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JPS62192146A - Ultrasonic medium measuring apparatus - Google Patents

Ultrasonic medium measuring apparatus

Info

Publication number
JPS62192146A
JPS62192146A JP61033557A JP3355786A JPS62192146A JP S62192146 A JPS62192146 A JP S62192146A JP 61033557 A JP61033557 A JP 61033557A JP 3355786 A JP3355786 A JP 3355786A JP S62192146 A JPS62192146 A JP S62192146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
delay
measuring device
medium measuring
ultrasonic medium
signals
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.)
Pending
Application number
JP61033557A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
三輪 博秀
敬一 村上
章 司波
勇 山田
孚城 志村
治 林
毅 椎名
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP61033557A priority Critical patent/JPS62192146A/en
Publication of JPS62192146A publication Critical patent/JPS62192146A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は超音波による媒体の測定装置に係り、特に牛体
等の不均質媒体における透過波・反射波における信号の
重畳に起因する信号波形やスペクトル形状の歪みを、信
号に遅延揺動を加えて創生じた揺動信号を含めて非線形
平均することにより減少する方式に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] The present invention relates to an apparatus for measuring a medium using ultrasonic waves, and particularly for measuring signal waveforms and spectral shapes caused by the superposition of signals in transmitted waves and reflected waves in a heterogeneous medium such as a cow's body. The present invention relates to a method for reducing distortion by nonlinear averaging including a fluctuation signal generated by adding delayed fluctuation to a signal.

〔従来技術〕[Prior art]

超音波かへ焦の様な不均質媒体を透過したり、反射した
りする時はその不均質性によって歪音うける0 透過においては局所的な音速の差により多重屈折を生じ
、それが複合重畳されて受信されたり、同一超音波ビー
ムでも部分的に通過した通路の音速の差が積分されて、
そのビーム波面に進んだ部分や遅れた部分が共存する。
When ultrasonic waves are transmitted or reflected through a heterogeneous medium such as a beam, distortion occurs due to the inhomogeneity.During transmission, multiple refraction occurs due to local sound speed differences, which results in multiple refraction. Even if the same ultrasonic beam is received, the difference in the sound speed of the path partially passed through is integrated.
An advanced portion and a delayed portion coexist on the beam wavefront.

これらの現象Vi[多重経路(Multi −path
 )効果」とか「位相打消効果」と呼ばれ、連続波の場
合は、同一不均質媒体でも通路に依存して透過受信信号
の振幅拳位相が大きく変動する。
These phenomena Vi [Multi-path
) effect or phase cancellation effect, and in the case of continuous waves, the amplitude and phase of the transmitted received signal vary greatly depending on the path, even in the same inhomogeneous medium.

パルスの場合は、その受信信号の時間波形・スペクトル
の振幅・位相が同様に大きく変動する。
In the case of pulses, the time waveform, spectrum amplitude, and phase of the received signal similarly vary greatly.

反射においてはパルスが送信され特定の関心領域(RO
I)で反射され、再び受信されるが、この往復の通路に
於ては透過と全く同様の変動歪をうける。又関心領域内
で反射を生起する散乱体は、通常ランダムに、且つパル
ス長より短かい間隔で並んでいるために各散乱体より反
射されたエコーパルスは互に重なり合りたものとなり、
相互の干渉によって受信信号の波形、スペクトルの変動
歪は透過の場合よりより大なるものとなる。
In reflection, a pulse is sent to a specific region of interest (RO
It is reflected at I) and received again, but on this round-trip path, it is subject to varying distortions exactly the same as when it is transmitted. In addition, the scatterers that cause reflection within the region of interest are usually arranged randomly and at intervals shorter than the pulse length, so the echo pulses reflected from each scatterer overlap with each other.
Mutual interference causes waveform and spectrum fluctuation distortion of the received signal to be greater than in the case of transmission.

この現象は医用エコー断層装置の所rlAモード像で高
周波エコー信号の包絡線を時間波形としてみた場合、測
定系が一次元モデルと見なせ、且つ不均質ではあるが減
衰が無視できると理想化した場合、本来はその振幅は深
さによらず一定であるべきであるが、上述のM畳による
干渉に起因する歪のために、不規則な周期性の変動を示
す。更にBモード像としてみた場合に、その変動のため
に現状模様(スペックル(SPECKLE)パターン)
が表われる。以下時間軸領域における上述の現象を「ス
ペックル現象」と呼ぶことにする。
This phenomenon is idealized when the envelope of the high-frequency echo signal in the rlA mode image of a medical echo tomography device is viewed as a time waveform, and the measurement system can be regarded as a one-dimensional model, and the attenuation can be ignored, although it is heterogeneous. In this case, the amplitude should originally be constant regardless of the depth, but it exhibits irregular periodic fluctuations due to the distortion caused by the interference caused by the M tatami. Furthermore, when viewed as a B-mode image, the current pattern (SPECKLE pattern) is
appears. Hereinafter, the above-mentioned phenomenon in the time domain will be referred to as a "speckle phenomenon."

単一の反射体からの反射・パルス波形は、フーリエ変換
により周波数分析すると、一般に滑らかなガウス分布に
近似した周波数スペクトルの形状をもつ、しかし複数の
反射体からの反射パルスが互に重畳しているエコー信号
では、そのスペクトル形状は、あたかも帆立貝(スカロ
ップ)の貝殻断面のような不規則な凹凸を伴なったもの
となり、このような周波数領域での歪現象を[スカロッ
グ現象」と呼ぶことにする。
When the reflected pulse waveform from a single reflector is frequency-analyzed by Fourier transform, it generally has a frequency spectrum shape that approximates a smooth Gaussian distribution, but the reflected pulses from multiple reflectors are superimposed on each other. The spectral shape of an echo signal with a scallop has irregular irregularities, similar to the cross section of a scallop shell, and this distortion phenomenon in the frequency domain is called the scallop phenomenon. do.

スペックルはBモード映像の品質を極度に低下させ、ス
ペックルとt1″i等しいかより小さい局所約1病変部
の発見を不可能とする。又、スカロツプは減衰とか反射
散乱とかの周波数特性パラメータの決定に極めて大きな
誤差を与える。したがって此等を除去することが重要で
、現在迄に種々の方式が提案されているが、一つの限界
に遭遇している。以下にこの先行技術を概観する。
Speckle extremely degrades the quality of B-mode images, making it impossible to discover local lesions that are equal to or smaller than speckle t1''i.In addition, scallop affects frequency characteristic parameters such as attenuation and reflection scattering. This causes an extremely large error in the determination of .

先ず位相打消についてはその原因が受信トランスジュー
サーとして音圧の位相(正負の極性)に忠実に追随する
PZTの様な位相感性トランスジューサでは進んだ波面
部と遅れた波面部とが同−PZT上で互に逆極性信号を
発生するために打消し効果があられれることにあるので
、背圧でなく、パワーに有感なCdSの如き位相Φ不感
性トランスジューサを用いることが提案された。この場
合は、極性の正・負にか\わらず正のパワーを出力する
ので、その和に打消し現象が表われない。しかしその感
度が低く、時間対応が遅く、且つパワー有感のために受
信指向性を全くもたない欠陥があり実用されていない。
First, the cause of phase cancellation is that in a phase-sensitive transducer such as PZT, which faithfully follows the phase (positive and negative polarity) of the sound pressure as a receiving transducer, the leading wavefront part and the delayed wavefront part are the same on the PZT. It has been proposed to use phase Φ insensitive transducers such as CdS which are sensitive to power rather than backpressure because of the canceling effect of producing signals of opposite polarity. In this case, since positive power is output regardless of whether the polarity is positive or negative, the cancellation phenomenon does not appear in the sum. However, it is not put into practical use because of its low sensitivity, slow time response, and lack of reception directivity due to power sensitivity.

より改良したものとして、受信トランスジューサー開口
を多数の微細面積の素子にモザイク状に分解し、夫々の
素子出力を自乗して全て正極性のパワー出力に変換して
から加算する方式が提供された。これはCdSに比して
、感度、時間対応を改善し、時間域で有効に位相打消を
減少すると期待されるが、受信指向性のないこと堂探鱈
子構造会及び回路の複雑性から実用されていない。又周
波数域では、夫々の素子出力全個別にフーリエ変換し、
パワースペクトルに直してから、各パワースペクトルを
加算することにより、位相打消に起因するスカロツプ全
減少する方式が提案された。これは有効ではあるが時間
域の場合と同じく無指向性と、複雑性の欠点をもってい
る。
A further improvement has been proposed in which the receiving transducer aperture is mosaiced into a large number of small-area elements, each element's output is squared, all converted to positive power outputs, and then summed. . Compared to CdS, this is expected to improve sensitivity and time response, and effectively reduce phase cancellation in the time domain, but it is not practical due to the lack of receiving directivity and the complexity of the circuit. Not yet. In the frequency domain, the outputs of each element are all individually Fourier transformed,
A method was proposed in which the scallop caused by phase cancellation is completely reduced by converting the power spectra into power spectra and then adding the respective power spectra. Although this is effective, it suffers from the same omnidirectionality and complexity as the time domain case.

更に上記の位相打消対策は次にのべる本質点な問題ヲも
っており、全く有効性がない。即ち受信トランスジュー
サ開口部に到達する波面がトランスジューサー面(X−
Y面)上で局所的に進み遅れをもつ波面歪に対しては有
効であるが、たとえ素子寸法が微小で、その中では同一
位相をもつと考えられる程であったとしても、その受信
信号はすでにパルスの送・受方向(z軸方向)で重畳し
ているので、重量による歪は除去できない。即ち横方向
(X−Y面)での重畳は除去できるが、深さ方向(2軸
)での重畳は除去できないからである。もし深さ方向重
畳歪を除去しつるならば横方向重畳歪は同時に解決され
るので、今後深さ方向重畳歪で代表させて考えることと
する。
Furthermore, the above-mentioned phase cancellation measures have the following essential problems and are completely ineffective. That is, the wavefront reaching the receiving transducer aperture is at the transducer plane (X-
This is effective against wavefront distortion that locally leads and lags on the Y plane), but even if the element dimensions are so small that they can be considered to have the same phase, the received signal are already superimposed in the pulse sending/receiving direction (z-axis direction), so distortion due to weight cannot be removed. That is, although superimposition in the lateral direction (X-Y plane) can be removed, superimposition in the depth direction (two axes) cannot be removed. If the depth direction superimposed strain is removed, the lateral direction superimposed strain will be solved at the same time, so from now on we will consider the depth direction superimposed strain as a representative.

重畳歪(スペックル又はスカロツプ)を除去するには信
号処理によって一つの受信信号について理論的に正確に
、決定論的に(Detarrninisticに)行う
方法が追求されているが、生体の様な非均質媒体では減
衰係数が周波数特性をもつことと、それに起因する位相
特性が未知であるために、ある深さに到達し、又はそこ
で反射し、更に逆方向に透過し返ってぐる迄のパルス波
形の変化を知ることができず、時間域・周波数域・何れ
においても放巧していない。
In order to remove superimposed distortion (speckles or scallops), methods are being pursued to perform theoretically accurate and deterministic methods for one received signal using signal processing. Because the attenuation coefficient has a frequency characteristic in the medium and the phase characteristic caused by it is unknown, it is difficult to determine the pulse waveform until it reaches a certain depth, is reflected there, and then is transmitted back in the opposite direction. It is not possible to detect changes and is not active in either the time domain or the frequency domain.

次に特定の走査線上の特定の深さ2近傍のΔ2(空間窓
)からのエコー信号についてスペックルやスカロツプを
時間域上、周波数域上で移動平均化又は真値モデルに最
小自乗誤差適合して減少する試みが行われた。これは不
均質性が完全にランダムであると、平均値が真値に近づ
くことを利用している。しかし時間平均適合域は、減衰
や、生体等の局所構造から長大なものとすることができ
ず、又周波数平均適合域も、超音波トランスジューサー
の実現可能な周波数帯域幅で制限されるので、移動平均
や最小自乗誤差適合では歪除去に限界があることが判明
している0例えば生体のように減衰係数αが周波数fK
比例するような媒体、(α=βf)で、比例係数(減衰
係数傾斜〕βをエコー信号から求める時、上述のスカロ
ップ歪による誤差が明らかにされている0この誤差はβ
を生体病変の識別に利用しようとした時、病変によるβ
の差と同じ位であるか、より大きいことがわかりている
Next, for the echo signal from Δ2 (spatial window) near a specific depth 2 on a specific scanning line, the speckles and scallops are moving averaged in the time domain and frequency domain, or the least square error is fitted to the true value model. Attempts were made to reduce the This takes advantage of the fact that when heterogeneity is completely random, the average value approaches the true value. However, the time average adaptation range cannot be made long due to attenuation and the local structure of the living body, and the frequency average adaptation range is also limited by the frequency bandwidth that can be realized by the ultrasonic transducer. It has been found that there is a limit to distortion removal with moving average and least square error fitting.For example, in a living body, the attenuation coefficient α is
When determining the proportionality coefficient (attenuation coefficient slope) β from the echo signal in a proportional medium (α = βf), the error due to the above-mentioned scallop distortion is clarified. This error is β
When trying to use this to identify biological lesions, the β
It has been found that the difference is similar to or larger than the difference in

そこで更に、同一の病変部位(組織性状)と思われる空
間的領域内で、できるだけ多数の互に独立な走査線上で
、互に独立な△2の長さの測定単位領域、即ち空間窓を
設定し、夫々からのエコー信号の上述の時間域、又は周
波数域における移動平均値又f′i最小自乗誤差適合値
、又はそれ等からの肪導量全、この空間的に設定した多
数の空間窓(測定単位領域)について平均することが行
われている。現在利用可能な超音波トランスジューサー
で肝臓のβを測定する場合、空間平均に必要な領域の太
きさは、その形状を正方形とすると、その−辺は約2c
rILが最小限界であると報告されている。44乍 〔発明の解決すべき問題点〕 この様な空間平均は著しく測定値(例えばβの如き誘導
量)の空間的分解能を低下させる。例えば肝臓の癌は直
径が約1cltを超えると既に他部位に転移を生じてい
る確率が非常に大きくなり、20の空間分解能では、非
侵襲的に初期癌を転移前に発見しようとする様な目的に
は全くそぐわないことになる。又、多数の走査線にわた
る平均走査は著しく測定・処理に時間′を要することに
なり、複数の走査信号の記憶が必要となり、リアルタイ
ム性を損うと共に、ハード・ウェアーを大型化する欠点
を有する。
Therefore, we further set mutually independent measurement unit regions of length △2, that is, spatial windows, on as many mutually independent scanning lines as possible within a spatial region that is considered to be the same lesion site (tissue property). Then, the moving average value or the least squares error fitting value of f'i in the above-mentioned time domain or frequency domain of the echo signal from each, or the total fat conduction amount from them, and the large number of spatial windows set spatially. (measurement unit area) is averaged. When measuring β in the liver using currently available ultrasound transducers, the thickness of the area required for spatial averaging is approximately 2 cm if the shape is a square.
rIL is reported to be minimal. 44 [Problems to be Solved by the Invention] Such spatial averaging significantly reduces the spatial resolution of measured values (for example, induced quantities such as β). For example, if the diameter of liver cancer exceeds about 1 clt, there is a very high probability that it has already metastasized to other parts of the body. It would be totally unsuitable for the purpose. In addition, averaging scanning over a large number of scanning lines requires a significant amount of time for measurement and processing, and requires storage of multiple scanning signals, impairing real-time performance and increasing the size of the hardware. .

本発明はこの様な欠点を除き、重畳歪による誤差を減少
し、空間分解能を上昇する方法を与えると共に、リアル
タイム性を改善する方法を与えるものである。
The present invention eliminates these drawbacks, provides a method for reducing errors caused by superimposed distortion, increasing spatial resolution, and improving real-time performance.

〔問題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の目的は、超音波探触子を構成するトランスジュ
ーサー素子(単数又は複数)の受信信号出力に遅延揺動
を与え複数の処理用揺動出力全創生じ、此等及び通常信
号に非線形処理金倉む処理を施した後に平均(加算)す
ることにより、超音波信号の重畳に起因する歪を減少し
、高精度で、空間分解能が高く、リアルタイム性に優れ
た超音波媒体測定装置1−提供するにある。
The purpose of the present invention is to apply delayed fluctuation to the received signal output of the transducer element (single or plural) constituting an ultrasonic probe, to generate a plurality of processing fluctuation outputs, and to generate a nonlinear signal in this and normal signals. Ultrasonic medium measuring device 1- which reduces distortion caused by superimposition of ultrasonic signals by performing averaging (addition) after processing and has high accuracy, high spatial resolution, and excellent real-time performance. It is on offer.

〔作用〕[Effect]

一つ又は複数の素子からカる超音波探触子の素子の受信
信号又はそれ等の合成信号に、通常用いられている超音
波ビームの偏向・集束用等の遅延以外に、故意に揺動遅
延を与えて、通常出力信号以外に複数の処理用揺動出力
を創生じ、通常出力信号全処理すると同じ処理で、且つ
少くとも一つの非線形処理を含む処理を、夫々の揺動信
号に施し、その処理済出力を、通常出力信号に対するも
のも含めて平均(加W−)することにより、超音波信号
の重畳に起因する歪や、誤差を減少するようにしたもの
である。
In addition to the delay normally used for deflection and focusing of ultrasound beams, there is no intentional fluctuation in the received signal of an element of an ultrasound probe from one or more elements or their composite signal. A plurality of swing outputs for processing are created in addition to the normal output signal by applying a delay, and the processing that is the same as processing all of the normal output signals and that includes at least one nonlinear process is applied to each swing signal. By averaging (adding W-) the processed output including the normal output signal, distortion and errors caused by superimposition of the ultrasonic signal are reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を実施例により説明する。 The present invention will be explained below with reference to Examples.

説明の簡単化のために、パルスを送信し、同一探触子で
受信する反射式媒体測定装置金側として説明する0透過
式の場合はより重畳歪が少なく、全く同一の考え方を適
用することによって歪を減少できるから例示からは省略
するが本発明の適用から外れるものではない。
To simplify the explanation, the zero-transmission type will be explained as the gold side of a reflection-type medium measuring device that transmits pulses and receives them with the same probe.The superimposed distortion is lower in the case of the zero-transmission type, and the exact same concept can be applied. Although this is omitted from the example because the distortion can be reduced by this, it does not deviate from the application of the present invention.

順次単純な構成例から段々複雑な構成例に説明をすすめ
る。
The explanation will proceed from simple configuration examples to more and more complex configuration examples.

先づ第一の実施例の構成例を第1図に示す。第1図にお
いては装置の中で受信時開口を形成する素子XI l 
xz l・・・Xj・・・Xn と夫々に接続する偏向
First, an example of the configuration of the first embodiment is shown in FIG. In FIG. 1, an element XI l which forms an aperture during reception in the device
Deflection connected to xz l...Xj...Xn, respectively.

集束、開口制御用のスイッチや遅延素子部SD、 。Switches and delay elements SD for focusing and aperture control.

SDt 、・・・SDj・・SDn、及び遅延揺動素ψ
hの後の非線形平均(NLA)回路のみ全図示し、送信
部、増幅部、走査開制御部、記憶部1表示制御部。
SDt,...SDj...SDn, and delay fluctuation element ψ
Only the nonlinear averaging (NLA) circuit after h is shown in full, including a transmitting section, an amplifying section, a scan open control section, and a storage section 1 display control section.

光示部等、一つの装置として機能するために必要な他の
部分は省略しである。
Other parts necessary for functioning as a single device, such as a light display, are omitted.

第11図の開口構成素子群X r 、 X t・・・X
n  を総合して<Xj>  で表現すると<Xj>は
リニアー自アレー等では全ての素子の中で1つの走査線
を走査するために使用されるnヶの素子を示す。7エー
ズド・アレーでは通常全ての素子を全走査線に対して開
口として使用する。表示例はリニアー・アレーで開口面
に垂直な走査線方向(Z軸)上に常に(動的に)電子的
に集束されている例である。
Aperture constituent element groups X r , X t...X in FIG.
When n is collectively expressed as <Xj>, <Xj> represents n elements used to scan one scanning line among all elements in a linear self-array. In a seven aided array, all elements are typically used as apertures for all scan lines. The display example is a linear array that is always (dynamically) electronically focused on the scanning line direction (Z-axis) perpendicular to the aperture plane.

近距離(2が開口寸法に近くなる距離)では形成超音波
ビーム径が開口寸法より少さくでき々いので、スイッチ
により開口周辺素子を切り離し、開口を小さくする。こ
の間口径も深さに応じて動的に可変される。時間0に於
て送信された超音波パルスは、その音速をCとすると、
深さzKは2IG時間後に到達し、そこで丁度逆方向に
反射されたパルスは逆方向に進行し再びz / C時間
後トランスジー−サ<Xj>で夫々受信される。したが
って受信エコー信号の中、送信後の時間tに受信される
ものは、深さz=Ct/2 における反射信号である。
At a short distance (distance where 2 is close to the aperture size), the formed ultrasonic beam diameter cannot be smaller than the aperture size, so a switch is used to separate the elements around the aperture and make the aperture smaller. The aperture is also dynamically varied depending on the depth. If the ultrasonic pulse transmitted at time 0 has a sound speed of C, then
Depth zK is reached after 2IG time, where the pulses that were just reflected in the opposite direction travel in the opposite direction and are again received respectively at the transducer <Xj> after z/C time. Therefore, among the received echo signals, what is received at time t after transmission is a reflected signal at depth z=Ct/2.

したがって深さく2)の函数である全ての量は時間の函
数と読みかえることができ、上述の様に深さに応じて集
束や開口を制御することを動的にitt制御するとも呼
ばれる由縁である。
Therefore, all quantities that are functions of depth 2) can be read as functions of time, and as mentioned above, controlling the focusing and aperture according to the depth is also called dynamic itt control. be.

したがって深さ2に集束して受信するには、各素子Xj
の位t(x=Xj 、z=o)と深さ2の軸上の点□c
=o 、 z =z )との距離(Xj2+z”)2’
r伝播する時間がjによって異なるのを、全て同一とな
るように補正する遅延素子(同時に開口制御スイッチも
含めて)<SDj>t−設けると、点(X=O,z=z
)から発したエコー信号は第1図の<SDj>の出力の
加算点(Σ)では全て同一位相で強調加算され高い受信
感度全有する。点(x=0 、 z=z)以外からの信
号の位相は加算点では全て同一でなく、nヶの中進み・
遅れの成分があり、互に打消して受信感度が減少する0
これが遅延素子による集束の原理である。偏向に対して
も同様である。通常<SDj>の夫々の遅延の値は、パ
ルスの進行に応じて、即ち深さに応じて、時間的に集束
(偏向)条件を満すように動的に制御される。
Therefore, in order to focus and receive at depth 2, each element Xj
Point □c on the axis with digit t (x=Xj, z=o) and depth 2
= o , z = z ) distance (Xj2+z'')2'
If a delay element (including the aperture control switch at the same time) <SDj>t- is provided to correct the difference in propagation time depending on j so that they are all the same, then the point (X=O, z=z
) are all emphatically added in the same phase at the addition point (Σ) of the output of <SDj> in FIG. 1, resulting in high receiving sensitivity. The phases of signals from points other than the point (x=0, z=z) are not all the same at the addition point, but are
There is a delay component, which cancels each other out and reduces reception sensitivity.
This is the principle of focusing using a delay element. The same applies to deflection. Usually, the value of each delay of <SDj> is dynamically controlled according to the progress of the pulse, ie, according to the depth, so as to temporally satisfy the focusing (deflection) condition.

以上が在来の遅延素子<SDj>の目的であり、動作で
ある。この合成信号セ通帛信号(ORD、5IG)とし
て、Bモード映像や、ドプラー解析等に、更には生体組
織特性化等に利用される。
The above is the purpose and operation of the conventional delay element <SDj>. This composite signal is used as a composite signal (ORD, 5IG) for B-mode video, Doppler analysis, etc., and further for biological tissue characterization.

本発明では加算出力にpヶの分岐を設け、夫々の分岐に
揺動用遅延素子<Dzi>’を設け、夫々の遅延時間τ
Zlは互に異なるpmの値をとる様に構成される。
In the present invention, the addition output is provided with p branches, each branch is provided with a swinging delay element <Dzi>', and each delay time τ is
Zl is configured to take different pm values.

□□□ではp種の遅延時間が別々に並列に設けられてい
るが、実際の構成に於てはくτgift小なるものから
順次に長いものに表る様に配列し、夫々の相隣る遅延時
間の差を有する遅延素子を直列に接続し、夫々の中間接
続点から出力を取り出す様にした方が容扁で安価である
。図示例は図示説明の単純さのために並列に接続したも
のである0以下の例でも同様である0 パルスが送信されても反射体はパルス長に比べてより小
さい間隔ではソ連続的に2方向に分布しているので、受
信エコー信号は夫々の反射体からのエコーパルスが互に
重畳し、連続した一連の波形を示す。したがって通常信
号(ORD、5IG)が、深さ2に対応しているエコー
を受信している時は、遅延揺@をうけた各信号は、Z軸
上で2の前後にΔziずれた位置の信号に対応する。即
ちこのよう々揺動は直列的な遅延揺動で、物理的1cは
深さ方向に測定単位領域即ち空間窓を揺動していること
と等価である。即ち深さ方向に空間平均していることと
等価である。
In □□□, p types of delay times are provided separately and in parallel, but in the actual configuration, they are arranged in order from the smallest τgift to the longest one, and each adjacent delay time is It is more compact and inexpensive to connect delay elements having different delay times in series and take out the output from each intermediate connection point. The illustrated example is a parallel connection for simplicity of illustration and explanation. The same applies to examples below 0. Even when a pulse is transmitted, the reflector continuously Because of the directional distribution, the received echo signal exhibits a continuous series of waveforms in which the echo pulses from each reflector are superimposed on each other. Therefore, when the normal signal (ORD, 5IG) receives an echo corresponding to depth 2, each signal subjected to delayed oscillation @ is at a position shifted by Δzi before and after 2 on the Z axis. Respond to signals. In other words, such oscillation is a serial delay oscillation, and the physical 1c is equivalent to oscillating the measurement unit area, ie, the spatial window, in the depth direction. In other words, this is equivalent to spatial averaging in the depth direction.

一般に測定単位領域(空間窓)に対応するエコー信号上
の時間巾(時間窓)はパルス長の数倍程度必要で約10
μ3程度とされる。これに対応する測定単位領域(空間
窓)は音速を1.5iIi/llSとすると約7.5n
となる。揺動遅延時間の差が10μsK比べて十分少さ
い2つの揺動出力は、夫々の空間窓が大部分重畳してい
るために近似した相互相関の大きい信号となり、平均を
とる意味がなくなる。逆に揺動遅延時間差が10μBに
近いかより大きな2つの揺動出力は、互に独立となり、
平均効果を高めるが、一方に於て空間分解能を低下する
ことになる。したがって目標とする空間分解能と、空間
窓長とデータの独立性とから、揺動遅延τiは最大値に
制限があり、且つ夫々は等差的であることが望ましいこ
と、pの値には最適値があることがわかる。pは16以
下で十分である場合が多い0 次に並列遅延揺動による他の笑施し1j全第2図によυ
説明する。この例では各素子Xjの出力はスイッチ遅延
回路SDjを通った後で夫々qヶに分岐される。夫々の
qヶの分岐の中でi番目(i=1゜2、・・・q)の分
岐に対して、揺動遅延量τrij(j=1,2.・・n
)を与える遅延回路Drlj(j=1.2゜・・、n)
を設け、夫々のDrijの出力1=1からj = n迄
加算合成して揺動出力Olヲ得る。11等しくするj=
1〜nの遅延揺動時間、及び回路の集合をくτ、1j〉
で表現する。このようにして1=1〜qに対して揺動出
力<01〉が得られる。通常信号(ORD、5IG)と
このqヶの揺動出力の計(1+q )ケの信号がNLA
で非線形平均され、重畳による歪を減少した出力Oが得
られる。
Generally, the time width (time window) on the echo signal corresponding to the measurement unit area (spatial window) is required to be several times the pulse length, which is approximately 10
It is said to be about μ3. The corresponding measurement unit area (spatial window) is approximately 7.5n when the sound speed is 1.5iIi/llS.
becomes. Two oscillation outputs with a difference in oscillation delay time that is sufficiently smaller than 10 μsK become approximate signals with large cross-correlation because their respective spatial windows overlap for the most part, and there is no point in averaging them. On the other hand, two oscillation outputs whose oscillation delay time difference is close to or larger than 10μB become independent from each other,
Although this increases the averaging effect, it also reduces the spatial resolution. Therefore, from the target spatial resolution, the spatial window length, and the independence of data, there is a limit to the maximum value of the swing delay τi, and it is desirable that each is arithmetic, and the value of p is optimal. You can see that it has value. It is often sufficient for p to be 16 or less.
explain. In this example, the output of each element Xj passes through a switch delay circuit SDj and is then branched into q parts. For the i-th (i=1°2,...q) branch among each of the q branches, the swing delay amount τrij (j=1, 2...n
) Delay circuit Drlj (j=1.2°..., n)
are provided, and the outputs of each Drij from 1=1 to j=n are added and combined to obtain the oscillation output Ol. 11 equal j=
Determine the delay swing times from 1 to n and the set of circuits τ, 1j〉
Expressed as In this way, a swing output <01> is obtained for 1=1 to q. The total (1+q) signals of the normal signals (ORD, 5IG) and these q swing outputs are NLA.
is nonlinearly averaged to obtain an output O with reduced distortion due to superimposition.

この実施例では各素子毎に並列に遅延揺動が行われてい
るので並列遅延揺動と呼ぶ。
In this embodiment, delay fluctuation is performed in parallel for each element, so it is called parallel delay fluctuation.

並列遅延揺動の物理的対応を述べる。任意の即ち1番目
の揺動遅延集合くτrij >を考える。今冬素子は<
SDj>によって2軸上Q点(x=0.z:=2)に受
信集束されている。したがってτ、1jによってその集
束は点(0,z)の近傍にボヤカされる。即ちデフォー
カスの状態になる0そのボケの空間範囲はCrr1j/
2となる0即ち物理的には通常信号が集束点(0,z)
の情報を受信しているのに対して、揺動信号はその周辺
Cτr4j/2の範囲の情報を異なった空間重みづけパ
ターンで受信していることKなる。空間分解能の目簿値
のためにてrijの最大値(正確にはτrtjの中の最
大のものと最小のものとの差)が制限をうけることは前
例と同様である。
We describe the physical correspondence of parallel delay fluctuations. Consider an arbitrary, ie, first, fluctuation delay set τrij >. This winter Motoko is <
SDj>, reception is focused on point Q (x=0.z:=2) on two axes. Therefore, the focus is blurred near the point (0, z) by τ, 1j. In other words, the spatial range of the blur is Crr1j/
2, that is, physically the normal signal is at the convergence point (0, z)
, whereas the fluctuation signal receives information in the surrounding range Cτr4j/2 with different spatial weighting patterns. As in the previous example, the maximum value of rij (more precisely, the difference between the maximum and minimum values in τrtj) is limited by the index value of the spatial resolution.

仮に任意の、即ち1番目の揺動遅延時間の集合くτri
j〉の各素子τ、ijO間にある一定の法則を設けると
、通常信号形成用遅延に揺動遅延を含めた時、あたかも
点(0,z)の近傍の点(ΔXi 、 Z+Δzi)に
受信集束する様にすることができる。i=1〜qOqケ
の集合くτrij >に対応する夫々の受信集束点が点
(0,z)の周辺の目凛空間分解能の中で互に重ならず
にはy等しい相互距離で分布する様に設計するのが揺動
出力の相互相関を最低にし、平均効果全上昇するのに望
ましいことである。勿論空間分解能と相互相関との関係
からqに最適値が存在することは前例と同様で16以下
で十分である。
Suppose that an arbitrary set of oscillation delay times τri
If a certain law is established between each element τ and ijO of j〉, when a swing delay is included in the delay for normal signal formation, the signal is received at a point (ΔXi, Z+Δzi) near the point (0, z). It can be made to focus. The reception focal points corresponding to the set of i = 1 to qOq τrij > are distributed at a mutual distance equal to y without overlapping each other in the spatial resolution around the point (0, z). It is desirable to design in a similar manner to minimize the cross-correlation of the oscillating output and increase the overall average effect. Of course, from the relationship between spatial resolution and cross-correlation, there is an optimal value for q, as in the previous example, and 16 or less is sufficient.

直列揺動と並列揺動とを複合した実施例金弟3図に示す
。この場合素子群<Xj >はa、b、c、dの4群に
分割され、夫々の群は第2図のPDWと同様なP DW
s 、P DWt 、・・・PDW4によって、夫々4
種の並列揺動をうけ、その各揺動出力が更に第1図のS
DWと同様のSDWによって4種の直列揺動をうける例
を示しである。図示してないが、4群の夫々の揺動出力
の任意の1つをとり、この4ケの加1γを行うこともで
きる。
Fig. 3 shows an example in which series rocking and parallel rocking are combined. In this case, the element group <Xj> is divided into four groups a, b, c, and d, and each group is a PDW similar to the PDW in FIG.
s , P DWt , . . 4 respectively by PDW4
The seeds are subjected to parallel oscillations, and the output of each oscillation is further expressed as S in Figure 1.
This figure shows an example in which four kinds of series swings are applied by an SDW similar to a DW. Although not shown, it is also possible to take any one of the rocking outputs of each of the four groups and perform the four additions 1γ.

在来の走査線t−X方向に移動して空間平均をとる時は
各走査線毎に夫々の素子の受信信号は異なっているが、
揺動平均では特定の走査線について一度に行うので夫々
の素子の受(M信号は特定の形状で揺動に対して変化し
ない。このため揺動による空間平均と、在来の空間平均
とは異質となり、同じ結果にはならない。したがって、
揺動平均と、在来の空間平均とを相乗的に用いることが
でき、在来空間平均の要素領域数を低減し、空間分解能
を上昇することができる。又−回の走査に対して信号処
理で揺動平均を行うのでリアルタイム性にすぐれている
When moving in the conventional scanning line t-X direction and taking a spatial average, the received signal of each element is different for each scanning line, but
Since the fluctuation averaging is performed for a specific scanning line at once, the reception (M signal) of each element has a specific shape and does not change with fluctuation.For this reason, spatial averaging due to fluctuation and conventional spatial averaging are will be different and will not lead to the same result. Therefore,
The swinging average and the conventional spatial average can be used synergistically, and the number of element regions of the conventional spatial average can be reduced and the spatial resolution can be increased. In addition, since a swinging average is performed by signal processing for multiple scans, real-time performance is excellent.

更に揺動遅延量を深さ2に応じて、即ちパルス送信後の
時間に応じて動的に変化させることも可能で、全ての2
の測定範囲に於て揺動空間即ち空間分解能を一定範囲内
に止めたり、集束並列揺動の時の揺動集束点を2の変化
に対して走査線に一定距離で平行に保つこともできる。
Furthermore, it is possible to dynamically change the swing delay amount according to depth 2, that is, according to the time after pulse transmission, and all 2
It is also possible to keep the oscillation space, that is, the spatial resolution, within a certain range in the measurement range of , or to keep the oscillation focal point during focused parallel oscillation parallel to the scanning line at a constant distance for changes in 2. .

即ち揺動遅延量τrijを一定にしておくと、2が大き
い所ではZ軸上からの変位ΔXが大きくなるため、空間
分解能が低下する。これを防ぐために、上記の如くZに
応じてτrij t−変えることが好ましい。
That is, if the swing delay amount τrij is kept constant, the displacement ΔX from the Z-axis becomes large where 2 is large, resulting in a decrease in spatial resolution. In order to prevent this, it is preferable to change τrij t- according to Z as described above.

次に、上述の非線形平均(NLA)について代表的な実
施態陳を第4図に示す。第4図では通虜信号、揺動信号
を同等に扱い、mai類の入力信号があるものとして図
示しである。
Next, FIG. 4 shows a typical embodiment of the above-mentioned nonlinear averaging (NLA). In FIG. 4, the prisoner signal and the swing signal are treated equally, and the illustration is made assuming that there are mai type input signals.

第4図(a)は周波数領域における一例で、非線形処理
としてスペクトルからパワー・スペクトルに変換する処
理が用いられている。
FIG. 4(a) is an example in the frequency domain, in which a process of converting a spectrum into a power spectrum is used as a nonlinear process.

図中Gは時間ゲートで、前述の様にはNIO/zsの時
間長で、態形がハミングやハニング等のものが用いられ
る。FFTはフーリエ変換回路でS (f)はパワー〇
スペクトルに変換する回路で、フーリエ変換された各周
波数のマグニチュードを2乗し、パワーφスペクトルと
するものである。Σは加算(平均)回路で、mヶのパワ
m−スペクトルを同−周波数成分毎に加算(平均)して
平均ノくワーΦスペクトル5(f)t−求めるものであ
る0集束並列揺動で、遅延素子数が1ヶ、2ヶ、4ヶ、
8ケ又は16ケとし、各素子の受信信号が全く同じ波形
、即ち各素子が100チ相互相rjA’c有している様
な最悪の場合について、その波形としてランダム散乱体
にガウス包絡線のパルスが入射した場合のエコー波形を
合成したものを用いて、対数パワー・スペクトル(dB
)のスカロツプによる変動の標準偏差Sを計算した結果
の一例を第5因に示す。横軸は素子数を示1測定窓長け
256時点、遅延揺動範囲は±64時点で、その内で等
間隔揺動した場合が(a)、ランダム揺動した場合が(
b)である0夫々の素子数(平均ケ数)増大による減少
状況は、一つのたまたま得られた波形に対するもので、
一般的に(a) 、 (b)の良否を比較するものでは
ない0本来は数多くの波形に対し統計的に(a) 、 
(b)を比較すべきものである。しかし平均ケ数mの増
大によりm=1に比して数10チのiW準偏差の減衰が
見られてい−す る。各素子の信号が全く独立ならば本来(m)2に比例
しくc)となるべきものである。実際はこの100チ相
関と、完全独立無相関との中間にあるものと思われ本発
明の有効であることがわかる0第4図(b)は入力信号
を2つに分岐し、夫々に2cxs2πνtと2Sif1
2πνtとの参照信号を乗算し、入力信号周波数帯域と
周波数νとの和及び差の信号を発生し和信号を低域通過
フィルターLPFで除き、夫々の出力kI、Qとする。
G in the figure is a time gate, and as mentioned above, it has a time length of NIO/zs, and a type such as Hamming or Hanning is used. FFT is a Fourier transform circuit, and S (f) is a circuit for converting into a power 〇 spectrum, which squares the magnitude of each Fourier-transformed frequency to obtain a power φ spectrum. Σ is an addition (averaging) circuit, which adds (averages) m power m-spectrums for each same frequency component to obtain the average value Φ spectrum 5(f)t-0 focused parallel fluctuation. So, the number of delay elements is 1, 2, 4,
In the worst case, where the received signal of each element has exactly the same waveform, that is, each element has a mutual phase rjA'c of 100, the waveform is a random scatterer with a Gaussian envelope. The logarithmic power spectrum (dB
) is shown in the fifth factor. The horizontal axis shows the number of elements, the length of one measurement window is 256 points, and the delay swing range is ±64 points, within which the case of equidistant swing is (a), and the case of random swing is (a).
b) The decrease due to an increase in the number of elements (average number) of each 0 is for a single waveform obtained by chance,
In general, it is not intended to compare the quality of (a) and (b).Originally, (a) and (b) are statistically compared to many waveforms.
(b) should be compared. However, as the average number m increases, the iW standard deviation is attenuated by several tens of degrees compared to m=1. If the signals of each element are completely independent, the signal should be c) in proportion to (m)2. In reality, it seems to be between this 100-chi correlation and completely independent non-correlation, and it can be seen that the present invention is effective. In Fig. 4(b), the input signal is split into two, and each signal is 2cxs2πνt. 2Sif1
The reference signal is multiplied by 2πνt to generate sum and difference signals between the input signal frequency band and the frequency ν, and the sum signal is removed by a low-pass filter LPF to provide outputs kI and Q, respectively.

このI、Qは夫々直交検波出力の同相成分・直交成分と
呼ばれる。この直交検波は線形演算処理である。このI
とQを用いると、スペクトルの各次モーメントが時間領
域で計゛算される。例えはMife1次モーメントとす
ると M0=<I  +Q > M、 =< IQ −IQ> ここに工は工の時間微分を表わし、<〉はある時間窓内
の平均を表わす。図中Me 、 Mlはこの演算を行う
回路である。この様な各次モーメントはI・Qから非線
形演算で得られる量で、夫々をΣにより加算(平均)し
た結果は、重畳歪の少ないMo 、 Ml となる。こ
のMo 、 Mlから中心周波数fは   Ml f== M。
These I and Q are respectively called in-phase components and quadrature components of the orthogonal detection output. This orthogonal detection is a linear calculation process. This I
Using and Q, each moment of the spectrum is calculated in the time domain. For example, if we take Mife's first moment, M0 = <I + Q > M, = < IQ - IQ> where 〈〉 represents the time differential of 〈〉, and <> represents the average within a certain time window. In the figure, Me and Ml are circuits that perform this calculation. Each of these order moments is a quantity obtained from I and Q by nonlinear calculation, and the result of adding (averaging) each of them using Σ becomes Mo and Ml with less superimposed distortion. From this Mo, Ml, the center frequency f is Ml f==M.

として求められ、通常信号のみから求めた中心周波より
は重畳歪による誤差が低減される。fの2による微分が
前述の減衰係数傾斜βを与える。
, and the error due to superimposed distortion is reduced compared to the center frequency found only from the normal signal. The differentiation of f by 2 gives the damping coefficient slope β described above.

@4図(c)は入力信号の対数変換’i LOGで行い
、その包絡線検波t−EDで行うものである。LOGが
非線形処理となっている。その出力をΣで加算子均し、
更にπで時間微分する。F−Vは周波数検波の如き、周
波数を電圧信号に変換する非線形処理回路で、その出力
は同様にΣによって加算平均される。÷は割算回路でそ
の出力は生体のような周波数比例形減衰定数の媒体では
減衰傾斜βを与える。このβの重畳歪による誤差は、通
常信号のみを同一処理で求めたものよりは揺動平均によ
って減少する。
@4 Figure (c) is performed by logarithmic transformation of the input signal 'i LOG, and its envelope detection is performed by t-ED. LOG is a nonlinear process. Average the output by Σ,
Furthermore, time differentiation is performed with respect to π. FV is a nonlinear processing circuit such as frequency detection that converts frequency into a voltage signal, and its output is similarly averaged by Σ. ÷ is a divider circuit whose output gives an attenuation slope β in a medium with a frequency proportional attenuation constant such as a living body. The error due to the superimposed distortion of β is reduced by the swinging average compared to when only the normal signal is obtained by the same processing.

或いは廟の代りに音圧の2乗を求める非線形処理を含め
てもよく、此は揺動平均によって所謂スペックルを平滑
化し、Bモード映像の画質向上に役立つ。一般にBモー
ドは対数圧縮されている場合が多く、この場合は単純に
対数化後のED比出力揺動平均することによってスペッ
クルtm少できる。
Alternatively, non-linear processing for calculating the square of the sound pressure may be included in place of the oscillation, which smooths out so-called speckles by means of a swinging average and is useful for improving the image quality of B-mode video. Generally, the B mode is often logarithmically compressed, and in this case, the speckle tm can be reduced by simply averaging the ED ratio output fluctuation after logarithmization.

非線形処理は上述の例に限られるものではない。Nonlinear processing is not limited to the above example.

以上の説明では遅延は遅延素子によるとしたが、同一の
機能を有する他の手段で代替してもよい。
In the above description, the delay is caused by a delay element, but other means having the same function may be used instead.

例えば各素子の出力信号を全てA/D変換して記憶し、
その記憶の中から対応する時間の対応する揺動遅延位置
にあるA/D変換はれた信号をとり出して処理すること
で遅延素子全代替できる。
For example, all output signals of each element are A/D converted and stored,
By extracting and processing the A/D converted signal at the corresponding swing delay position at the corresponding time from the memory, all the delay elements can be replaced.

上記の様な電子的遅延に代替して生体等の媒体と異なる
音速の材料からなる音響的レンズ・プリズム・種々の厚
さを有する板等を機械的に変歪させたり、移動・振動さ
せたりする手段音用いることもできる。
Instead of the above-mentioned electronic delay, acoustic lenses, prisms, plates with various thicknesses, etc. made of materials with a sound speed different from that of biological media can be mechanically distorted, moved, or vibrated. Sound can also be used as a means of doing so.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば1つの走査における通常出力に、複数の
種類の遅延揺動を加え、1つ以上の揺動出力を得、通常
出力を含めて、その揺動出力に非線形平均処理を行うこ
と、即ち揺動平均を行うことにより、超音波信号の不均
質媒体により生起された重畳歪や、それによる誘導値測
定値の誤差を減少する効果があり、空間分解能の向上と
、リアルタイム性の改s’を実現することができる。
According to the present invention, multiple types of delayed fluctuations are added to the normal output in one scan to obtain one or more fluctuation outputs, and nonlinear averaging processing is performed on the fluctuation outputs including the normal output. In other words, by performing oscillating averaging, it is effective to reduce the superimposed distortion caused by the inhomogeneous medium of the ultrasonic signal and the resulting error in the induced value measurement value, and improve the spatial resolution and real-time performance. s' can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例である直列遅延揺動の構成図
、第2図は本発明の他の実施例である並列遅延揺動の構
成図、第3図は直・並列複合揺動の構成図、第4図(a
)ないしくc)は非線形平均の代表例で、第4図(a)
はパワー・スペクトル演算、第4図(b)は直交検波出
力からの各次スペクトルモーメント演算、第4図(c)
は対数演算や周波数−電圧演算を用いた例である。 図中、Xjはトランスジューサー素子、SDjは動的開
口φ集束制御のためのスイッチと遅延回路、Σは加算(
平均)回路、ORD、SIGは通常信号、NLAは非線
形平均回路、τzi、τ、ijは遅延時間、Dzi 、
Drij tri対応する遅延回路、Olは並列遅延揺
動出力、PDWは並列遅延揺動回路、SDWは直列遅延
揺動回路、Gはゲート回路、FFTはフーリエ変換回路
、5(f)はパワー・スペクトル演算回路、Xは乗算回
路、LPFは低域通過フィルタ、Mo、M。 は夫々0次、1次のスペクトルモーメント計算回路、÷
は除算回路、LOGは対数演算回路、EDは包絡線検波
回路、’F−Vは周波数−電圧変換回路、■は微分回路
である。 又第5図は本発明の効果を示すグラフであり縦軸Sはス
ペクトル・スカロップによる変動の標準偏差を示し、横
軸mは揺動させる素子数全示す。 NLAの一1911回路凹 第4図 (α) NLAの一利回路図 爲4(21(b) NLA の−1911回路を謳ど1 第 4 凹 (C) 奎梵朗の効果を示すり゛ラフ 第 、、5′  図
Fig. 1 is a block diagram of a series delay swing which is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of a parallel delay swing which is another embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a block diagram of a series/parallel compound swing. Figure 4 (a)
) or c) are representative examples of nonlinear averaging, as shown in Figure 4(a).
is power spectrum calculation, Fig. 4(b) is calculation of each order spectral moment from quadrature detection output, Fig. 4(c)
is an example using logarithmic calculation and frequency-voltage calculation. In the figure, Xj is a transducer element, SDj is a switch and delay circuit for dynamic aperture φ focusing control, and Σ is an addition (
average) circuit, ORD, SIG are normal signals, NLA is a nonlinear average circuit, τzi, τ, ij are delay times, Dzi,
Delay circuit corresponding to Drij tri, Ol is parallel delay swing output, PDW is parallel delay swing circuit, SDW is series delay swing circuit, G is gate circuit, FFT is Fourier transform circuit, 5 (f) is power spectrum Arithmetic circuit, X is a multiplication circuit, LPF is a low-pass filter, Mo, M. are the 0th and 1st order spectral moment calculation circuits, ÷
is a division circuit, LOG is a logarithmic calculation circuit, ED is an envelope detection circuit, 'FV is a frequency-voltage conversion circuit, and ■ is a differentiation circuit. FIG. 5 is a graph showing the effects of the present invention, in which the vertical axis S shows the standard deviation of fluctuations due to spectral scalloping, and the horizontal axis m shows the total number of elements to be oscillated. NLA's -1911 circuit concave Fig. 4 (α) NLA's concise circuit diagram 4 (21 (b) Singing NLA's -1911 circuit 1 4th concave (C) Rough showing the effect of Keibanro Figure 5'

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)単一の振動子または複数の振動子からなる−組の
振動子(Xj)から得られる一連の超音波受信信号に対
して、複数の異なる遅延時間を付加することにより、該
振動子の機械的法線方向(Z軸)上及び/又は該方向か
ら変位した方向(X軸)上に並ぶ複数の測定点からの受
信信号に相当する複数の信号を抽出する手段(SDW、
PDW)と、該複数の信号の夫々に対して非線形処理を
施した後それら処理結果を加算する手段(NLA)とを
設けたことを特徴とする超音波媒体測定装置。
(1) By adding a plurality of different delay times to a series of ultrasonic reception signals obtained from a set of transducers (Xj) consisting of a single transducer or a plurality of transducers, means (SDW,
What is claimed is: 1. An ultrasonic medium measuring device comprising: (PDW); and means (NLA) for performing nonlinear processing on each of the plurality of signals and then adding the processing results.
(2)上記振動子は複数の振動子(X1〜Xn)から成
り、各振動子からの受信信号に夫々異なる遅延時間を与
えてそれらを加算する手段(SD1〜SDn、Σ)を備
え、 上記抽出手段(SDW、)は夫々異なる複数の遅延時間
を与える複数の遅延手段(Dz1〜Dzp)を備え、上
記加算手段(Σ)の出力を上記抽出手段(SDW)に与
えることにより、 上記法線方向(Z軸)上の複数測定点からの受信信号に
相当する複数の信号を同時に抽出することを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の超音波媒体測定装置。
(2) The above-mentioned vibrator is composed of a plurality of vibrators (X1 to Xn), and includes means (SD1 to SDn, Σ) for giving different delay times to the received signals from each vibrator and adding them, The extraction means (SDW, ) is provided with a plurality of delay means (Dz1 to Dzp) each giving a plurality of different delay times, and by giving the output of the addition means (Σ) to the extraction means (SDW), the normal line The ultrasonic medium measuring device according to claim 1, characterized in that a plurality of signals corresponding to received signals from a plurality of measurement points on a direction (Z-axis) are extracted simultaneously.
(3)上記振動子は複数の振動子(X1〜Xn)から成
り、 上記抽出手段(PDW)は、振動子からの複数受信信号
の組に対して、夫々複数の異なる遅延時間の組合せを付
加する複数組の遅延手段(Drli〜Drqi)及び、
各組の遅延手段の出力を加算する複数の加算手段(Σ1
〜Σq)を備え、上記法線方向(Z軸)上のみでなく該
法線方向と交わる方向(X軸)にも変位した複数の測定
点からの受信信号に相当する複数の信号を同時に抽出す
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
媒体測定装置。
(3) The above-mentioned transducer consists of a plurality of transducers (X1 to Xn), and the above-mentioned extraction means (PDW) adds a plurality of different combinations of delay times to each set of plural reception signals from the transducer. a plurality of sets of delay means (Drli to Drqi); and
A plurality of adding means (Σ1
~Σq), and simultaneously extracts multiple signals corresponding to received signals from multiple measurement points displaced not only in the normal direction (Z-axis) but also in the direction crossing the normal direction (X-axis). An ultrasonic medium measuring device according to claim 1, characterized in that:
(4)上記複数の振動子(X1〜Xn)と上記抽出手段
(PDW)との間に更に、各振動子からの受信信号に異
なる遅延時間を付加する遅延手段(SD1〜SDn)を
備え、該遅延手段(SD1〜SDn)の遅延時間を時間
とともに変化させて、動的集束制御を行うことを特徴と
する特許請求の範囲第3項記載の超音波媒体測定装置。
(4) further comprising delay means (SD1 to SDn) between the plurality of transducers (X1 to Xn) and the extraction means (PDW) for adding different delay times to the received signals from each transducer; 4. The ultrasonic medium measuring device according to claim 3, wherein the delay time of the delay means (SD1 to SDn) is changed over time to perform dynamic focusing control.
(5)上記抽出手段(PDW)はさらに各加算手段(Σ
)の出力に対して、複数の異なる遅延時間を付加する遅
延手段(SDW1〜SDW4)を含み、その出力を上記
非線形加算手段(NLA)に与えることを特徴とする特
許請求の範囲第3項記載の超音波媒体測定装置。
(5) The extraction means (PDW) further includes each addition means (Σ
) includes delay means (SDW1 to SDW4) for adding a plurality of different delay times to the output of the nonlinear addition means (NLA), and provides the output to the nonlinear addition means (NLA). Ultrasonic medium measuring device.
(6)上記振動子は複数の振動子(X1〜Xn)から成
り、該振動子を複数の組(a〜d)に分割するとともに
、 上記抽出手段は、各組毎にその組における各振動子から
の複数受信信号の組に対し、夫々複数の異なる遅延時間
の組合せを付加する複数組の遅延手段及びそれら各組の
遅延手段の出力を加算する複数の加算手段(PDW1〜
PDW4)を備えるとともに、それらの複数の出力の夫
々について複数の異なる遅延時間を付加する遅延手段(
SDW1〜SDW4)を含み、その出力を上記非線形加
算手段(NLA)に与えることを特徴とする特許請求の
範囲第3項記載の超音波媒体測定装置。
(6) The vibrator is composed of a plurality of vibrators (X1 to Xn), and the vibrator is divided into a plurality of groups (a to d), and the extraction means extracts each vibration of each group for each group. A plurality of sets of delay means that add a plurality of different combinations of delay times to a set of a plurality of received signals from a child, and a plurality of addition means (PDW1 to
PDW4) and a delay means (PDW4) for adding a plurality of different delay times to each of the plurality of outputs.
4. The ultrasonic medium measuring device according to claim 3, further comprising: SDW1 to SDW4), the output of which is supplied to the nonlinear addition means (NLA).
(7)上記非線形処理が、フーリエ変換、直交検波、対
数計算、包絡線抽出又は自乗計算のいずれかを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第6項のいずれ
かに記載の超音波媒体測定装置。
(7) The nonlinear processing according to any one of claims 1 to 6, wherein the nonlinear processing includes any one of Fourier transform, orthogonal detection, logarithmic calculation, envelope extraction, or square calculation. Ultrasonic medium measuring device.
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