石を N極、 S極 が上下に位置するよ うに整合して密接着し、 リ ング状 をなすよ うに組合せてなるものである。 その内法寸法 は上ョ一ク 5 3 のそれに等しく、 高さ寸法はセンタ - ポール 5 2の約 であ ])、 センタ 《 ール 5 2の上 半分の角柱状部分から下半分の倒立円錐台状部分にか けて位置するよ うに外嵌されてお 、 その上面は上ョ ーク 5 3の下面に接着されている。
下ヨーク 5 5はパーマロイ等の磁性体よ な]?、 中 央部を円形に切除した薄肉の角型受皿状をなし、 複数 の止ネジ 5 5 1 によつて静磁場形成部材 5 4に螺着支 持されている。 下ヨーク 5 5の上端における内法寸法 は静磁場形成部材 5 4または上ヨーク 5 5のそれに等 し が、 下端における内法寸法はこれよ 小さく して あり、 下端内緣部 5 5 2がセンタ · ポール 5 2 の下端 周面と比較的小さな離隔寸法を隔てて対向するように してある。 この対向空間には、 セラ ミ ック板 5 1 5の 上面に対向し、 セ ンタ . ポール 5 2 の下端部を囲繞す るよ うにして複数ターンのコィ ル 5 όが配置されてい る。 コ イ ル 5 όの両端は下ヨーク 5 5の下方からその 側方を上方へ引き回したケー ブル 5 6 1 を経て、 上蓋 5 1 2 に取 付けたコ ネク タ 5 6 2に連な ]?、 外部機
ΟΜΡΙ WIPO 器との接続.を可能としている。
さて、 上下ヨーク 5 3 、 5 5および静磁場形成部材 5 4の外法寸法は、 これらの外周面と側筒 5 1 1 との 間に適当な空間、 すなわち外腔部 5 1 όが形成される
5 ように定めてある。 上蓋 5 1 2にはこの外腔部 5 1 6 と外部とを ¾通させる長短各 2本の通水筒 5 7 a 、
5 7 a ¼ 5 7 b , 5 7 bが交互に 4等分に配置されて いる。 短寸の通水筒 5 7 bの下端は上盖 5 1 2の若干 下方に、 また長寸の通水筒 5 7 aの下端部は下蓋 5 1 4
10 近く にまで延出させている。 長寸の通水筒 5 7 、
5 7 aは外部耠水源（図示せず） に連通し、 矢印のよ うにケース 5 1 内に冷却媒体としての水を導入し、 ま た短寸の通水筒 5 7 b 、 5 7 bは矢印のよ うに水をケ ース 5 1 から排出させる。
15 一方、 センタ . ポール 5 2はその下半分を倒立円錐
台状にしてあるので、 静磁場形成部材 5 4の内周面と の間に内腔部 5 4 1 が形成されている。 そしてセンタ
• ポール 5 2の上半分の角柱状部分の外周面には適数 箇の縦溝 5 4 2が形成されてお 、 内腔部 5 4 1 とな
20 らびにセンタ . ール 5 2 の上面および上蓋 5 1 2 の 下面の間に形成された細隙空間 5 5 1 とが連通されて いる。 上盖 5 1 2にはこの細隙空間 5 5 1 と外部とを 連通する 2本の通水筒 5 8が上蓋 5 1 2の中心対称の 位置に設けられてお 1)、 一方の通水筒 5 8は前記外部
25 給水源に連通して矢印のよ う ケース 5 1 内に水を導
OMPI 入し. また、 他方の通水筒 5 8は矢印のよ うに水をケ ース 5 1から排出する。 縦溝 5 4 2に替えて、 細隙空 間 53 1 と内腔部 54 1 とを連通する通水孔をセンタ . ール 2に穿設してもよ 。
以上のよ うに外部からの給水によ ]3ケース 5 1内は 通水冷却されるよ うにしてあるが、 静磁場形成部材
54、 上下ヨーク 5 3、 5 5およびセンタ 'ポール 52 の周面には防錡塗装または渡金処理を施して発銪防止 を図っている。
次に、 第 2 8図および第 2 9図を参照して横波用探 触子 5 b の構造について説明する。 第 2 8、 29図に お て、 第 2 0、 2 7図と同一の参照番号は同じ構成 要素を示す。
ケース 5 1 は、 前述のケース と同様に、 側筒 5 1 1 . 上蓋 5 1 2、 下蓋 5 1 4、 セラ ミ ック板 5 1 5によ 水密に構成されている。 ただし、 側筒 5 1 1、 上盖
5 1 2、 下蓋 5 1 4の側筒 5 1 1 に対する周縁の嵌着 部の素材はフ ェ ラ イ ト系ステン レス等の磁性体であ , 下蓋 5 1 4の前記篏着部を除く中央部は SUS304 ォ ーステナイ ト系ステンレス鋼等の非磁性鋼よ ]3なる。
静磁場形成部材 5 4は全体として角柱状をなす永久磁 石であって、 小立方体状に成形された希土類磁石を N 極、 S極が上下に位置するよ うに整合して密接着し、 角柱状をなすよ うに組立てられてお ]9、 その高さはケ ース 1 1 の内側深さよ ！？若干短かく、 また側長は側筒 一 O PI 5 1 1 の内径の約 ιΖ3となって る。 そして有底角筒 状の銅板製ホルダ 5 9内に密嵌合され、 このホルダ 5 9 の下面がセラ ミ ック板 5 1 5の上面に細隙を隔てて対 向し、 ケース 5 1 内中央に位置するように配置してホ ルダ 5 9の上端のフランジを上蓋 5 1 2下面にネジ止 めすることによってケース 5 1 に固定して る。 ' コイ ル 5 0は、 ホルダ 5 9の下面に高温用接着剤で ホルダ 5 9または静磁場形成部材 5 4 と同心的に接着 され、 ホルダ 5 9 とセラ ミ ック板 5 1 5 との間の細隙 内に位置させてある。 このコ イル 5 ό の両端は、 側筒 5 1 1 とホルダ 5 9 との間の環状空間 5 1 ό内に引き 回したケーブル 5 6 1 を経て上盖 5 1 2に取付けたコ ネク 'タ. 5 ό 2に連な 、 外部機器との接続を可能とし て る。
上盖 5 1 2には下端が下蓋 5 1 4に近 位置にまで 達する長寸の通水筒 5 7 a 、 5 7 a と、 下端が上蓋
5 1 2 よ 1?若干下方に位置する短寸の通水筒 5 7 b 、
5 7 b とが各 2本 4等分に配置されている。 通水筒
5 7 a , 5 7 aは外部給水源（図示せず） に連通して、 矢印で示すようにケース 5 1 内に水を導き、 また矢印 で示すよ うにケース 5 1 力 ら通水筒 5 7 b 、 5 7 bを 経て外部へこの水を排出する。
次に、 第 3 0図および第 3 1 図を参照して表面波用 探触子 5 c の構造について説明する。 第 3 0 、 3 1 図 において、 第 2 ό〜 2 9図と同一の参照番号は同じ構 -
OMFI 成要素を示す。 ケース 5 1 は、 前述のケース と同様に 側筒 5 1 1 、 上蓋 5 1 2、 下蓋 5 1 4、 セラ ミ ック板
5 1 5によ 1?水密に構成されてお D、 側筒 5 1 1、 上 蓋 5 1 2、 下蓋 5 1 4 lit SUS504 等の非磁性鋼であ る。 静磁場形成部材 5 4は全体と して角柱状をなす永 久磁石であって、 小立方体上に形成された希土類磁石 を N極および S極が左右に位置するよ うに整合密接着 して組み立てられてお ]?、 その側面に下ヨーク 5 5 2 が左右に接着され、 それら左右の下ヨーク 5 5 2はね じ 5 3 1 によつて上盖 5 1 2にねじ止めされている。
コイル 5 0はセラ ミ ック 5 1 5上に高温用接着剤で 取 i?付けられている。 このコイルは第 3 0図に示すよ うに検出すべき波長の1 Z2の間隔をもったジグザグ状 コイルであ ]3その両端は下ョ一ク 5 5 2にそって引き 回され、 コネク タ 5 ό 2に連なる外部機器との接続を 可能として る。
上盖 5 1 2には下端が下蓋 5 1 4 に近い位置まで達 する長寸の通水筒 5 7 a、 5 7 a と、 下端が上蓋 512 よ ]?若干下方に位置する短寸の通水筒 5 7 b , 5 7 b とが各 2本、 4等分に配置されている。 通水筒 57 a、 57 aは外部給水源から矢印で示すよ うにケース 5 1 内に水を導き、 そして矢印 示すようにケー ス 5 1 か ら通水筒 5 7 b、 5 7 bを絰て外部へこの水を排出す る o
.縦波用探触子 5 aの磁気回路は、 静磁場形成部材 一 OMPI ん 曹 O ^ 5 4、 上下ョーク 5 3 、 5 5およびセ ンタ ' ポール 5 2 で構成され、 磁束はセンタ ' ポール 5 2 と下ョー ク 5 5 との間で外部へ漏洩するので、 下蓋 5 1 4また はセラ ミ ック板 5 1 5に対向させた被検材に対しては,
5 被検材の表面に平行な静磁場がかけられる。
横波用探触子 5 の磁気回路は静磁場形成部材 5 4 とケー ス 5 1 とで構成され、 磁束は静磁場形成部材 5 4 とケース 5 1 の下蓋 5 1 4の周緣部分との間で外 部へ漏洩するので、 下盞 5 1 4の周緣部分またはセ ラ
10 ミック板 5 1 5に対向させた被検材に対しては、 被検 材の表面に垂直な静磁場がかけられることになる。
表面波用探触子 5 c の磁気回路は静磁場形成部材 5 4および下ヨーク 5 5で構成され、 左右下ヨーク 5 5. 5 5の間で磁束が外部に漏筏するので、 セラ ミ ック板
15 5 1 5 ( コ イ ル 5 ό )に対向させた被検材に対しては 被検材表面に平行な静磁場がかけられる。 そしてコィ ル 5 όはジグザグ状に配置され、 隣 合うコ イ ルには 反対方向の電流が流れるため、 被検材表面には反対方 向渦電流がシ2間隔で流れ、 上下方向の振動も
20 間隔で位相が逆となって表面波が発生する。
このよ う に、 被検材に形成される静磁場の方向が異 なるために、 超音波のモー ドがそれぞれに縦波、 横波 となる外は両者はほぼ同様の動作を行う。 .
静磁場形成部材 5 4を構成する希土類磁石の特性は,
25 残留磁束密'度： 0. 1 Τで 8. 5 Κ &、 保持力： 0. 1 Τで R£A 8.2 5 0e、最大エネルギ積： 1 8.0 最高使用温 度 2 5 0 Cである。
さて叙上のよ うに構成された本発明の探触子は、 透 過法による場合は例えば第 1 3図に示すよ うに、 被検 材 4の面から 0.5〜5 0舰離隔させて対向配置される, 探触子を被検材と一定間隙離隔させるには適宜の支持 部材に探触子を取付ければよいが、 ケース 5 1 の下蓋 5 1 4の外周緣に適厚の耐熱、 耐摩耗性のシユーを固 着し、 このシユーが被検材 4の表裏面を滑るよ うに支 持部材を被検材 4に向けて輊く付勢することとしても よ^。
本発明の探触子は外径 1 4 0籠〜 1 ό 0簡、 高さ
60丽〜 1 0 0職程度の大きさとなるが、 磁場形成部 材 5 4を前述の希土類磁石の最高使用温度 2 5 0 C内 に納め、 被検材による熟影響を回避するためには、 例 えば被検材の温度が 8 0 0〜 1 2 0 0 Cである場合に おいて約 2〜3 ノ分程度の冷却水量を必要とする。
叙上のよ うに構成さ 使用される本発明の探触子は 静磁場形成部材として永久磁石、 特に希土類磁石を使 用しているので、 従来のよ うに電磁石を用 かつ大電 流を通流した場合同様の強い静磁場が得られ、 十分な 検出能が確保される。 電磁石に必要とされるコィ-ル、 さらにはこのコィ ルへの通電のための電源か不要とな 、 装置全体と しての小型化が図れ、 その寸法は探触 子自体につ てみれば従来品の約 1/2となる。 このた
OMPI
ん WIPO めに、 安価な探触子を提供することが可能になる外、 複数箇並設して使用する場合にあっては、 探傷密度が 密にな]?、 検査精度が向上する。 なお、 この探触子の 受信感度につ ては、 被検材が 8 0 0 C以上である場
5 合には常温において圧電素子を超音波 -電気信号変換 素子として使用した.ものよ ]? も 4 0 d B 程度低感度と なるが、 高 S/N 比の増幅器を使用することによ i？、 十分な検査能を有するものになる。
一方、 この探触子には超音波を発生させるためにパ
10 ルス状の高周波電流をコィル 5 όに通じるのみであ]?、 従来のよ うに静磁場形成のために電磁石のコィルに大 電流を通じるよ うなことが無いので、 ケース内部での 発熱要因は実質的に皆無とな]?、 冷却水量が減少し、 ' 冷却構造についても絶緣性につ ての配慮をほとんど
15 必要とせず、 簡略化でき、 探触子の小型化に寄与する。
また絶緣劣化の問題もなく長期にわたって安心して使 用できる。 .
さらに、 冷却構造は通水筒の下端位置を給排用それ ぞれについてその上下位置を変えてあるので、 ケース
20 内で適度の乱流現象が発生し、 冷却効果が高められる。
このよ うな理由で本発明の探触子による場合は被検材 が 1 2 0 0 C程度のもの.ま-で使甩 能となつた。 .そし て上限温度で使用した場合にも、 静磁場形成部材の素 材である希土類磁石は最高使用温度以下 保持され、
25 所定の磁場形成能力を長期にわたクて安定的に発揮す
O る,
セラ ミ ック板 5 1 5を下蓋 5 1 4 の中央部に配した ことによ 、 被検材との電磁的結合が密にな]?、 その 表面に有効に渦電流を発生させ、 また、 反射または透 過してきた超音波によ i?発生した渦電流を効率よ く検 出する とが可能になる。 このセラ ミ ック板 5 1 5は 損耗の状態に応じて適当に取替えればよ 。 セラ ミ ツ ク板の取替またはケース内部の点検ほ下蓋 5 1 4 を側 筒 5 1 1 に螺着しているので簡単に行える。
静磁場形成部材は細分化された希土類磁石によ ]?構 成してあるので、 その内部での渦電流発生は抑制され る。 横波用探触子のよ うに静磁場形成部材 5 4を銅製 のホルダ 5 9で覆う場合は、 その内部での超音波発生 を抑止する効桌が得られる。
〔 産業上の利甩可能性 〕
この発明は、 レーザ * ビ一ムを集束して被検材表面 に入射し、 その際生ずる超音波を電磁超音波探触子で 受信して探傷するものであるから、 高温材料からの熱 影響を除く ことができ、 スラブ、 ビレッ ト等の高温鋼 片あるいは錡造中の連続錡造錡片等の熱間探傷に適用 することができ、 鉄鋼産業上きわめて有益である。
OMPI

Claims

請 求 の 範 囲
1. 赤外域の波長をも つパルス状レーザをレ ン ズに よ 集束すること、 被検材表面に所定の角度で入射さ せること、 入射時の熱衝撃によ ]?発生した超音波を
5 被検材内または表面上に伝播させること、 静磁場形 成部材と平板状検出コィ ルまたはジグザグ状コィ ル とからなる電磁超音波探触子によ 超音波を受信す ることからなる非接触超音波探傷方法。
2. 前記電磁超音波探触子の平板状受信コ ィ ルにパル
10 ス状高周波電流を流すこと、 被検材表面の渦電流と 静磁場とによるロ ー レ ン ツ力を利用して被検材内に 超音波を発生させること、 被検材の入射面と同一表 面または反対側表面の超音波による変位を、 レーザ の干渉現象を利用して検出することを特徵とする請
15 求の範囲 1 項記載の非接触超音波探傷方法。
5. レーザ . ビー ムを被検材に対して鏡面の向きが絰 時的に変化するミ ラに入射させること、 該ミ ラから 反射されるレーザ * ビー ムを被検材表面に対し走査 させることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の非
20 接触超音波探傷方法。
4. 前記レーザ . ビー ムをその進路に配設した複数箇 のハ ー フ · ミ ラに入射させること、 入射光量の一部 を反射させるとともに、 透過したレーザ， ビー ムを 順次後方のハ ー フ ' ミ ラに入射させること、 各ハー
25 フ ' ミ ラから反射したレーザ ' ビー ムをそれぞれ被
O 検材に対する反射面の角度が絰時的に変化する各回 転ミ ラに入射させること、 この各回転ミ ラから反射 したレーザ · ビームをそれぞれ被検材表面の相異な る領域に対し走査させることを特徵とする請求の範 囲第 1項記載の非接触超音波探傷方法。
5. 赤外域の波長をも つパルス状レーザを発射するレ 一ザ発生装置と、 該装置からのレーザ · ビームを集 束して被検材に入射させるレンズと、 静磁場形成部 材と平板状検出コ イ ルまたはジグザグ状コ イ ルとか らな 被検材表面付近に配置される複数の伝播モ ー 用'電磁超音波探触子と、 該探触子からの信条を受 信して探傷結果を表示する探傷器とからなる非接触 超音波探傷装置。
6. 静磁場形成部材と平板状コイルとからな ]? ロ ー レ ンッカを利用して被検材に超音波を発生させる電磁 超音波探触子と、 超音波による被検材表面の変位を 検出するレーザ干渉計とからなる非接触超音波探傷
7. 赤外域の波長をもつパルス状レーザを発射するレ
一ザ発生装置と、 反射面を有する正多角柱体であつ て前記レーザ発生装置から発射されるレーザ ' ビ一 ムを該反射面に受けて被検材表面上へ反射する回転 ミ ラと、 静磁場形成部材と平板状検出コ イ ルとから な 被検材表面付近に配置される電磁超音波探触子 と、 該探触子からの信号を受信して探傷結果を表示
ΟΜΡΙ _
WIPO一 する探傷器とからなる非接触超音波探傷装置。
8. レーザ発生装置と、 該レーザ発生装置が発生する レーザ . ビームの進路中においていずれも該レーザ
• ビーム とほぼ等角度をなして交差するよ うにほぼ
5 平行配設された複数箇のハー フ · ミ ラ と、 各ハー フ
• ミ ラから反射された各レーザ ' ビー ム の進路中に 配設されかつ被検材に対する反射面の角度を経時的 に変化させるよ うに構成した複数箇の回転ミ ラと、 静磁場形成部材と平板状検出コィ ルまたはジグザグ
10 状コ イ ルとからな 被検材表面付近に配置される複 数の伝播モード用電磁超音波探触子と、 該探触子か らの信号を受信して探傷結果を表示する探傷器とか らなる非接触超音波探傷装置。
9. 密閉ケース内に、 該密閉ケースの一面に対向させ
15 るよ うに被検材中に静磁場を形成するための希土類 磁石よ なる静磁場形成部材を配すると共に、 前記 被検材中に形成される静磁場と電磁的に結合される 平板状コ イ ルを配してな]?、 該密閉ケース内に冷却 媒体を通流させるよ うに構成したことを特徴とする
20 電磁超音波探触子を有する請求の範囲 5項から 8項 までの ずれか 1 つに記載された非接触超音波探傷
25
ΟΛ1ΡΙ ¾?Λ ΤΤ。
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