JPH0610667B2 - 非接触超音波探傷装置 - Google Patents
非接触超音波探傷装置Info
- Publication number
- JPH0610667B2 JPH0610667B2 JP61175668A JP17566886A JPH0610667B2 JP H0610667 B2 JPH0610667 B2 JP H0610667B2 JP 61175668 A JP61175668 A JP 61175668A JP 17566886 A JP17566886 A JP 17566886A JP H0610667 B2 JPH0610667 B2 JP H0610667B2
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- JP
- Japan
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- laser
- laser light
- electromagnetic ultrasonic
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、鋼材等の腐食、ラミネーション等の欠陥ま
たは板厚等を、センサーを接触させることになく、非接
触で検出するための非接触超音波探傷装置に関するもの
である。
たは板厚等を、センサーを接触させることになく、非接
触で検出するための非接触超音波探傷装置に関するもの
である。
例えば、ガスパイプラインにおける管内面の欠陥の検
出、鋼材の熱間圧延ラインにおけるオンライン探傷等、
被検査体の探傷を接触探傷方式で行なうことが出来ない
場合の探傷方法として、非接触超音波探傷が行なわれて
いる。
出、鋼材の熱間圧延ラインにおけるオンライン探傷等、
被検査体の探傷を接触探傷方式で行なうことが出来ない
場合の探傷方法として、非接触超音波探傷が行なわれて
いる。
このような非接触超音波探傷方法として、電磁超音波式
探傷法およびレーザー光式探傷法が知られている。電磁
超音波式探傷法は、非接触で探傷できる利点のほかに、
磁石(永久磁石または電磁石)とコイルとの組み合せに
より種々のモードの超音波が発振でき、且つ、センサー
構造で決定される特定のモードの信号のみを受信し得る
効果を有している。
探傷法およびレーザー光式探傷法が知られている。電磁
超音波式探傷法は、非接触で探傷できる利点のほかに、
磁石(永久磁石または電磁石)とコイルとの組み合せに
より種々のモードの超音波が発振でき、且つ、センサー
構造で決定される特定のモードの信号のみを受信し得る
効果を有している。
しかしながら、電磁超音波式探傷法には、センサーとし
ての変換効率が悪く、発振時および受信時に各々40〜
50dBの変換損が生ずる問題がある。従って、このよ
うな変換損を補うために、永久磁石を使用する場合に
は、発振のために高い保持力を有する、希土類元素によ
る大寸法の磁石が必要であり、電磁石を使用する場合に
は、発振のために巻数の多いコイルおよび大電流が必要
である。更に、受信のために、高増幅率のアンプを使用
し、S/N比向上のために受信信号の平均化処理を行な
うことが必要である。
ての変換効率が悪く、発振時および受信時に各々40〜
50dBの変換損が生ずる問題がある。従って、このよ
うな変換損を補うために、永久磁石を使用する場合に
は、発振のために高い保持力を有する、希土類元素によ
る大寸法の磁石が必要であり、電磁石を使用する場合に
は、発振のために巻数の多いコイルおよび大電流が必要
である。更に、受信のために、高増幅率のアンプを使用
し、S/N比向上のために受信信号の平均化処理を行な
うことが必要である。
一方、レーザー光式探傷法は、非接触で探傷できる利点
のほかに、受信信号として被検査体の変位を直接捉える
ことができる効果を有している。
のほかに、受信信号として被検査体の変位を直接捉える
ことができる効果を有している。
しかしながら、レーザー光式探傷法には、受信時は数mm
W程度のレーザー出力で十分である反面、発振時におい
て超音波を被検査体に励振させるために、少なくとも数
Wの大出力レーザーが必要となり、このために、大型の
装置を必要とし、且つ高価となる上、装置の設置のため
に広いスペースを要する問題がある。
W程度のレーザー出力で十分である反面、発振時におい
て超音波を被検査体に励振させるために、少なくとも数
Wの大出力レーザーが必要となり、このために、大型の
装置を必要とし、且つ高価となる上、装置の設置のため
に広いスペースを要する問題がある。
また、発振にレーザー光を使用し、受信に電磁超音波を
使用する探傷法も知られているが、この方法には、上述
したようにレーザー光による発振のために大出力のレー
ザーを必要とするため装置が大型化し、且つ、電磁超音
波による受信時に変換損が生ずる等の問題がある。
使用する探傷法も知られているが、この方法には、上述
したようにレーザー光による発振のために大出力のレー
ザーを必要とするため装置が大型化し、且つ、電磁超音
波による受信時に変換損が生ずる等の問題がある。
本発明者等は、上述した問題を解決するため種々研究を
行ない、先に、発振に電磁超音波を使用し、電磁超音波
による被検査体の励振部分に向けてレーザー光を発射
し、励振部分からのレーザー光の反射信号に基いて、被
検査体の欠陥等を検出することからなる方法を開発し、
特許出願(特願昭61−17863号(特開昭62−1
77447号))した。
行ない、先に、発振に電磁超音波を使用し、電磁超音波
による被検査体の励振部分に向けてレーザー光を発射
し、励振部分からのレーザー光の反射信号に基いて、被
検査体の欠陥等を検出することからなる方法を開発し、
特許出願(特願昭61−17863号(特開昭62−1
77447号))した。
上述した方法によれば、装置の小型化および受信時にお
ける変換損の低減を図ることができるが、その後の研究
の結果、被検査体の表面が粗い場合には、上述した方法
では正確な探傷ができないことがわかった。
ける変換損の低減を図ることができるが、その後の研究
の結果、被検査体の表面が粗い場合には、上述した方法
では正確な探傷ができないことがわかった。
従って、この発明の目的は、小型な装置により受信時に
おける交換損がなく且つ被検査体が粗面の場合でも、効
率よく正確な探傷を行なうことができる非接触超音波探
傷装置を提供することにある。
おける交換損がなく且つ被検査体が粗面の場合でも、効
率よく正確な探傷を行なうことができる非接触超音波探
傷装置を提供することにある。
〔発明の概要〕 この発明は、被検査体に向けて電磁超音波を発振する電
磁超音波探触子と、前記電磁超音波による前記被検査体
の励振部分に向けてレーザー光を投射し、前記電磁超音
波探触子からの電磁超音波により前記被検査体の表面に
生じた振動による、前記レーザー光のドップラーシフト
をビート信号として捉え、前記ビード信号に基づいて、
前記被検査体の欠陥、板厚等を検出する受信部とからな
る非接触超音波探傷装置であって、 前記受信部は、レーザー発振器と、前記レーザー発振器
からのレーザー光を2分割し、その一方の第1レーザー
光を前記被検査体の電磁超音波による励振部分に向けて
送るためのビームスプリッターと、前記第1レーザー光
の周波数を変調するための第1光音響変調器と、前記ビ
ームスプリッターにより分割された他方の第2レーザー
光の周波数を変調するための第2光音響変調器と、変調
された前記第1レーザー光の反射光、および、変調され
た前記第2レーザー光を受光するためのフォトデテクタ
ーとからなっていることに特徴を有するものである。
磁超音波探触子と、前記電磁超音波による前記被検査体
の励振部分に向けてレーザー光を投射し、前記電磁超音
波探触子からの電磁超音波により前記被検査体の表面に
生じた振動による、前記レーザー光のドップラーシフト
をビート信号として捉え、前記ビード信号に基づいて、
前記被検査体の欠陥、板厚等を検出する受信部とからな
る非接触超音波探傷装置であって、 前記受信部は、レーザー発振器と、前記レーザー発振器
からのレーザー光を2分割し、その一方の第1レーザー
光を前記被検査体の電磁超音波による励振部分に向けて
送るためのビームスプリッターと、前記第1レーザー光
の周波数を変調するための第1光音響変調器と、前記ビ
ームスプリッターにより分割された他方の第2レーザー
光の周波数を変調するための第2光音響変調器と、変調
された前記第1レーザー光の反射光、および、変調され
た前記第2レーザー光を受光するためのフォトデテクタ
ーとからなっていることに特徴を有するものである。
次に、この発明の装置を図面を参照しながら説明する。
第1図は、この発明の装置の一実施態様を示すブロック
図、第2図はこの発明の装置に使用される電磁超音波探
触子の平面図である。この発明においては、被検査体の
腐食、ラミネーション等の欠陥または板厚等の、非接触
超音波探傷による測定を、発振側は電磁超音波方式によ
りそして受信側はレーザー光方式により行なうものであ
る。
第1図は、この発明の装置の一実施態様を示すブロック
図、第2図はこの発明の装置に使用される電磁超音波探
触子の平面図である。この発明においては、被検査体の
腐食、ラミネーション等の欠陥または板厚等の、非接触
超音波探傷による測定を、発振側は電磁超音波方式によ
りそして受信側はレーザー光方式により行なうものであ
る。
第1図および第2図に示すように、電磁超音波探触子2
は、E形状の高周波磁心3と、高周波磁心3の中央磁心
3aに巻かれた、バイアス磁界発生用コイル4と、高周
波磁心3の両側磁心3b,3bに巻かれた高周波磁界発
生用コイル5,5とからなっており、中央磁心3aには
その軸線に沿って貫通する孔6が設けられている。7は
バイアス磁界発生用コイル4が接続されているバイアス
磁界発生回路、8は高周波磁界発生用コイル5が接続さ
れている高圧パルス発生回路である。
は、E形状の高周波磁心3と、高周波磁心3の中央磁心
3aに巻かれた、バイアス磁界発生用コイル4と、高周
波磁心3の両側磁心3b,3bに巻かれた高周波磁界発
生用コイル5,5とからなっており、中央磁心3aには
その軸線に沿って貫通する孔6が設けられている。7は
バイアス磁界発生用コイル4が接続されているバイアス
磁界発生回路、8は高周波磁界発生用コイル5が接続さ
れている高圧パルス発生回路である。
上述のように構成された電磁超音波探触子2を、被検査
体1の表面に近接して位置させる。そして、バイアス磁
界発生用コイル4に通電してバイアス磁界を発生させ且
つ高周波磁界発生用コイル5,5に高周波電流を通電す
る。かくして、被検査体1に、ローレンツ力により超音
波が矢印aのように発振され、被検査体1は励振され
る。
体1の表面に近接して位置させる。そして、バイアス磁
界発生用コイル4に通電してバイアス磁界を発生させ且
つ高周波磁界発生用コイル5,5に高周波電流を通電す
る。かくして、被検査体1に、ローレンツ力により超音
波が矢印aのように発振され、被検査体1は励振され
る。
このように被検査体1を励振させた超音波が、被検査体
1中に存在する欠陥または被検査体1の底面から、矢印
bのように反射する信号を受信しこれを解析することに
よって、被検査体1の欠陥、板厚等が検出される。
1中に存在する欠陥または被検査体1の底面から、矢印
bのように反射する信号を受信しこれを解析することに
よって、被検査体1の欠陥、板厚等が検出される。
次に、被検査体1からの反射信号を受信するための受信
部9について説明する。受信部9は、レーザー発振器1
0と、レーザー発振器10からのレーザー光を2分割
し、その一方の第1レーザー光を屈折させて、被検査体
1の電磁超音波による励振部分に向けて送り、その他方
の第2レーザー光を直進させるための、高周波磁心3の
中央磁心3aの上方に配置されたビームスプリッター1
1と、ビームスプリッター11により分割され、屈折し
て被検査体1の励振部分に送られる第1レーザー光の周
波数を変調するための第1光音響変調器(AOM)12
と、ビームスピリッター11により分割された他方の直
進する第2レーザー光を反射させるためのミラー13
と、ミラー13に送られる第2レーザー光の周波数を変
調するための第2光音響変調器(AOM)14と、被検
査体1の励振部分に送られた第1レーザー光の反射光、
および、ミラー13による第2レーザー光の反射光を受
光するためのフォトデテクター15と、フォトデテクタ
ー15からの信号を増幅するための増幅器16と、増幅
器16による信号を電圧信号に変換するためのバンドパ
スフィルター17およびF/V変換器18とからなって
いる。22は、第1光音響変調器12と高周波磁心3と
の間、およびビームスプリッター11とフォトデテクタ
ー15との間に設けられたレンズである。なお、レーザ
ー発振器10は、小型にするため半導体レーザーによる
発振器を使用することが好ましい。
部9について説明する。受信部9は、レーザー発振器1
0と、レーザー発振器10からのレーザー光を2分割
し、その一方の第1レーザー光を屈折させて、被検査体
1の電磁超音波による励振部分に向けて送り、その他方
の第2レーザー光を直進させるための、高周波磁心3の
中央磁心3aの上方に配置されたビームスプリッター1
1と、ビームスプリッター11により分割され、屈折し
て被検査体1の励振部分に送られる第1レーザー光の周
波数を変調するための第1光音響変調器(AOM)12
と、ビームスピリッター11により分割された他方の直
進する第2レーザー光を反射させるためのミラー13
と、ミラー13に送られる第2レーザー光の周波数を変
調するための第2光音響変調器(AOM)14と、被検
査体1の励振部分に送られた第1レーザー光の反射光、
および、ミラー13による第2レーザー光の反射光を受
光するためのフォトデテクター15と、フォトデテクタ
ー15からの信号を増幅するための増幅器16と、増幅
器16による信号を電圧信号に変換するためのバンドパ
スフィルター17およびF/V変換器18とからなって
いる。22は、第1光音響変調器12と高周波磁心3と
の間、およびビームスプリッター11とフォトデテクタ
ー15との間に設けられたレンズである。なお、レーザ
ー発振器10は、小型にするため半導体レーザーによる
発振器を使用することが好ましい。
レーザー発振器10から発振されたレーザー光は、ビー
ムスプリッター11によって2つに分割される。そし
て、その一方の第1レーザー光(周波数0)は、下方
に90°屈折して第1光音響変調器12に至り、第1光
音響変調器12において、0+1の周波数に変調され
る。このように周波数が変調された第1レーザー光は、
高周波磁心3の中央磁心3aに形成された孔6を通っ
て、被検査体1に投射される。被検査体1に投射された
第1レーザー光は、前述した電磁超音波の反射波により
生じた被検査体1の表面振動によるドップラーシフトを
受け、その周波数が0+1+dに変調される。
ムスプリッター11によって2つに分割される。そし
て、その一方の第1レーザー光(周波数0)は、下方
に90°屈折して第1光音響変調器12に至り、第1光
音響変調器12において、0+1の周波数に変調され
る。このように周波数が変調された第1レーザー光は、
高周波磁心3の中央磁心3aに形成された孔6を通っ
て、被検査体1に投射される。被検査体1に投射された
第1レーザー光は、前述した電磁超音波の反射波により
生じた被検査体1の表面振動によるドップラーシフトを
受け、その周波数が0+1+dに変調される。
このようにして、被検査体1に投射された第1レーザー
光は、その表面で反射し、再び高周波磁心3の中央磁心
3aに形成された孔6を通り、ビームスプリッター11
を経てフォトデテクター15に至る。
光は、その表面で反射し、再び高周波磁心3の中央磁心
3aに形成された孔6を通り、ビームスプリッター11
を経てフォトデテクター15に至る。
一方、ビームスプリッター11によって分割された他方
の第2レーザー光(周波数0)は、ビームスプリッタ
ー11を直進して第2光音響変調器14に至り、第2光
音響変調器14において、0+2の周波数に変調され
る。このように周波数が変調された第2レーザー光は、
ミラー13で反射され、ビームスプリッター11により
上方に90°屈折して、フォトデテクター15に至る。
の第2レーザー光(周波数0)は、ビームスプリッタ
ー11を直進して第2光音響変調器14に至り、第2光
音響変調器14において、0+2の周波数に変調され
る。このように周波数が変調された第2レーザー光は、
ミラー13で反射され、ビームスプリッター11により
上方に90°屈折して、フォトデテクター15に至る。
フォトデテクター15は、上述した第1レーザー光およ
び第2レーザー光の反射を、ビート信号2−1−d
として捉える。この場合、第1光音響変調器12および
第2光音響変調器14が完全に同じ性能を有しておれ
ば、フォトデテクター15は、ビート信号dとして捉
える。
び第2レーザー光の反射を、ビート信号2−1−d
として捉える。この場合、第1光音響変調器12および
第2光音響変調器14が完全に同じ性能を有しておれ
ば、フォトデテクター15は、ビート信号dとして捉
える。
上述のようにして、フォトデテクター15で捉えられた
ビート信号は、増幅器16によって増幅された後、バン
ドパスフィルター17を通ってF/V変換器18に至
り、F/V変換器18によって電圧として出力される。
そして、同期回路19からの信号と共に信号増幅器処理
回路20に導かれ、表示器21によって表示される。
ビート信号は、増幅器16によって増幅された後、バン
ドパスフィルター17を通ってF/V変換器18に至
り、F/V変換器18によって電圧として出力される。
そして、同期回路19からの信号と共に信号増幅器処理
回路20に導かれ、表示器21によって表示される。
このようにして、電磁超音波により生じた被検査体1の
励振部分に向けてレーザー発振器10によりレーザー光
を投射し、被検査体1の表面振動による、レーザー光の
ドップラーシフトをビート信号として捉えることによ
り、このビート信号に基いて被検査体1の欠陥、板厚等
を、非接触で確実に検出することができる。
励振部分に向けてレーザー発振器10によりレーザー光
を投射し、被検査体1の表面振動による、レーザー光の
ドップラーシフトをビート信号として捉えることによ
り、このビート信号に基いて被検査体1の欠陥、板厚等
を、非接触で確実に検出することができる。
以上述べたように、この発明の装置によれば、超音波の
発振に電磁超音波を使用し、受信にレーザー光を使用し
たから、装置を小型化することができ、且つ、受信時に
おける変換損がなく、レーザー光のドップラーシフトを
ビート信号として捉え、前記ビート信号に基いて欠陥、
板厚等の検出が行なわれるから、被検査体が粗面の場合
でも、効率よく正確な探傷を行なうことができる等、多
くの工業上優れた効果がもたらされる。
発振に電磁超音波を使用し、受信にレーザー光を使用し
たから、装置を小型化することができ、且つ、受信時に
おける変換損がなく、レーザー光のドップラーシフトを
ビート信号として捉え、前記ビート信号に基いて欠陥、
板厚等の検出が行なわれるから、被検査体が粗面の場合
でも、効率よく正確な探傷を行なうことができる等、多
くの工業上優れた効果がもたらされる。
第1図はこの発明の装置の一実施態様を示すブロック
図、第2図はこの発明の装置に使用される電磁超音波探
触子の平面図である。図面において、 1……被検査体、2……電磁超音波探触子 3……高周波磁心、3a……中央磁心 3b……両側磁心 4……バイアス磁界発生用コイル 5……高周波磁界発生用コイル、 6……孔、 7……バイアス磁界発生回路、 8……高圧パルス発生回路、 9……受信部、 10……レーザー発振器、 11……ビームスプリッター、 12……第1光音響変調器、13……ミラー、 14……第2光音響変調器、 15……フォトデテクター、16……増幅器、 17……バンドパスフィルター、 18……F/V変換器、19……同期回路、 20……信号増幅処理回路、21……表示器 22……レンズ。
図、第2図はこの発明の装置に使用される電磁超音波探
触子の平面図である。図面において、 1……被検査体、2……電磁超音波探触子 3……高周波磁心、3a……中央磁心 3b……両側磁心 4……バイアス磁界発生用コイル 5……高周波磁界発生用コイル、 6……孔、 7……バイアス磁界発生回路、 8……高圧パルス発生回路、 9……受信部、 10……レーザー発振器、 11……ビームスプリッター、 12……第1光音響変調器、13……ミラー、 14……第2光音響変調器、 15……フォトデテクター、16……増幅器、 17……バンドパスフィルター、 18……F/V変換器、19……同期回路、 20……信号増幅処理回路、21……表示器 22……レンズ。
Claims (1)
- 【請求項1】被検査体に向けて電磁超音波を発振する電
磁超音波探触子と、前記電磁超音波による前記被検査体
の励振部分に向けてレーザー光を投射し、前記電磁超音
波探触子からの電磁超音波により前記被検査体の表面に
生じた振動による、前記レーザー光のドップラーシフト
をビート信号として捉え、前記ビード信号に基づいて、
前記被検査体の欠陥、板厚等を検出する受信部とからな
る非接触超音波探傷装置であって、 前記受信部は、レーザー発振器と、前記レーザー発振器
からのレーザー光を2分割し、その一方の第1レーザー
光を前記被検査体の電磁超音波による励振部分に向けて
送るためのビームスプリッターと、前記第1レーザー光
の周波数を変調するための第1光音響変調器と、前記ビ
ームスプリッターにより分割された他方の第2レーザー
光の周波数を変調するための第2光音響変調器と、変調
された前記第1レーザー光の反射光、および、変調され
た前記第2レーザー光を受光するためのフォトデテクタ
ーとからなっていることを特徴とする非接触超音波探傷
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175668A JPH0610667B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 非接触超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175668A JPH0610667B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 非接触超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333658A JPS6333658A (ja) | 1988-02-13 |
| JPH0610667B2 true JPH0610667B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=16000138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61175668A Expired - Lifetime JPH0610667B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 非接触超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610667B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100471352B1 (ko) * | 2001-07-10 | 2005-03-07 | 기아자동차주식회사 | 비접촉 진동측정에 의한 볼트체결 확인방법 |
| JP4881212B2 (ja) * | 2007-04-13 | 2012-02-22 | 株式会社東芝 | 材料厚さモニタリングシステムおよび材料厚さ測定方法 |
| JP5624271B2 (ja) * | 2008-09-17 | 2014-11-12 | 株式会社東芝 | 配管の厚み測定方法および装置 |
| CN114336264A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-04-12 | 武汉仟目激光有限公司 | 基于双波长激光的激光检测方法 |
| CN113740441B (zh) * | 2021-08-25 | 2022-10-21 | 北京交通大学 | 一体式激光声磁金属缺陷探伤装置与方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58171662A (ja) * | 1982-04-02 | 1983-10-08 | Hitachi Ltd | 非接触超音波送受信装置 |
| JPS58182524A (ja) * | 1982-04-20 | 1983-10-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光周波数変化検出方式 |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP61175668A patent/JPH0610667B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6333658A (ja) | 1988-02-13 |
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