JPS6036032B2 - Ultrasonic measuring device - Google Patents
Ultrasonic measuring deviceInfo
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- JPS6036032B2 JPS6036032B2 JP52112342A JP11234277A JPS6036032B2 JP S6036032 B2 JPS6036032 B2 JP S6036032B2 JP 52112342 A JP52112342 A JP 52112342A JP 11234277 A JP11234277 A JP 11234277A JP S6036032 B2 JPS6036032 B2 JP S6036032B2
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、医用、工業用、漁業用等で使用され、超音波
を用いて種々の事項を測定する超音波測定装置に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic measuring device that is used for medical, industrial, fishing, etc. purposes and measures various items using ultrasonic waves.
従釆の超音波測定装置における送波パルス発生回路の殆
んどは、充放電用のコンデンサにたくわえた電荷をSC
R、サィラトロン、もしくはトランジスタ等の電子スィ
ゾチにより探触子中の振動子に印加するものであった。Most of the transmitting pulse generation circuits in conventional ultrasonic measurement equipment use the SC
The voltage was applied to the vibrator in the probe using an electronic switch such as R, thyratron, or transistor.
これらをまとめて特徴づけると、上記充放電用コンデン
サの両端の電圧がのこぎり波となることである。しかし
この“のこぎり波式”の送波パルス発生回路は次のよう
な欠点を有する。すなわち、【a} 比較的高電圧を用
いる電流源又は等価な機能を必要とする。A summary of these characteristics is that the voltage across the charging/discharging capacitor has a sawtooth waveform. However, this "sawtooth wave type" transmission pulse generation circuit has the following drawbacks. That is, [a} A current source using a relatively high voltage or an equivalent function is required.
{b} 上記電流源を高圧電源と高抵抗で実現すると、
エネルギー効率が悪い。{b} If the above current source is realized with a high voltage power supply and high resistance,
Poor energy efficiency.
また逆にこれを改善せんとする抵抗にかえて数へンリー
もの直列ィンダクタ−を必要とする。【cー 送波パル
ス発生回路の探触子から見たインピーダンスは、パルス
発生時に低く、パルス間のエコー受信時には高い、それ
故に送波時と受波時で探触子のダンプされ方が異る。Moreover, in order to improve this problem, instead of a resistor, several hundred series inductors are required. [c- The impedance seen from the probe of the transmitting pulse generation circuit is low when the pulse is generated, and high when receiving the echo between pulses.Therefore, the way the probe is damped is different when transmitting and receiving waves. Ru.
‘d} 同じ理由により、送波パルス発生回路、探触子
、受信機の入力回路は並列接続する以外に接続方法がな
い。'd} For the same reason, there is no other way to connect the transmit pulse generation circuit, probe, and receiver input circuits other than to connect them in parallel.
このため、送波パルスが受信機へ与える影響を防止する
ようにリミッタもまた並列接続する必要があった。従っ
て送波パルスのェネルギが受信結合回路に分流して消費
されて、ェネルギ効率が悪かった。またこの分流比を少
なくすると、エコー受信時に探触子と受信機との間の結
合が最適でなくなり、雑音指数のよい受信が行い得ない
。(c’前記の電子スイッチをターンオフするタイミン
グが悪いと、エコーとまぎらわしい雑音を生ずる。Therefore, it was necessary to connect a limiter in parallel to prevent the transmitted pulse from affecting the receiver. Therefore, the energy of the transmitting pulse is shunted to the receiving coupling circuit and consumed, resulting in poor energy efficiency. Furthermore, if this shunt ratio is reduced, the coupling between the probe and the receiver will not be optimal during echo reception, and reception with a good noise figure will not be possible. (c' If the electronic switch is turned off at the wrong time, it will produce echoes and confusing noises.
本発明は上述の諸欠点を除去するためになされたもので
、のこぎり波方式に代えて方形波方式の送波パルス発生
回路を採用し、1発ごとに極性の異るパルスを発生せし
める超音波測定装置を提供せんとするものである。The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, and uses a square wave type transmission pulse generation circuit instead of the sawtooth wave type, and generates a pulse with a different polarity for each ultrasonic wave. The purpose is to provide a measuring device.
本発明の一実施例によれば、1発毎に極性の異るエコー
が受信されることから、その取扱いにおいて、移動中の
ターゲットのみが表示されるMT1(MOVINGTA
RGETmDICATION)システム(昭和41年9
月20日に日刊工業新聞社より発行されたパルス技術便
覧の712ページ〜715ページ参照)ないしライン相
関を用いた信号処理システムを構成するにおいて新期な
方式を採用し得る。すなわち、送信パルス発生回路とし
て送信トリガの時刻毎にその極性もし〈は論理レベルを
反転する方形波電圧源を用い、これと探触子と受信機と
の三者を直列に一巡する如く接続する。According to one embodiment of the present invention, echoes with different polarities are received for each shot, so when handling the echoes, only moving targets are displayed (MT1 (MOVINGTA)).
RGETmDICATION) system (September 1960)
(See pages 712 to 715 of the Pulse Technology Handbook published by Nikkan Kogyo Shimbun on March 20th) or a new method can be adopted in configuring a signal processing system using line correlation. That is, as a transmission pulse generation circuit, a square wave voltage source whose polarity or logic level is inverted at each transmission trigger time is used, and this, the probe, and the receiver are connected in series in a circuit. .
また上記三者の内二者を片線アースとすると他の一者は
両端子とも浮かせる必要があるが、これは必要なら準理
想的変成器を用いて片線アースに変換すればよい。送波
時に受信機にェネルギが分流することを阻止又は抑圧す
るためには、受信機の回路に逆並列のクランピングダイ
オードを入れておけばよい。Furthermore, if two of the above three terminals are single-wire grounded, both terminals of the other one must be floating, but if necessary, this can be converted to single-wire grounding using a quasi-ideal transformer. In order to prevent or suppress energy from being shunted to the receiver during transmission, an anti-parallel clamping diode may be included in the receiver circuit.
逆に受信時にはこのダイオードは高インピーダンスにな
る一方“電圧源”である方形波源は受信機と探触子の間
に損失の少し、帰路となり受信されたエコーのヱネルギ
を最適のインピーダンスマッチング条件により受信機に
導入することを可能とする。以下図面を用いて本発明を
詳述する。図は本発明の一実施例による超音波測定装置
のフロック図である。図において0tは例えば数KHz
の送信トリガパルス基準発振器(図示せず)より供給さ
れる。このめtがフリツプフロツプ2により分周されて
方形波信号となる。更に、この方形波信号は、例えばC
MOSがTTLのラインドライバを何個が並列に結合し
て構成した二値論理電力増幅器4によって増幅される。
バィファィラトランスT,は受信機への結合を片線アー
スに変換するためのものであるが、送信パルスの時刻に
おいてはダイオードD,とD2の成すリミッタによって
短絡される。On the other hand, during reception, this diode becomes high impedance, while the square wave source that is a "voltage source" has little loss between the receiver and the probe, and serves as a return path to receive the energy of the received echo under optimal impedance matching conditions. This makes it possible to introduce it into a machine. The present invention will be explained in detail below using the drawings. The figure is a block diagram of an ultrasonic measuring device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 0t is, for example, several KHz.
The transmit trigger pulse is provided by a reference oscillator (not shown). This signal t is frequency-divided by the flip-flop 2 and becomes a square wave signal. Furthermore, this square wave signal is, for example, C
The MOS is amplified by a binary logic power amplifier 4 configured by connecting several TTL line drivers in parallel.
The bifilar transformer T is for converting the coupling to the receiver into a single wire ground, but at the time of the transmission pulse, it is short-circuited by the limiter formed by the diodes D and D2.
すなわち、結合コンデンサC2を介して伝送される方形
波の立上りと立下りのそれぞれの“ショック”が、探触
子TDによって超音波パルスに変換される。それ故に立
上りと立下りでは等大且つ逆極性の送波パルスが発生さ
れる。なお、前記結合コンデンサC2はのこぎり波方式
の充放電コンデンサとは異り直流阻止のためのみである
から十分に大きな値とする。一方、エコーの受信時には
エコー信号は十分微弱であることからダイオードD,と
D2は導通に達せず、また増幅器4はその出力電圧を正
負の各最大振幅値間にわたって転移せしめる瞬間すなわ
ち送波パルスが送出される瞬間以外の平坦時、すなわち
エコーを受信すべき時間帯においては、コンデンサC2
を介してバイフアイラトランスT,の片端を十分低い高
周波インピーダンスで等価的に援地する如く帰路を与え
ているから、エコー信号はヱネルギ損失なく受信増幅器
12に向けて伝送される。That is, the respective rising and falling "shocks" of the square wave transmitted through the coupling capacitor C2 are converted into ultrasonic pulses by the probe TD. Therefore, transmission pulses of equal size and opposite polarity are generated at the rising edge and the falling edge. Note that the coupling capacitor C2 is different from a sawtooth wave type charging/discharging capacitor and is only used to block direct current, so it should have a sufficiently large value. On the other hand, when an echo is received, the echo signal is sufficiently weak that the diodes D and D2 do not reach conduction, and the amplifier 4 receives the moment when its output voltage transitions between the positive and negative maximum amplitude values, that is, the transmission pulse. At flat times other than the moment of transmission, that is, during the time period when echoes should be received, capacitor C2
Since a return path is provided through which one end of the bifilar transformer T is equivalently grounded with a sufficiently low high frequency impedance, the echo signal is transmitted toward the receiving amplifier 12 without energy loss.
ここで、抵抗器R,、コイルL,およびL、コンデンサ
C,の成す回路網14、探触子TDをケーフルを含めて
最適条件にマッチングを取るためのものである。Here, the purpose is to match the circuit network 14 formed by the resistors R, coils L and L, and the capacitor C, and the probe TD to optimal conditions including the cable.
またコンデンサC3、抵抗器R3、ダイオードD3およ
びD4の成す回路絹1 6は、バィフアィラトランスT
,の2次側において送波時のトランジェントをさらに抑
圧するためのものである。また、増幅器4の正負両電源
供給路においても、これが受信時における信号帰路とな
ることかり、コンデンサC4,C5およびコイルL4,
L5によって厳重なバイパスとフィル夕をもうけて電源
からの妨害波を受けないようにしている。一方、受信増
幅器1 2の利得は、TGC関数発生器1 8により遠
方のエコーを受信するときは大きくできるようになって
おり、それにより煤質の損失およびレーダー方程式中の
逆自乗の項を補償している。このような方式は公知のも
のである。而してこの受信増幅器12の未検波出力信号
は2分され、一方は遅延線22を介して、また他方は直
接、それぞれ加算器24および減算器26に供給される
。遅延線22は精密に送波パルスの周期と等しい遅延時
間を有し、それ故にその出力にはちようと1周期前のエ
コー信号が出現する。前述の如く、送波パルスの極性が
その都度逆転することから、エコー信号の極性も逆転し
、遅延線22の出口において1周期異るエコー信号を加
算すれば固定したエコーが消去される。その消去残はそ
の間に移動した物体のエコーを意味し、従っていわゆる
MTIシステムとなる。また逆に減算すれば特に相関を
有する成分が強調され、相関を有さないノイズと上記の
移動物体のエコーとが抑圧された固定目標物に関するエ
コー信号となる。これらの関係は常に同じ極性のパルス
を送波しつづけるシステムにおける関係と全く逆である
。遅延線22としては、水晶又は石英ガラス等を使った
固定の遅延時間のものでもよいが、BBDあるいはCC
D方式の半導体より成るサンプル値をロックにより転送
する方式のものでもよく、またADおよびDAコンバー
タを利用したディジタルメモリあるいはシフトレジスタ
でもよい。Further, the circuit 16 formed by the capacitor C3, the resistor R3, and the diodes D3 and D4 is a bifilar transformer T.
This is to further suppress transients during wave transmission on the secondary side of . In addition, in both the positive and negative power supply paths of the amplifier 4, since this becomes the signal return path during reception, capacitors C4 and C5 and coil L4,
L5 provides strict bypass and filtering to prevent interference from the power supply. On the other hand, the gain of the receiving amplifier 12 can be increased when receiving distant echoes by the TGC function generator 18, thereby compensating for soot loss and the inverse square term in the radar equation. are doing. Such a method is well known. The undetected output signal of the receiving amplifier 12 is divided into two parts, one of which is supplied via the delay line 22 and the other directly to an adder 24 and a subtracter 26, respectively. The delay line 22 has a delay time precisely equal to the period of the transmitted pulse, and therefore an echo signal from one period before appears at its output. As mentioned above, since the polarity of the transmitted pulse is reversed each time, the polarity of the echo signal is also reversed, and by adding echo signals that differ by one cycle at the exit of the delay line 22, the fixed echo is canceled. The erased residue represents an echo of an object that has moved during that time, thus resulting in a so-called MTI system. On the other hand, if subtraction is performed, correlated components are particularly emphasized, and an echo signal related to a fixed target is obtained in which uncorrelated noise and the echo of the moving object described above are suppressed. These relationships are completely opposite to those in a system that constantly transmits pulses of the same polarity. The delay line 22 may be made of crystal or quartz glass with a fixed delay time, but may be made of BBD or CC.
It may be of a type that transfers sample values using a lock made of a D-type semiconductor, or it may be a digital memory or a shift register using AD and DA converters.
これらのクロックをもって律調される方式の場合、送信
トリガ?tをこの遅延機能のためのクロック?oより分
周して得れば相互の時間関係を気にすることなく常に必
ず1周期分の遅延が、クロツクの周波数が多少変動して
も得られるから効果的である。以上説明した如く本発明
によれば、送受信ともにェネルギ効率がよく従って雑音
指数の良い、そして同じ受信機出力を得るために必要な
照射される超音波ェネルギが少なくて済む超音波測定装
置が実現できる。In the case of a method that is tuned using these clocks, is there a transmission trigger? t the clock for this delay function? If the clock frequency is divided by o, it is effective because a delay of one period can always be obtained without worrying about the mutual time relationship, even if the clock frequency fluctuates somewhat. As explained above, according to the present invention, it is possible to realize an ultrasonic measurement device that has good energy efficiency in both transmission and reception, and therefore has a good noise figure, and requires less irradiated ultrasonic energy to obtain the same receiver output. .
図は本発明の−実施例による超音波測定装置のフロツク
図で、TD:探鰍子、T,:/ぐィフアィラトランス、
4:二値論理電力増幅器、12:受信増幅器である。The figure is a block diagram of an ultrasonic measuring device according to an embodiment of the present invention, in which TD: Dipstick, T: /Gifira Trans,
4: binary logic power amplifier, 12: receiving amplifier.
Claims (1)
方形波信号の立上りおよび立下りに応答して各々逆極性
のパルスを発生するパルス発生手段と、前記パルスに応
答して目標領域に超音波パルスを照射し、前記目標領域
から前記超音波パルスに関するエコーを受信する探触子
と、前記探触子で受信した前記エコーに関連する信号を
記憶する記憶手段と、以前記憶した前記エコーに関連す
る信号とその後に受信したエコーに関連する信号との和
もしくは差をとる演算手段とを具備して成る超音波測定
装置。 2 前記記憶手段は遅延線であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の超音波測定装置。[Scope of Claims] 1. Square wave signal generating means for outputting a square wave signal, pulse generating means for generating pulses of opposite polarity in response to rising and falling edges of the square wave signal, and a pulse generating means for generating pulses of opposite polarity in response to the pulses. a probe that irradiates an ultrasonic pulse to a target area and receives an echo related to the ultrasonic pulse from the target area; a storage unit that stores a signal related to the echo received by the probe; An ultrasonic measuring device comprising calculation means for calculating the sum or difference between a previously stored signal related to the echo and a signal related to a subsequently received echo. 2. The ultrasonic measuring device according to claim 1, wherein the storage means is a delay line.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52112342A JPS6036032B2 (en) | 1977-09-19 | 1977-09-19 | Ultrasonic measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52112342A JPS6036032B2 (en) | 1977-09-19 | 1977-09-19 | Ultrasonic measuring device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5446067A JPS5446067A (en) | 1979-04-11 |
JPS6036032B2 true JPS6036032B2 (en) | 1985-08-17 |
Family
ID=14584278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP52112342A Expired JPS6036032B2 (en) | 1977-09-19 | 1977-09-19 | Ultrasonic measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6036032B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6122294Y2 (en) * | 1979-08-29 | 1986-07-04 | ||
JPS5897569U (en) * | 1981-12-25 | 1983-07-02 | 横河電機株式会社 | Pulse reflection signal transmitter/receiver |
JPS58206990A (en) * | 1982-05-26 | 1983-12-02 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Ultrasonic reflected wave receiving device |
JPH074007Y2 (en) * | 1985-07-15 | 1995-02-01 | 株式会社島津製作所 | Ultrasonic diagnostic equipment |
JPH0639685Y2 (en) * | 1985-12-27 | 1994-10-19 | 株式会社島津製作所 | Ultrasonic diagnostic equipment |
-
1977
- 1977-09-19 JP JP52112342A patent/JPS6036032B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5446067A (en) | 1979-04-11 |
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