DE2749442A1 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung einer probe mit ultraschall - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur untersuchung einer probe mit ultraschallInfo
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Description
N ational Research Ue v/elopinent Corpore» tion t L ondon/E ng 1 .·>
η d
Uerfahrpn und V/orrichtung zur Untersuchung einer Probb mit
Ultraschall
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung einer Probe
mit Ultraschall sowie eine Vorrichtung zur Untersuchung einer Probe mit Ultraschall. Insbesondere betrifft die Erfindung ein
Verfahren und eine Vorrichtung für die statische oder dynamische Untersuchung uon bewegten Strukturen, Organen des Körpers, beispielsweise
des Herzens, oder von intrauterinen Einzelhmiton unter
Anwendung von Ultraschal1-fiildtechnik in Realzeit, wobei derartige
Uerfahren und Vorrichtungen als synchronisiertes UltraschalIfeId,
Abtastfeld oder senuenziell geschaltete Systeme bekannt sind.
Die bekannten synchronisierten Ul t raschallfeld-5y sterne , die für
die dynamische Untersuchung uon bewegten Strukturen verwendet u/erden, bestehen aus einer Anzahl won e Jektroakustischen oder
piezoelektrischen Wandlern, die in Korm einer linearen Anordnung
angeordnet sind, welche auf der oder angrenzend an die zu untersuchende
Struktur oder Probe angeordnet sind und für Ultraschall
damit gekoppelt sind, um untersucht und durch Abtastung abgebildet
zu wurden. Ein Wandler oder eine Gruppe uon nebeneinander liegenden Wandlern in der Anordnung wird elektrisch gepulst und übertrügt
somit einen Impuls oder Impulse aus Ultraschallenergie auf
die Probe bzw. in diese hinein. Von der Probe ausgehende Echoimpulüt
wercJun von demselben ll/andlnr oder derselben Gruppe uon neber-
8 0 9 8 ϊψ/ 0 5 9
2749U2
einandor 1 legenden Wandlern erfaßt, und die so erzeugten elektrischen
Signale werden dazu verwendet, die Helligkeit eines Videoschirmes
zu modulieren. Die rechtwinkligen Koordinaten der so erzeugten
Echoimpulse uierden bezüglich ihrer Tiefe in der Probe von
der Oberflache der linearen Anordnung aus als zeitlicher Abstand zu/ischen dem ausgesendeten Inrpuls und dem ermittelten Echoimpuls
bestimmt, und zwar in einer Richtung parallel zur Linie der liJandler
in der Gruppe in Verbindung mit der Lage des UJandlers bzw.
der Gruppe uon UJandlern in der Anordnung. Der Vorgang wird unter
Verwendung der darauffolgenden Wandler oder Gruppen uon nebeneiranderliegenden
UJandlern wiederholt, bis Echoimpulse von jedem Wandler in der Anordnung eine Helligkeitsmodulation des entsprechenden
Bereichs des Uideoschirms erzeugt haben. Ein vollständiger Satz der derart erzeugten Signale wird als Videoinformationsfeld bezeichnet.
Ein solches Videoinformationsfeld oder eine Anzahl derartiger
Videoinformationsfeldar kann verschachtelt werden, um ein
Bild oder einen Bildrahmen zu erzeugen, wobei das derart erzeugte Bild eine Ansicht der Probe darstellt; diese wird als "B-Abtastung'
bezeichnet.
Der vollständige Vorgang wird schnell wiederholt, und auf e inandti rfolgende
Bildrahmen aus statischer Information ergeben den Eindruck eines bewegten Bildes, d.h. eines eine bewegte Probe darstellenden
Bildes, welcher, als "dynamische B-Abtastung" bezeichnet
wird. Ein Nachteil dieses Systems besteht darin, daß die Spiegelechosignale nicht fokussiert sind, wodurch die Auflösung
des Systems eingeschränkt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein senuenziell geschaltetes odtir
synchronisiertes Feldsystem zu schaffen, bei dem die durch eine
Gruppe von nebeneinanderliegenden Wandlern erfaßten Echosignale
elektronisch derart verarbeitet werden, daß ein f okussie r te s bil;i
in jedem Beireich des Bildrahmens entsteht, wodurch das Bild der
Probe verbessert oder verdeutlicht, wird; dieses System wird als
"dynamisches synchronisiertes Feld" bezeichnet.
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Ditise Aufgabe wird durch oin Verfahren zur Untersuchung einer
Probe mit Ultraschall gelöst, das gemi'ö der Erfindung die folgr.nden
Verfahrensschritte aufweist:
a) Anordnung einer Gruppe von nebeneinanderliegenden Ultraschallwandlern
in einer linearen Heine auf oder angrenzend an und für Ultraschall gekoppelt mit einer zu untersuchenden Probe,
b) übertragung von UItraschallonergie aus einem oder mehreren
Wandlern aus der Gruppe in die Probe hinein,
c) Empfangen von Ultraschall-Echoimpulsen, die von der Probe
reflektiert werdan, in den Wandlern der Gruppe,
d) Erzeugung von Signalen in Form von elektrischer Energie entsprechend
den empfangenen Ultraschall-Echoimpulsen,
e) Verarbeitung der elektrischen Signale in solcher Weise, daß
das Ansprechen auf die von Punkten auf einer vorbestimmten
Achse, die als "Ort des abgelenkten Brennpunkts" bezeichnet wird und senkrecht zu der Gruppe ist, reflektierten Echoimpulii
maximal gemacht wird und das Ansprechen auf alle anderen Echoimpulse minimal gemacht wird, wobei dieser Verfahrensschritt
als "dynamische oder Ablenkfokussierung" bezeichnet wird,
f) Fortschreiten entlang der Linearanordnung und Auswählen einer
weiteren Gruppe von angrenzenden Wandlern und Wiederholung der Verfahrensschritte a bis e mit der Ausnahme, daß im
Verfahrensschritt e eine andere vorbestimmte Achse vorhanden i?t,
g) Wiederholung der Verfahrensschritte a bis f, bis elektrische
Signale aus allen Gruppen von angrenzenden Wandlern in der linearen Anordnung verarbeitet sind, so daß ein Videoinformationsfßld
gemäß der vorstehenden Definition geschaffen wird,
h) Wiederholung der Vurfahrensschritte a bis e mit. der Ausnahme,
o*aß im Verfahrensschritt, e andere Achsen gewählt werden, um
weitere eindeutige Videoinformationsfelder zu bilden,
i) Verschachtelung aller Videoinformationsfelder zur Erzeugung
eines Informationsbildes oder -rahmens, der ein die Probe zu
einem bestimmten Zeitpunkt repräsentierendes Bild ist, und
j) Wiederholung der Verfahrensschritte a bis i in schneller Aufeinanderfolge
derart, daß aufeinanderfolgende Informationsbilder
oder -rahmen als ein Bild gesehen werden, das die Probe in Realzeit darstellt.
80982^70594
2749U2
Die Vorrichtung zur Untersuchung einer Probe durch Ultraschall
ist gemäG der Erfindung gekennzeichnet durch eine Gruppe von
Ul traschallwandle rn, die in einer linearen Anordnung auf oder angrenzend an und für Ultraschall gekoppelt mit einer zu untersuchenden Probe angeordnet werden könne, wobei die Wandler im Gebrauch
imstande sind, Ultraschallenergie auf die Probe zu übertragen
und Ultraschall-Echoimpulse von der Probe zu empfangen, eine Einrichtung zur Erzeugung von elektrischen Signalen entsprechend
den empfangenen UItraschall-Echoimpulsen, eine Einrichtung zur
Verarbeitung der elektrischen Signale für ein maximales Ansprechen
auf die Echoimpulse, die von Punkten auf einer vorbestimmten, zu der Gruppe senkrechter. Achse ausgehen, und für ein minimales Ansprechen auf alle anderen Echoimpulse, eine Einrichtung zum selektiven Veranlassen einer Anzahl von aneinander angrenzenden Wandlern in der Gruppe dazu, Ultraschallenergie auf die Probe zu übertragen, eine Einrichtung zum Veranlassen wenigstens einer weiteren
Anzahl von aneinander angrenzenden Wandlern in der Gruppe zur Übertragung von Ultraschallenergie auf die Probe, eine Einrichtung
zur Verarbeitung der elektrischen Signale, die von der erstgenannten Verarbeitungseinrichtung erzeugt werden, zur Bildung von
Videoinformationsfeldern,
eine Einrichtung zur Verschachtelung der Videoinformationsfelder
zur Schaffung eines Bildes, das die Probe zu einem bestimmten
Zeitpunkt darstellt, und eine Einrichtung zum Kombinieren von aufeinanderfolgenden Bildern zur Erzeugung eines Bildes, welches
die Probe in Realzeit darstellt.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich
aus d«r Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.
Von den Figuren zeigen:
nebeneinander liegenden Wandlern in einer linearen Anordnung, die ein X-FeId erzeugt, wobei der n-ta Wandler
geradzahlig ist;
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Pig. 2 eine schematische Darstellung einer Gruppe aus sech?
Wandlern wie in Figur 1, welche die Y- und Z-Felder erzeugen,
wobei der n-te Wandler ungeradzahlig in dem Y-FeId und geradzahlig in dem Z-FeId ist;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Gruppe von Wandlern
luie in Figur 1, welche die Y- und Z-Felder erzeugt, wobei
der n-te Wandler geradzahlig in dem Y-FeId und ungeradzahlig
in dem Z-FeId ist; und
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer elektronischen
Verarbeitungseinrichtung, die die in den Figuren 1, ? und 3 gezeigten Wandler enthält.
Als Ausführungsbeispiel wird eine synchronisierte Ultraschallfeld-Vorrichtung
beschrieben, die für die Durchführung eines Verfahrens zur Untersuchung des menschlichen Herzens und uon intrauter inen
Einzelheiten geeignet ist.
Für das hier beschriebene System wurde eine.lineare Anordnung aus
Wandlern aus einem langen piezoelektrischen Wandler erzeugt, der in 36 getrennte Wandlerelemente unterteilt wurde. In den Figuren
1 bis 3 ist nur eine Gruppe von sechs derartigen nebeneinanderliegenden
Wandlerelementen gezeigt, nämlich η bis n+5, es sind jedoch 31 Gruppen von 6 nebeneinanderliegenden Elementen in der
Anordnung von 36 Elementen enthalten. Die lineare Anordnung aus 36 Wandlerelementen, die gegen den zu prüfenden Gegenstand, hier
als Prob· bezeichnet, gelegt wird, und bezüglich Ultraschall damit gekoppelt ist, beispielsweise mit der Oberfläche des menschlichen
Körper· über dem Herzen, das untersucht werden soll, sendet Ultr»sch*llenergie in Form von Impulsen aus und empfängt Echo-
impul*·, wobei elektrische Signale aus den empfangenen Echoimpulsen
erzeugt werden. Dinse elektrischen Signale werden verarbeitet,
um drei verschachtelt· Felder zu bilden, die mit X, Y und Z bezeichnet
»ind, wobei jedes dieser Felder 31 Informationszeilen
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für die Anzeige in einem Bildrahmen mit 93 Zeilen aufweist. Die
Rahmen werden mit einer Frequenz von 25 Rahmen pro Sekunde wiederholt.
In dur Praxis werden 32 Zeilen pro Feld erzeugt, eine Zeile
in jedem Feld, d.h. drei Zeilen pro Rahmen, enthalten jedoch keine
Signalinformation.
Es wird zunächst das X-FeId betrachtet. Während der Rücklaufzeit
am Ende der (n-i)-ten Zeile werden die Elemente n+2 und η-)·3
gleichzeitig von einem Sender gepulst, und während der η-ten Zeile werden die Elemente η bis n-^5 an einen Schaltungsteil geschaltet,
der wirksam die elektrischen Signale fokussiert, die won den Echoimpulsen
erzeugt werden, welche von einer Achse L ausgehen, welche senkrecht zu der Anordnung von Wandlerelementen v/erläuft und
die Gruppe aus sechs nebeneinanderliegenden Elementen schneidet, wie in Figur 1 gezeigt. Diese Achse L wird als "Ort des abgelenkten
Brennpunkts" bezeichnet, und eine Fokussierung längs dieser Achse wird erreicht, indem wie folgt an den Elementen η bis
n+5 jeweils eine Phasenvoreilung eingeführt wird, die ein ganzzahliges
Vielfaches eines Winkels 0 ist:
Element
η und n+5 nf1 und n+4 n+2 und n+3
Der Wert des Winkels 0 wird abhängig von der Zeit derart verkleinert,
daß während der η-ten Zeile ein dynamischer oder abgelenkter Brennpunkt erreicht, wird. Das System geht um einen Elementabstand
entlang der Anordnung von Wandlerelementen u/eiter zu
einer darauffolgenden Gruppe aus 6 nebeneinanderliegenden Elementen,
und der Vorgang wird wiederholt. Dieser Vorgang dauert an, bis das X-FeId aus 31 Zeilen vollständig ist.
Ee wird nun das Y-FeId betrachtet. Wie zuvor werden während der
Rücklaufzeit der (n-1)-ten Zeile die Elemente n-f2 und n-f3 von dem
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Phase | nvoreilunq | χ 0 |
1 | 1 | χ 0 |
5 | χ 0 | |
2 |
Sender gepulst, und während der η-ten Zeile werden die Elemente
η bis n+5 an einen Schaltungsteil angeschaltet, der wirksam die
elektrischen Signale fokussiert, welche von den Echoimpulsen erzeugt werden, die von einer Achse L~ ausgehen, welche zu der
Wandleranordnung senkrecht ist. Wenn η ungerade ist, so wird
diesmal der Ort des abgelenkten Drennpunktes von der Mittellinie
L um ein Drittel eines Elementabstands zu dem Element n+3 verc
schoben, wie in Figur 2 gezeigt ist. Die Fokussierung entlang dieser Achse L^ wird erreicht durch Einführung von Phasenvoreilungen
an den Elementen, welche ganzzahlige Vielfache des Winkels 0 sind, und zwar wie folgt:
n+1 nT?
12 | keine | 2 | X | 0 | 0 |
5 | 7 | X | 0 | 0 | |
0 | |||||
Voreilung | |||||
X | |||||
X |
n-t-5
Wenn η geradzahlig ist, so wird der Ort des abgelenkten Brennpunktes
von rinr Itlitt allinie um ein Drittel eines Elementabstands
zu dem Element n-t2 verschoben, wie in Figur 3 gezeigt ist. Die
Fokussierung entlang dieser Achse L3 wird erreicht durch Einführung
von Phasenvoreilungen an den Elementen wir folgt:
7 | kninB | 5 | X | 0 | 0 |
2 | 12 | X | 0 | 0 | |
Voreilung | 0 | ||||
X | |||||
X |
n+3 n+4 n*5
Wie in dem X-FoId zeigt der Wert des Winkels 0 denselben zeitabhängigen
Abfell, während die n-te Zeile abgetastet wird, und
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es wird erneut ein abgelenkter Brennpunkt erreicht. Das System
geht um einen Elementabytand entlang der Anordnung von IDandlerelfc-menten
weiter zu einer darauffolgenden Gruppe aus 6 nebeneinanderlingonden
Elementen, und der Vorgang wird wiederholt. Der Vorgang dauert an, bin das Y-FeId aus 31 Zeilen vollständig ist.
In dem Z-FeId ist der Vorgang umgekehrt wie im Y-FeId. U/enn η
ungerade ist, so wird der Ort des abgelenkten Brennpunktes von der Mittellinie L um ein Drittel eines Elementabstands zu dem
Element n+2 verschoben, wie in Figur 3 gezeigt. Die Fokussierung
entlang dieser Achse L3 wird erreicht durch Einführung von Phasenvoreilungen
an den Elementen wie folgt:
η 7x0
n+1 2x0
nt-2 keine Voreilung nv3 0
n+4 5x0
n+5 12 χ 0
Wenn η gerade ist, so wird der Grt des abgelenkten Brennpunktes
um ein Drittel eines Elementabstandes zu dem Element n+3 verschoben,
wie in Figur 2 gezeigt. Die Fokussierung entlang dieser Achse L? wird erreicht durch Einführung von Phasenvoreilungen an
den Elementen wie folgt:
Element
nT1
nf?
n+3
n+4
Phasenvorei | lung |
12 χ | 0 |
5 χ | 0 |
0 | |
keine Vorei | lung |
2 χ | 0 |
7 χ | 0 |
Die 3 Felder, die individuell in ihrem Signalinhalt einzigartig
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bzw. eindeutig sind, wiederholen sich regelmäßig in der Reihenfolge X, Y und Z und werden miteinander verschachtelt, um einen
Bildrahmen aus 93 Zeilen zu erzeugen, auf dem die Echosignale an irgendeinem Punkt der Videoanzeige "fokussiert" sind.
In jedem Falle u/erden die Echosignale nicht direkt vorarbeitet,
sondern durch ein indirektes Verfahren, das ähnlich demjenigen ist, das von Voglis in Ultrasonics 9, Seiten 142-153 und 215-223
(1971) beschrieben ist.
Die elektrischen Echasignale aus den UJandlerelementen 1 bis 36
können als einige wenige Zyklon einer gedämpften Schwingung bei 2 ITiHz aufgefaßt werden. Ein örtlicher Oszillator 101 mit 4 HiHz
oder ungefähr 4 IYIHz treibt eine Kaskade 102 aus 12 Phasenverzögerungsnetzwerken, von denen jedes die Phase der Refernnzphase
des örtlichen Oszillators um einen Phasenwinkel 0 verzögert, wie in Figur 4 gezeigt ist. Geeignete Logikeinrichtungen sind vorgesehen, um die Signale aus den 6 nebeneinanderliegenden lüandlerelementon über eine 32-lüeg-Sende/Empfangsschalteinheit 107 und
6 aus den 13 Phasen an 6 abgeglichene Modulatoren bzw. Gegentaktmodulatoren über eine Phasen-Schalteinheit 10Θ wie folgt durchzuschalten, wobei dia lYlodulatoren mit A, B, C, D, E und F bezeichnet sind:
(η unqerade) | (η qerade) |
η | n-r5 |
η^Ι | n-r4 |
η+2 | η* 3 |
ητ3 | nt 2 |
n-r4 | nt1 |
Phase
11
5
5
χ 0 χ 0
2x0
2x0
5x0
11x0
A B C D E F
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Während der η-ten Zeile des Y- und Z-Feldes
Y-FeId: (n ungerade) (n gerade)
Z-FeId: (n gerade) (n ungerade)
Z-FeId: (n gerade) (n ungerade)
η n-f-5 1? χ 0 A
n+1 η·+4 5x0 B
n+2 n-f-3 1x0 C
n-r3 n+2 0 (Referenzphase) D
n+4 n+1 2x0 E
nr5 η 7x0 F
Die Ausgänge der 6 Gegentaktmodulatoren A bis F enthalten nur
die unteren Frequenzkomponenten und die oberen Frequenzkomponenten des örtlichen Oszillators 101, moduliert durch die Echosignale,
während die Frequenz des örtlichen Oszillators unterdrückt wird. Ein Bandfilter 103 unterdrückt im wesentlichen die höheren
Frequenzkomponenten des modulierten Signals und jegliche Reste der Frequenz des örtlichen Oszillators und läßt nur die niedrigeren
Frequenzkomponenten unbeeinflußt, durch. Die niedrigeren Freciuenzkomponenten liegen bni einer Frequenz, die die Differenz
zwischen der Frequenz des örtlichen Oszillators und der Frequenz des Echosignals bzw. UJandlerelcments ist. Da die Frequenz des
örtlichen Oszillators höher ist als die Frequenz des Wandlerelementsignals,
eilt die niedrigere Frequenzkomponente in der Phase um denselben Winkel vor, wie die Frequenz des örtlichen Oszillators
in der Phase verzögert wird. Die niedrigeren Frequenzkomponenten, die jeweils um ein geeignetes geradzahliges Uielfaches
des Phasenwinkels 0 voreilen, werden summiert, um ein zusammengesetztes
Signal zu erzeugen, das kumulativ bzw. additiv ist, wenn die Echosignale von dem Ort des abgelenkten Brennpunktes
ausgehen, sonst jedoch als Störgeräusch mit niedrigem Pegel erscheinen. Das System wird also dynamisch fokussiert. Das zusammengesetzte
Signal wird in einem l/erstärker 104 verstärkt und umgesetzt, um die Helligkeit einer Uideoanzeige bzw. Bildschirmanzeige
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entsprechend seiner Amplitude zu modulieren.
Die zwölf Phasenverzögerungsnetzwerke 102 werden indirekt durch
die Rampanfunktionen 105, 106 der Zeilenablenkung der Videoanzßige derart gesteuert, daß der UJert von j6 während der Zeilenablenkung umgekehrt mit der Zeit abnimmt, um den Brennpunkt abzulenken.
Die Verstärkungsregelung des Verstärkers 104 ist derart zeitabhängig, daß es möglich ist, die Verstärkung manuell in sieben
Stufen einzustellen. Die Verstärkung von Signalen, die aus den verschiedenen Tiefen des Gewebes empfangen werden, kann also verändert werden, um Bildeinzelheitan entsprechend den Gegebenheiten maximal hervorzuheben.
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Claims (6)
- National Research Development Corporation, London/EnglandPatentansprücheVerfahren zur Untersuchung einer Probe durch Ultraschall, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:a) Anordnung einer Gruppe von nebeneinanderliegenden Ultraschallwandlern in einer linearen Reihe auf oder angrenzend an und für Ultraschall gekoppelt mit einer zu untersuchenden Probe,b) Übertragung von Ultraschallenergie aus einem oder mehreren Wandlern aus der Gruppe in die Probe hinein,c) Empfangen von Ultraschall-Echoimpulsen, die von der Probe reflektiert werden, in den Wandlern der Gruppe,d) Erzeugung von Signalen in Form von elektrischer Energie entsprechend den empfangenen Ultraschall-Echoimpulsen,e) Verarbeitung der elektrischen Signale in solcher Weise, daß das Ansprechen auf die von Punkten auf einer vorbestimmten Achse, die als "Ort des abgelenkten Brennpunkts" bezeichnet wird und senkrecht zu der Gruppe ist, reflektierten Echoimpulse maximal gemacht wird und das Ansprechen auf alle anderen EchoimpuLse minimal gemacht wird, wobei dieser Verfahrensschritt aLs "dynamische oder Ab lenk fokussierung" bezeichnet wird,ORIGINAL INSPECTED2749A42f) Fortschreiten entlang der Linearanordnung und Auswählen einer weiteren Gruppe von angrenzenden Wandlern und Wiederholung der Verfahrensschritte a bis e mit der Ausnahme, daß im Verfahrensschritt e eine andere vorbestimmte Achse vorhanden ist,g) Wiederholung der Verfahrensschritte a bis f, bis elektrische Signale aus allen Gruppen von angrenzenden Wandlern in der linearen Anordnung verarbeitet sind, so daß ein Videoinformationsfeld gemäß der vorstehenden Definition geschaffen wird,h) Wiederholung der Verfahrensschritte a bis e mit der Ausnahme, daß im Verfahrensschritt e andere Achsen gewählt werden, um weitere eindeutige Videoinformationsfelder zu bilden,i) Verschachtelung aller Vidaoinformationsfelder zur Erzeugung eines Informationsbildes oder -rahmens, der ein die Probe zu einem bestimmten Zeitpunkt repräsentierendes Bild ist, undj) Wiederholung der Verfahrensschritte a bis i in schneller Aufeinanderfolge derart, daß aufeinanderfolgende Informationsbilder oder -rahmen als ein Bild gesehen werden, das die Probe in Realzeit darstellt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt e die Frequenzen der elektrischen Signale mit einer bekannten Frequenz moduliert werden, die größer ist als die Frequenzen der elektrischen Signale, und zwar vor der Modulation, und daß die so erzeugten höheren Frequenzkomponenten und die bekannte Frequenz unterdrückt werden zur Erzeugung von niedrigeren Frequenzkomponenten mit einer Frequenz, die gleich der Differenz zwischen der bekannten Frequenz und der Frequenz der elektrischen Signale ist, und zwar vor der Modulation, derart, daß die niedrigeren Frequenz komponenten in der Phase um denselben Winke L vorgeschoben werden wie die bekannte Frequenz in der Phase verzögert wnd.8098 2^/05942749U2
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigeren Frequenzkomponenten summiert werden, um ein zusammengesetzes Signal zu erzeugen, welches kum-ulativ für die Signale ist, die vom Ort des abgelenkten Brennpunktes ausgehen.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Signal verstärkt und umgesetztwird, um die Helligkeit einer Videoanzeige entsprechend seiner Amplitude zu modulieren.
- 5. Vorrichtung zur Untersuchung einer Probe mit Ultraschall, gekennzeichnet durch eine Gruppe von Ultraschallwandlern, die in einer linearen Anordnung auf oder angrenzend an und für Ultraschall gekoppelt mit einer zu untersuchenden Probe angeordnet werden können, wobei die Wandler im Gebrauch imstande sind, Ultraschallenergie auf die Probe zu übertragen und Ultraschall-Ec'noimpulse von der Probe zu empfangen, eine Einrichtung zur Erzeugung von elektrischen Signalen entsprechend den empfangenen Ultraschall-Echoimpulsen, eine Einrichtung zur Verarbeitung der elektrischen Signale für ein maximales Ansprechen auf die Echoimpulse, die von Punkten auf einer vorbestimmten, zu der Gruppe senkrechten Achse ausgehen, und für ein minimales Ansprechen auf alle anderen Echoimpulse, eine Einrichtung zum selektiven Veranlassen einer Anzahl von aneinander angrenzenden Wandlern in der Gruppe dazu, Ultraschallenergie auf die Probe zu übertragen, eine Einrichtung zum Veranlassen wenigstens einer weiteren Anzahl von aneinander angrenzenden Wandlern in der Gruppe zur übertragung von Ultraschallenergie auf die Probe, eine Einrichtung zur Verarbeitung der elektrischen Signale, die von der erstgenannten Verarbeitungseinrichtung erzeugt werden, zur Bildung von Videoinformationsfeldern,eine Einrichtung zur Verschachtelung der Videoinformationsfelder zur Schaffung eines Bildes, das die Probe zu einem bestimmten Zeitpunkt darstellt, urd eine Einrichtung zum Kombinieren von aufeinanderfolgenden Bildern zur Erzeugung eines Bildes, welches die Probe in Realzeit darstellt.8098 ίψ/0 5 9 427Α9Λ42
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannte Verarbeitungseinrichtung einen abgeglichenen Modulator oder Gegentaktmodulator enthält, in dem die Frequenzen des elektrischen Signals mit einer bekannten Frequenz moduliert werden, die größer ist als die Frequenzen der elektrischen Signale, und zwar vor der Modulation, sowie ein Bandfilter, das die so erzeugten höheren Frequenzkomponanten und die bekannte Frequenz unterdrückt zur Erzeugung der niedrigeren Frequenzkomponenten mit einer Frequenz, die gleich dar Differenz zwischen der bekannten Frequenz und den Frequenzen der elektrischen Signale vor der Modulation ist.8 0 9 8 2f/ 0 5 9
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0017382A1 (de) * | 1979-03-20 | 1980-10-15 | THE GENERAL ELECTRIC COMPANY, p.l.c. | Mit Ultraschall arbeitendes Bildgerät |
DE3346791A1 (de) * | 1982-12-24 | 1984-07-26 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho, Kobe | Verfahren zur pruefung eines quadratischen knueppels mit elektronischer abtastung |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4241608A (en) * | 1978-01-24 | 1980-12-30 | Unirad Corporation | Ultrasonic scanner |
JPS54155683A (en) * | 1978-05-30 | 1979-12-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electronic scanning system ultrasoniccwave tomooinspection device |
US4310853A (en) * | 1980-07-30 | 1982-01-12 | Technicare Corporation | Data simulation in sector scan imaging systems |
FR2525781B1 (fr) * | 1982-04-27 | 1987-06-26 | Alais Pierre | Dispositif de sondage ultrasonore a balayage electronique |
US4532615A (en) * | 1982-09-28 | 1985-07-30 | Biosound, Inc. | Phased array for an ultrasonic transducer |
GB2153528B (en) * | 1984-02-02 | 1987-05-07 | Yokogawa Medical Syst | Ultrasonic phased-array receiver |
US4852577A (en) * | 1988-04-07 | 1989-08-01 | The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services | High speed adaptive ultrasonic phased array imaging system |
DE3829999A1 (de) * | 1988-09-01 | 1990-03-15 | Schering Ag | Ultraschallverfahren und schaltungen zu deren durchfuehrung |
US7497828B1 (en) * | 1992-01-10 | 2009-03-03 | Wilk Ultrasound Of Canada, Inc. | Ultrasonic medical device and associated method |
US5331964A (en) * | 1993-05-14 | 1994-07-26 | Duke University | Ultrasonic phased array imaging system with high speed adaptive processing using selected elements |
US5322068A (en) * | 1993-05-21 | 1994-06-21 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for dynamically steering ultrasonic phased arrays |
US6517484B1 (en) | 2000-02-28 | 2003-02-11 | Wilk Patent Development Corporation | Ultrasonic imaging system and associated method |
US7285094B2 (en) | 2002-01-30 | 2007-10-23 | Nohara Timothy J | 3D ultrasonic imaging apparatus and method |
US7914454B2 (en) * | 2004-06-25 | 2011-03-29 | Wilk Ultrasound Of Canada, Inc. | Real-time 3D ultrasonic imaging apparatus and method |
US10557828B2 (en) | 2014-02-17 | 2020-02-11 | Westinghouse Electric Company Llc | Ultrasonic phased array transducer for the NDE inspection of the jet pump riser welds and welded attachments |
US10945706B2 (en) | 2017-05-05 | 2021-03-16 | Biim Ultrasound As | Hand held ultrasound probe |
US10416122B2 (en) * | 2017-10-31 | 2019-09-17 | Westinghouse Electric Company Llc | Ultrasonic phased array transducer apparatus for the nondestructive inspection of a component under test |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US3881466A (en) * | 1973-08-20 | 1975-05-06 | Advanced Diagnostic Res | Ultrasonic cross-sectional imaging system |
US3918024A (en) * | 1974-06-24 | 1975-11-04 | Albert Macovski | Ultrasonic array for reflection imaging |
US4058003A (en) * | 1976-07-21 | 1977-11-15 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Ultrasonic electronic lens with reduced delay range |
US4064741A (en) * | 1976-11-22 | 1977-12-27 | Smithkline Instruments, Inc. | Real-time ultrasonic imaging system |
-
1976
- 1976-11-04 GB GB45962/76A patent/GB1570687A/en not_active Expired
-
1977
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- 1977-11-04 US US05/848,522 patent/US4149420A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0017382A1 (de) * | 1979-03-20 | 1980-10-15 | THE GENERAL ELECTRIC COMPANY, p.l.c. | Mit Ultraschall arbeitendes Bildgerät |
DE3346791A1 (de) * | 1982-12-24 | 1984-07-26 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho, Kobe | Verfahren zur pruefung eines quadratischen knueppels mit elektronischer abtastung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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NL7712156A (nl) | 1978-05-08 |
US4149420A (en) | 1979-04-17 |
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