JP2714042B2 - Pulse Doppler measurement device - Google Patents

Pulse Doppler measurement device

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JP2714042B2
JP2714042B2 JP63244164A JP24416488A JP2714042B2 JP 2714042 B2 JP2714042 B2 JP 2714042B2 JP 63244164 A JP63244164 A JP 63244164A JP 24416488 A JP24416488 A JP 24416488A JP 2714042 B2 JP2714042 B2 JP 2714042B2
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transmission
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波により物体の速度を検出する装置に関
し、とくに生体内の血流をリアルタイムで計測する装置
に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting the speed of an object using ultrasonic waves, and more particularly to an apparatus for measuring a blood flow in a living body in real time.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

音波のドツプラー効果により物体の流速を知る装置は
種々のものが知られる。とくに、パルス・ドツプラー法
(例えば日本音響学会誌第29巻第6号、(1973年)第35
1〜352頁を参照)を用いる装置では、超音波パルス(Pu
lsed Continuos Waveをくりかえし送波し、受波信号に
計測部位までの距離に対応したタイムゲートをかけるこ
とにより測定部位の特定が可能であることが知られる。
Various devices are known for determining the flow velocity of an object by the Doppler effect of a sound wave. In particular, the pulse-Doppler method (eg, The Acoustical Society of Japan, Vol. 29, No. 6, (1973) 35
In devices using p.1 to 352), ultrasonic pulses (Pu
It is known that the measurement site can be specified by repeatedly transmitting the lsed Continuos Wave and applying a time gate corresponding to the distance to the measurement site to the received signal.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

超音波パルスの送波間隔をT(sec)とすると、従来
のパルスドプラ計測法では、測定できるドプラ周波数の
範囲は±1/2T(Hz)となる。たとえばT=250μsecのと
き、±2kHzである。この範囲を越えた、例えば2.5kHzの
ドプラ周波数は、従来法では、−1.5kHzと誤まつて測定
される。血流の方向で考えた場合、プラスのドプラ周波
数の血流の方向を順方向、マイナスのドプラ周波数の血
流の方向を逆方向と呼ぶならば、順方向の血流の速度の
大きいものは逆方向の血流と表示されることになる。
Assuming that the transmission interval of the ultrasonic pulse is T (sec), the range of the Doppler frequency that can be measured by the conventional pulse Doppler measurement method is ± 1 / 2T (Hz). For example, when T = 250 μsec, it is ± 2 kHz. Doppler frequencies beyond this range, for example 2.5 kHz, are erroneously measured in the prior art as -1.5 kHz. Considering the direction of the blood flow, if the direction of the blood flow with a positive Doppler frequency is called the forward direction, and the direction of the blood flow with a negative Doppler frequency is called the reverse direction, if the direction of the blood flow in the forward direction is large, The blood flow in the opposite direction will be displayed.

本発明の目的は従来方法により測定したドプラ周波数
を補正することにより、血流方向の誤測定を無くすこと
にある。
It is an object of the present invention to eliminate erroneous measurement of blood flow direction by correcting Doppler frequency measured by a conventional method.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

超音波パルスの送波間隔は通常T(sec)で一定であ
る。これらの送波につづいて、Tより少し長いT+TS
送波を行う。反射物体がドプラ周波数ω(rad/sec)
で運動している場合、送波間隔Tの間に、位相角はωdT
の変化があり、送波間隔T+TSにおいては、位相角はω
(T+TS)の変化がある。したがつてTとT+TSの間
の位相角の変化はωdTSとなる。従来法における計測限
界は だが、新方式では新計測限界は となり、従来の限界はT/TS倍に拡張される。(この従来
の限界を越える方法は既に先願発明として特開昭62−16
9073号で述べている)。そこで限界が従来の何倍になつ
たかという指標をη(η:実数)とすれば、ηは次式で
表示できる。
The transmission interval of the ultrasonic pulse is usually constant at T (sec). Following these transmit, perform the transmitting of little long T + T S from T. Reflecting object is Doppler frequency ω d (rad / sec)
During the transmission interval T, the phase angle is ω d T
And at the transmission interval T + T S , the phase angle is ω
there is a change of d (T + T S). Thus, the change in phase angle between T and T + T S is ω d T S. The measurement limit in the conventional method is But with the new method, the new measurement limits And the conventional limit is extended to T / T S times. (A method which exceeds this conventional limit has already been disclosed as a prior application in Japanese Patent Laid-Open No. 62-16 / 1987.
9073). Therefore, if an index indicating how many times the limit has been increased is η (η: real number), η can be expressed by the following equation.

位相比較器の出力(位相ベクトル)をVnとすれば、送
波間隔Tについては、位相差ベクトルはVnと一時刻前の
ベクトルVn-1の共役ベクトルV*n-1との複素乗算を行
なうことにより得られる。その位相差ベクトルをYnで表
わせばYnは次式で与えられる。
If the output of the phase comparator (phase vector) and V n, the complex of the transmitting interval T, the phase difference vector conjugate vector V * n-1 of the vector V n-1 before V n and a time instant It is obtained by performing multiplication. Expressed the phase difference vector Y n Y n is given by the following equation.

Y=VnV*n-1 …(4) 雑音抑圧のため位相差ベクトルYnを加算する。 Y = V n V * n- 1 ... (4) adding the phase difference vectors Y n for noise suppression.

等間隔送波Tについては(5)式を用い位相差を求め
る。すなわち、 したがつて、ドプラ周波数は次式で得られる。
For the equally-spaced transmission T, the phase difference is determined using equation (5). That is, Therefore, the Doppler frequency is obtained by the following equation.

一方、送波間隔T+TSについては加算した位相差ベク
トルY′とすれば つぎにさらにYとY′の位相差の差のベクトルを得るた
めYの共役ベクトルY*とYとの複素乗算を行なう。そ
の位相差の差のベクトルをZとすれば、Zは次式え与え
られる。
On the other hand, if the phase difference between vectors Y 'obtained by adding about transmitting interval T + T S Next, complex multiplication of Y's conjugate vector Y * and Y is performed to obtain a vector of the phase difference between Y and Y '. Assuming that the vector of the phase difference is Z, Z is given by the following equation.

したがつて、このときドプラ周波数は次式で与えられ
る。
Therefore, at this time, the Doppler frequency is given by the following equation.

の関係から(7)式で表わされる従来法による偏角argY
と比較すると(10)式の偏角argZとは の関係にある。(11)式を書換えれば argY=η・argZ …(12) である。
ArgY according to the conventional method expressed by equation (7)
Compared to, the argument argZ in equation (10) is In a relationship. By rewriting equation (11), argY = η · argZ (12)

したがつて、(7)式から の関係を得る。Therefore, from equation (7) Get the relationship.

(7)式におけるargYが±πの範囲を越えると誤まり
となるので、η・argZの値により次のようにargYの補正
を行なう。(|ωdT|<5πのとき) ωdT=argY−4π for−5π≦η・argZ<−3π =argY−2π for−3π≦η・argZ<−π =argY for−π≦η・argZ≦π =argY+2π forπ<η・argZ≦3π =argY+4π for3π<η・argZ≦5π…(14) 一般的には ωdT=argY+k・2π for(2k−1)π ≦η・argZ<(2k−1)π,k=−1,2,… =argYfor−π≦η・argZ≦π =argY+k・2πfor(2k−1)π <η・argZ≦(2k−1)π,k=−1,2,……(15) 〔作用〕 したがつて、従来法で得た角度argYは、限界を越えて
も、η・argZを用い何πの範囲にあるか断定することに
より、argYの補正を行なえば折り返しが防止できドラプ
周波数の正しい測定が可能である。
If argY in equation (7) exceeds the range of ± π, an error will occur. Therefore, argY is corrected according to the value of η · argZ as follows. (When | ω d T | <5π) ω d T = argY−4π for −5π ≦ η · argZ <−3π = argY−2π for-3π ≦ η · argZ <−π = argY for−π ≦ η · argZ ≦ π = argY + 2π forπ <η · argZ ≦ 3π = argY + 4π for3π <η · argZ ≦ 5π (14) Generally, ω d T = argY + k · 2πfor (2k−1) π ≦ η · argZ <(2k −1) π, k = −1,2,... = ArgYfor−π ≦ η · argZ ≦ π = argY + k · 2πfor (2k−1) π <η · argZ ≦ (2k−1) π, k = −1, 2,... (15) [Action] Accordingly, even if the angle argY obtained by the conventional method exceeds the limit, it is possible to correct the correction of argY by using η · argZ to determine the range of π. If this is done, aliasing can be prevented and correct measurement of the drup frequency is possible.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第
1図において16の部分が従来のパルスドプラ装置に新し
く追加している主要回路である補正値検出回路と呼ばれ
るものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a portion 16 is called a correction value detection circuit which is a main circuit newly added to the conventional pulse Doppler device.

第1図において従来のパルスドプラ装置では、超音波
トランスデユーサ1には送波回路12、及び受波回路13が
接続されている。送波回路12からは所定周波数ωで、
かつ短いパルス状にされた送波信号が送信間隔Tあるい
はT+TS繰返し超音波トランスデユーサ1に与えられた
反射物体2に向けてωの中心周波数成分を有するパル
ス状の音波が送信される。反射物体2からの反射波は超
音波トランスデユーサ1で検出される。検出された受信
信号は受信増幅器13を介して位相比較器3に入力する。
位相比較器3の構成を第2図に示す。2つの混合器31,3
2はそれぞれα=Acosω0tで表わせる参照波と受信信号
とを、またα′=Asinω0tで表わせる参照波と受信信号
とを混合する。それぞれの混合器の出力は低減濾波器3
3,34を介して出力される。つまり出力VR,VIは、互いに9
0゜位相の異なる2つの参照波α及びα′と受信信号の
それぞれの混合波のうちの低周波成分である。
In FIG. 1, in the conventional pulse Doppler device, a transmitting circuit 12 and a receiving circuit 13 are connected to the ultrasonic transducer 1. At a predetermined frequency ω 0 from the transmitting circuit 12,
A pulsed sound wave having a center frequency component of ω 0 is transmitted to a reflecting object 2 which is provided with a short pulsed transmission signal and a transmission interval T or T + T S repeating ultrasonic transducer 1. . The reflected wave from the reflecting object 2 is detected by the ultrasonic transducer 1. The detected reception signal is input to the phase comparator 3 via the reception amplifier 13.
FIG. 2 shows the configuration of the phase comparator 3. Two mixers 31,3
2 the represented reference wave at α = Acosω 0 t, respectively and the reception signal, α '= Asinω 0 t mixes the reception signal and expressed reference wave. The output of each mixer is reduced filter 3.
Output via 3,34. That is, the outputs V R and V I are 9
0 ° is a low-frequency component of two mixed waves of the reference waves α and α ′ having different phases and the received signal.

第3図は本実施例の上記した部分の各部動作波形を示
す。送波回路12による送波は第3図Bに示すタイミング
で行なわれる。第1の送波パルスa1から第2の送波パル
スa2までの間隔はT,a2から第3の送波パルスa3での間隔
はT、以後第8の送波パルスa8まで、各パルスの送波間
隔はTである。ところがa8から第9の送波パルスa9の間
隔はT+TS,a9から第10図の送波パルスa10までの間隔は
T+TS、以後第17の送波パルスa17まで各パルスの送波
間隔はT+TSである。等間隔Tの送波が8回行なわれ、
つぎに等間隔T+TSの送波が8回行なわれている。ここ
で、T,T+TS,TSはいずれも送波パルス、及び参照波の周
期2π/ωの整数倍である。第3図Aは比較のため従
来のパルスドプラ法における送波波形、全て等間隔Tの
送波波形を示す。
FIG. 3 shows operation waveforms of the above-described portions of the present embodiment. The transmission by the transmission circuit 12 is performed at the timing shown in FIG. 3B. The distance in the first transmission pulse interval from a 1 to a second transmission pulse a 2 is T, a 2 from the third transmission pulse a 3 T, to the eighth transmission pulse a 8 subsequent , And the transmission interval of each pulse is T. But from a 8 ninth transmission pulse a 9 is the interval T + T S, the interval T + T S from a 9 to transmission pulse a 10 in FIG. 10, each pulse until subsequent seventeenth transmission pulse a 17 transmit interval is T + T S. Equally spaced T transmissions are performed eight times,
Next, transmission at equal intervals of T + T S is performed eight times. Here, T, T + T S , and T S are all integral multiples of the period 2π / ω 0 of the transmission pulse and the reference wave. FIG. 3A shows a transmission waveform in the conventional pulsed Doppler method, all of which are at equal intervals T for comparison.

さて本実施例で、第3図Bの送波を行なつて得る反射
音波の受波信号は第3図CのC1,C2,C3……のようにな
り、これらの受波信号はそれぞれ送波パルスa1,a2,a3
…に対してそれぞれトランスデユーサ1,反射物体2の間
の音波の往復時間τの遅れを有する。この受信信号
c1,c2,c3……と第3図Dに示した2つの参照波とが位相
比較器でそれぞれ混合され、位相の比較がされる。c
n(n=1,2,3…)に対する位相比較器の出力をVRn,VIn
(n=1,2,3…)で表すと、VRn,VInは次式で示せる。
In this embodiment, the received signals of reflected sound waves obtained by performing the transmission shown in FIG. 3B are as shown by C 1 , C 2 , C 3 ... In FIG. 3C. Are the transmission pulses a 1 , a 2 , a 3
.. Has a delay of the round-trip time τ 0 of the sound wave between the transducer 1 and the reflecting object 2. This received signal
c 1, c 2, and the c 3 ...... and two reference waves shown in FIG. 3 D are each mixed with a phase comparator, it is compared in phase. c
n (n = 1, 2, 3,...) are output by V Rn , V In
When represented by (n = 1, 2, 3,...), V Rn and V In can be expressed by the following equations.

VRn=Ancosθ VIn=Ansinθ …(16) 簡単のため、これを Vn=VRn+jVIn=Anexp(jθ) …(17) とまとめて記すことにする。 V Rn = A n cosθ n V In = A n sinθ n ... (16) For simplicity, will be referred to collectively At the the V n = V Rn + jV In = A n exp (jθ n) ... (17) .

VRn,VInをそれぞれ実部,虚部として考えて、ベクト
ルVnの位相角θは、もし反射物体が不動である場合に
は、第3図Eに示すように一定値θを示す。
Considering V Rn and V In as a real part and an imaginary part, respectively, the phase angle θ n of the vector V n becomes a constant value θ 0 as shown in FIG. 3E if the reflecting object is immobile. Show.

一方、反射体2がドプラ角周波数ωなる速度で運動
しているとすると、受信信号の位相角が第3図Dの参照
信号α,α′に対して単位時間あたりωなる角度だけ
回転すると近似できる。したがつてベクトルVnの位相角
θは、角周波数ωで回転するので、送波間隔Tに対
してはVnとVn-1の位相差φは φ=ωdT …(18) となる。同様に、送波間隔T+TSに対してはVnとVn-1
位相差φは φ=ω(T+TS) …(19) となる。従来方式では位相角φを検出し、すなわちω
dTを求め、これからドプラ角周波数を算出するのが第1
図のドプラ角周波数検出回路17である。そのドプラシフ
ト検出回路17の説明をする前に、MTIフイルタ及び補正
値検出方法について簡単に説明する。MTIフイルタは人
体では、体内の血管壁あるいは心臓など壁の動きと血流
とを分離し血流からのドプラ信号を検出するため用いら
れる。ただしMTIフイルタは固定物除去フイルタの略称
である。このMTIフイルタの動作を第4図を用い説明す
る。第4図において、v1′,v2′…v14′位相比較器3の
出力信号をA/D変換器4を用い、時系列データ(ドプラ
信号系列)に変換したものである。第1図でMTIフイル
タ5−2の出力をv1n(n=1,2,…)とおけば(送波間
隔Tに対して) V1n=vn+q+b1vn …(20) で表わせる。送波間隔T+TSに対しては、MTIフイルタ
5−2の出力をv2n(m=1,2,…)とおけば、 v2m=vm+p′+b′vm …(21) で表わせる。ただしp=η、又b1,b1′はフイルタ係
数である。つぎにMTIフイルタ5−2の出力は自己相関
器6−2に入力される。自己相関器6−2ではベクトル
v1nについて、遅延器11−2で一時刻遅延されたベクト
ルv1,n-1との位相差を示すベクトルY1nを検出する。Y1n
はv1,n-1の複素共役v1,n-1*を用いて Y1n=v1n・v1,n-1* …(22) と表わせる。このベクトルY1nは雑音の影響により変動
することから、くり繰し得る反射信号について、ベクト
ルY1nの検出をくり返し、Y1nをベクトル加算器10−2で
加算する。複数回(例えば4回)加算した結果をY1とす
ると ただし記号“〜”は平均値を表わす。第4図、ドプラ信
号v8′〜v14′についても同様であり、MTIフイルタ5−
2の出力は自己相関器6−2に入力される。自己相関器
6−2ではベクトルv2nについて、1時刻遅延されたベ
クトルv2,n-1との位相差を示すベクトルY2nを検出す
る。Y2nはY2,n-1の複素共役v2,n-1*を用いて Y2n=v4n・v2,n-1* により表わせる。このベクトルY2nは雑音の影響により
変動することから、同様にくり返し得る反射信号につい
て、ベクトルY2nの検出をくり返し、Y2nをベクトル加算
器10−2で加算する。複数個(例えば4回)加算した結
果をY2とすると ただし記号“〜”は平均値を表わす。
On the other hand, the reflector 2 is When in motion Doppler angular frequency omega d composed speed, only the reference signal α, α 'ω d becomes angle per unit time relative to the phase angle Fig. 3 D of the received signal rotates Then it can be approximated. Therefore, since the phase angle θ n of the vector V n rotates at the angular frequency ω d , the phase difference φ B between V n and V n−1 for the transmission interval T is φ B = ω d T. (18) Similarly, for the transmission interval T + T S , the phase difference φ C between V n and V n−1 becomes φ C = ω d (T + T S ) (19). In the conventional method, the phase angle φ B is detected, that is, ω
The first is to find d T and calculate the Doppler angular frequency from this.
This is the Doppler angular frequency detection circuit 17 in the figure. Before describing the Doppler shift detection circuit 17, an MTI filter and a correction value detection method will be briefly described. The MTI filter is used in the human body to separate the movement of a blood vessel wall such as a blood vessel wall or the heart from the blood flow and detect a Doppler signal from the blood flow. However, the MTI filter is an abbreviation of the fixed object removing filter. The operation of the MTI filter will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the output signal of the v 1 ′, v 2 ′... V 14 ′ phase comparator 3 is converted into time-series data (Doppler signal series) using an A / D converter 4. In FIG. 1, if the output of the MTI filter 5-2 is denoted by v 1n (n = 1, 2,...) (With respect to the transmission interval T), V 1n = v n + q + b 1 v n (20) Can be represented by For the transmission interval T + T S, if the output of the MTI filter 5-2 is v 2n (m = 1, 2,...), Then v 2m = v m + p ′ + b′v m (21) Can be expressed. Where p = η q and b 1 , b 1 ′ are filter coefficients. Next, the output of the MTI filter 5-2 is input to the autocorrelator 6-2. In the autocorrelator 6-2, the vector
For v 1n , a vector Y 1n indicating a phase difference from the vector v 1 , n−1 delayed by one time by the delay unit 11-2 is detected. Y 1n
It expressed the v 1, n-1 of the complex conjugate v 1, n-1 * with Y 1n = v 1n · v 1 , n-1 * ... (22). Since the vector Y 1n fluctuates due to the influence of noise, the detection of the vector Y 1n is repeated for the repeatedly reflected signal, and Y 1n is added by the vector adder 10-2. When a plurality of times (e.g. 4 times) result of addition and Y 1 However, the symbol "~" represents an average value. Figure 4 is the same for the Doppler signal v 8 '~v 14', MTI filter 5
2 is input to the autocorrelator 6-2. For the autocorrelator 6-2 vector v 2n, detecting a vector Y 2n indicating a phase difference between one clock delayed vector v 2, n-1. Y 2n is Y 2, n-1 of the complex conjugate v 2, n-1 * with Y 2n = v 4n · v 2 , n-1 * by expressed. Since the vector Y 2n varies due to the influence of noise, detection of the vector Y 2n is repeated for the reflected signal which can be repeated in the same manner, and Y 2n is added by the vector adder 10-2. When a plurality (e.g., four times) the result of addition to Y 2 However, the symbol "~" represents an average value.

ここで位相差 の位相差、すなわちωdTSを求めることにする。そのた
めに、位相差検出器(自己相関器)6−3によりY1とY2
の位相差を示すベクトル(位相差の差のベクトル)Zを
求める。位相差検出器6−3の構成は6−2と同一であ
り、位相唆の差のベクトルZは次式で表わせる。
Where the phase difference , That is, ω d T S. For this purpose, Y 1 and Y 2 are detected by a phase difference detector (autocorrelator) 6-3.
(A vector of the phase difference difference) Z indicating the phase difference of The configuration of the phase difference detector 6-3 is the same as that of the phase difference detector 6-2, and the vector Z of the phase assist difference can be expressed by the following equation.

つぎに角度検出器8−2へZを入力することにより なる角度を得る。角度検出器8−2は を演算する回路であり、TSはTに比べ小さな値である。
TとTSの間にはT=ηTSの関係((3)式)がある。制
御装置14ではηと角度QAとの乗算を行なう回路である。
すなわち、補正値 ηQA=η・argZ …(28) が補正値検出回路16の出力として得られる。
Next, by inputting Z to the angle detector 8-2, Get an angle. Angle detector 8-2 , And T S is a smaller value than T.
Between T and T S is the relationship T = ηT S ((3) type). A circuit for multiplying the the control device 14 eta and angle Q A.
That is, the correction value ηQ A = η · argZ (28) is obtained as the output of the correction value detection circuit 16.

ドプラ信号v1′〜v14′に対しては、第4図上側に示
したように、従来方式のドプラ周波数検出演算が実施さ
れる。送波間隔においてもT+TSにおいても、まず、3
次のMTIフイルタ5−1に入力後、相関演算が実施され
る。第1図の実施例でドプラ検出回路17と補正値検出回
路16は並列して処理実施される。
For the Doppler signals v 1 ′ to v 14 ′, a conventional Doppler frequency detection calculation is performed as shown in the upper part of FIG. In both the transmission interval and T + T S ,
After input to the next MTI filter 5-1, a correlation operation is performed. In the embodiment shown in FIG. 1, the Doppler detection circuit 17 and the correction value detection circuit 16 are processed in parallel.

3次MTIフイルタ5−1の出力をv3n(n=1,2,…)と
おけば(送波間隔Tに対して) v3n=vn+3′+K1vn+2′+K2vn+1′+K3vn′ …(29) で表わせる。送波間隔T+TSに対しては、MTIフイルタ
5−1の出力をv4m(m=1,2,…)とおけば、 v4m=v′m+3+7+K′v′m+2+7+K2′vm+1+7+K3
v′m+7 …(30) 同様に表わせる(第5図)。フイルタ係数K1,K2,K3,
K1′,K2′,K3′を変えることによりv3nのフイルタ特性
とv4mのフイルタ特性を近づけることができる。相関器
6−1の構成は6−2と同一のものである。ベクトルv
3nについて、遅延器11−1で1時刻遅延したベクトル
v3,n-1との位相差ベクトルY3nを検出する。Y3nはv3,n-1
の複素共役v3,n-1*を用いて Y3n=v3n・v3,n-1 …(31) と表わせる。自己相関器6−1の出力としてY3nが得ら
れる。Y3nは雑音の影響により変動することから、くり
返し得る反射信号について、Y3nの検出をくり返し、Y3n
をベクトル加算器10−1で加算する。複数回(例えば4
回)加算した結果をY3とすると で表わせる。Y3はベクトル加算器10−1の出力となる。
Y3を角度検出器8−1に入力することにより なる角度を得る。角度検出器8−1は を計算する回路である。QBは送波間隔Tで除算すれば、 であり、ドプラ効果による周波数変動量 が求まり、反射体の速度が知られたことになる。
If the output of the third-order MTI filter 5-1 is v 3n (n = 1, 2,...) (With respect to the transmission interval T), v 3n = v n + 3 ′ + K 1 v n + 2 ′ + K 2 v n + 1 ′ + K 3 v n ′ (29) For the transmission interval T + T S, if the output of the MTI filter 5-1 is v 4m (m = 1,2,...), V 4m = v ′ m + 3 + 7 + K′v ′ m + 2 +7 + K 2 'v m + 1 + 7 + K 3'
v ′ m + 7 (30) It can be similarly expressed (FIG. 5). Filter coefficients K 1 , K 2 , K 3 ,
By changing K 1 ′, K 2 ′, and K 3 ′, the filter characteristics of v 3n and v 4m can be approximated. The configuration of the correlator 6-1 is the same as that of 6-2. Vector v
Vector delayed by one time by delay unit 11-1 for 3n
The phase difference vector Y 3n with v 3 , n−1 is detected. Y 3n is v 3 , n-1
By using the complex conjugate v 3 , n-1 * of Y 3n = v 3n · v 3 , n−1 (31) Y 3n is obtained as the output of the autocorrelator 6-1. Y 3n from can vary due to the influence of noise, the repeated obtaining reflected signal, repeating the detection of the Y 3n, Y 3n
Are added by the vector adder 10-1. Multiple times (for example, 4
When times) result of addition and Y 3 Can be represented by Y 3 is the output of the vector adder 10-1.
By inputting Y 3 to the angle detector 8-1, Get an angle. The angle detector 8-1 is Is a circuit for calculating. If Q B is divided by the transmission interval T, And the frequency variation due to the Doppler effect Is obtained, and the speed of the reflector is known.

送波間隔T+TSに対しても、同様に、位相ベクトルv
4nについて、遅延器11−1で1時刻遅延したベクトル
v4,n-1との位相差ベクトルY4nを検出する。Y4nはv4,n-1
の複素共役ベクトルv4,n-1*を用いて Y4n=v4n・v4,n-1* …(35) と表わせる。自己相関器6−1の出力としてY4nが得ら
れる。Y4nは雑音の影響により変動することから、くり
返し得る反射信号について、Y4nの検出をくり返し、Y4n
をベクトル加算器10−1で加算する。複数回(例えば4
回)加算した結果をY4とすると で表わせる。Y4はベクトル加算器10−1の出力となる。
Y4を角度検出器8−1に入力することにより、 なる角度を得る。角度検出器8−1は を演算する回路である。QCは送波間隔T+TSで除算すれ
であり、ドプラ効果による周波数変動量 が求まり、反射体の速度が知られたことになる。しか
し、求まるドプラ周波数の範囲に制約がある。その限界
は、送波間隔Tに関しては(34)式から、 であり、送波間隔T+TSに対しては(36)式から である。この範囲を越えるドプラ周波数は方向と大きさ
を誤つて測定される(折り返し現象による)。そこで、
この範囲を越えたドプラ周波数を補正する必要がある。
補正値は既に述べた補正値検出回路16により得られる。
Similarly, for the transmission interval T + T S , the phase vector v
4n , a vector delayed by one time by the delay unit 11-1
The phase difference vector Y 4n with v 4 , n−1 is detected. Y 4n is v 4 , n-1
By using the complex conjugate vector v 4 , n-1 * of the above, Y 4n = v 4n · v 4 , n-1 *... (35) Y 4n is obtained as the output of the autocorrelator 6-1. Y 4n from can vary due to the influence of noise, the repeated obtaining reflected signal, repeating the detection of the Y 4n, Y 4n
Are added by the vector adder 10-1. Multiple times (for example, 4
When times) result of addition to Y 4 Can be represented by Y 4 is the output of the vector adder 10-1.
By inputting Y 4 to the angle detector 8-1, Get an angle. The angle detector 8-1 is Is a circuit for calculating. If Q C is divided by the transmission interval T + T S And the frequency variation due to the Doppler effect Is obtained, and the speed of the reflector is known. However, there is a restriction on the range of the Doppler frequency to be obtained. The limit is as follows from the equation (34) for the transmission interval T: And for the transmission interval T + T S from equation (36) It is. Doppler frequencies beyond this range are measured in the wrong direction and magnitude (due to aliasing). Therefore,
It is necessary to correct the Doppler frequency exceeding this range.
The correction value is obtained by the correction value detection circuit 16 described above.

補正回路においては制御装置14の指令のもとで16の出
力(補正値)η・argZの値に応じて、補正角θαが第1
表の如く演算される。第1表はηが4、すなわちT/TS
4について示したものである。なお、第1表において、
YBは、Y3、Y4を表す。このとき、補正された角度をそれ
ぞれQT,QT+TSとすれば となる。補正回路9−1では、更に送波間隔T,T+TSでQ
T,QT+TSを除算し、 が演算出力される。つぎに平均回路10−3では、 を加算平均し を出力する。argY3及びargY4は従来のドプラ演算検出に
より得られている角度であり、通常の精度で得られ、SN
の劣化はない。補正が必要でない場合には制御装置14を
介し操作パネルの指示によりθαを常時零とする。この
場合、本装置は従来方式による結果が表示される。デイ
スプレイには従来方式の結果と新方式の結果を並列して
表示することが制御装置14により容易に可能である。
In the correction circuit, the correction angle θα is set to the first value according to the value of the output (correction value) η · argZ of 16 under the command of the control device 14.
It is calculated as shown in the table. Table 1 shows that η is 4, that is, T / T S =
4 is shown. In Table 1,
Y B represents a Y 3, Y 4. At this time, if the corrected angles are respectively Q T and Q T + TS Becomes In the correction circuit 9-1, the transmission interval T, T + T S
T , Q T + TS divided, Is output. Next, in the averaging circuit 10-3, Averaging Is output. argY 3 and argY 4 are angles obtained by conventional Doppler operation detection, obtained with normal accuracy, and SN
There is no deterioration. When the correction is not required, θα is always set to zero according to an instruction on the operation panel via the control device 14. In this case, the present apparatus displays the result according to the conventional method. The control device 14 can easily display the result of the conventional method and the result of the new method in parallel on the display.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、以下の如き効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

(1)反射物体のドプラ周波数が従来の測定限界の範囲
内であれば、従来通りの計測ができる。
(1) If the Doppler frequency of the reflecting object is within the range of the conventional measurement limit, the conventional measurement can be performed.

(2)反射物体のドプラ周波数が従来の測定限界の範囲
外であれば、血流方向と速度を正しく補正することによ
り、血流方向の誤りのない表示が従来並のSNで可能であ
る。
(2) If the Doppler frequency of the reflecting object is out of the range of the conventional measurement limit, correct display of the blood flow direction and error can be performed with the same SN as that of the conventional one by correctly correcting the blood flow direction and velocity.

(3)モードの切換により従来モード使用すれば従来装
置として使え、新モードに切り換えれば、補正された血
流表示となるので、従来モードと新モードとの結果の違
いを容易に比較できる。
(3) If the conventional mode is used by switching the mode, the apparatus can be used as the conventional apparatus, and if the mode is switched to the new mode, the corrected blood flow is displayed. Therefore, the difference between the results in the conventional mode and the new mode can be easily compared.

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

第1図は本発明の一実施例になる装置の全体構成を示す
ブロツク図、第2図は上記実施例における位相比較器の
ブロツク図、第3図は上記実施例の動作を示すタイムチ
ヤート図、第4図は上記実施例の信号処理の流れを示す
図、第5図は3次MTIフイルタである。 5−1,5−2……MTIフイルタ、6−1,6−2,6−3……相
関器(位相差検出器)、16……補正値検出回路、17……
ドプラ角周波数検出回路、14……制御装置。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a phase comparator in the above embodiment, and FIG. 3 is a time chart showing the operation of the above embodiment. FIG. 4 is a diagram showing the flow of signal processing in the above embodiment, and FIG. 5 is a tertiary MTI filter. 5-1, 5-2: MTI filter, 6-1, 6-2, 6-3: correlator (phase difference detector), 16: correction value detection circuit, 17:
Doppler angular frequency detection circuit, 14 ... Control device.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−204733(JP,A) 特開 昭62−204734(JP,A) 特開 昭60−139238(JP,A)Continuation of the front page (56) References JP-A-62-204733 (JP, A) JP-A-62-204734 (JP, A) JP-A-60-139238 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1の時間区間において第1の時間間隔T
で、第2の時間区間において第2の時間間隔(T+TS
で、それぞれ複数の超音波パルスを検査対象に送波し
て、前記それぞれ複数の超音波パルスによる前記検査対
象からの反射波を受信信号として得る送受波器と、互い
に90゜位相が異なる2つの参照波と前記第1の時間間隔
の送波による前記受信信号とを混合して第1の複素信
号、及び前記2つの参照波と前記第2の時間間隔の送波
による前記受信信号とを混合して第2の複素信号を得る
位相比較器と、連続する前記第1の複素信号の位相の差
を表わす第1の位相差ベクトルの平均である第1の平均
位相差ベクトルの第1の偏角、及び連続する前記第2の
複素信号の位相の差を表わす第2の位相差ベクトルの平
均である第2の平均位相差ベクトルの第2の偏角を求め
る偏角検出手段と、連続する前記第1の複素信号の位相
の差を表わす第1の位相差ベクトルの平均である第1の
平均位相差ベクトルと、連続する前記第2の複素信号の
位相の差を表わす第2の位相差ベクトルの平均である第
2の平均位相差ベクトルとの差のベクトルの偏角と、
(T/TS)との積を求める手段と、前記位相比較器と前記
偏角検出手段との間に配置される第1の固定物フィルタ
と、前記位相比較器と前記積を求める手段との間に配置
される第2の固定物フィルタと、前記積の値に応じて、
前記第1の偏角、前記第2の偏角を補正する手段とを有
し、前記偏角検出手段と前記積を求める手段とが並列し
て動作することを特徴とするパルスドプラ計測装置。
1. A first time interval T in a first time interval
In the second time interval, the second time interval (T + T S )
A transmitter / receiver that transmits a plurality of ultrasonic pulses to an inspection target and obtains, as a reception signal, a reflected wave from the inspection target due to the plurality of ultrasonic pulses, and two transmission / reception units having 90 ° phases different from each other. Mixing a reference wave and the reception signal generated by the transmission at the first time interval to mix a first complex signal, and mixing the two reference waves and the reception signal generated by the transmission at the second time interval; And a first comparator of a first average phase difference vector, which is an average of a first phase difference vector representing a phase difference between successive first complex signals. An angle detecting means for obtaining a second angle of the second average phase difference vector, which is an average of a second phase difference vector representing an angle and a phase difference of the continuous second complex signal; A first position representing a phase difference of the first complex signal; The difference between the first average phase difference vector, which is the average of the difference vectors, and the second average phase difference vector, which is the average of the second phase difference vectors representing the phase difference between the successive second complex signals, Vector declination,
Means for calculating the product of (T / T S ), a first fixed object filter arranged between the phase comparator and the argument detecting means, and means for calculating the product of the phase comparator and And a second fixed object filter arranged between the
A pulse Doppler measuring apparatus comprising: means for correcting the first argument and the second argument, wherein the argument detecting means and the means for calculating the product operate in parallel.
【請求項2】前記のT、(T+TS)は、送波される前記
超音波パルスの周期の整数倍であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載のパルスドプラ計測装置。
2. The pulse Doppler measuring apparatus according to claim 1, wherein T, (T + T S ) is an integral multiple of a period of the transmitted ultrasonic pulse.
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