JPH021273B2 - - Google Patents

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JPH021273B2
JPH021273B2 JP55049571A JP4957180A JPH021273B2 JP H021273 B2 JPH021273 B2 JP H021273B2 JP 55049571 A JP55049571 A JP 55049571A JP 4957180 A JP4957180 A JP 4957180A JP H021273 B2 JPH021273 B2 JP H021273B2
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Japan
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ultrasonic
probe
inspected
frequency
echo
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Yoshinori Hayakawa
Katsuya Yoshioka
Toshio Wagai
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/895Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques characterised by the transmitted frequency spectrum
    • G01S15/8952Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques characterised by the transmitted frequency spectrum using discrete, multiple frequencies
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
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  • Acoustics & Sound (AREA)
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  • 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】 本発明は超音波エコーによる物体の検査方法お
よび装置に関し、そして特に、被検査物体の超音
波特性に関するいつそう有用かつ定量的な情報を
得るための改良された超音波エコーによる物体の
検査方法および装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for inspecting objects by ultrasonic echoes, and more particularly to improved ultrasonic echoes for obtaining more useful and quantitative information about the ultrasonic properties of objects to be inspected. This invention relates to a method and device for inspecting objects using echoes.

従来方法にかかる超音波エコーによる物体の検
査方法および装置を概観すれば次の通りである。
なお、これら従来技術に関する文献としては、例
えば、金原出版、1972年刊、ME入門溝座第6巻
107ないし138ページ「7章超音波の臨床応用」お
よび、日刊工業新聞社、1978年刊、超音波技術便
覧(新訂版)、799ないし827ページ、「章4.1.1
パルスによる診断」などがある。
An overview of the conventional method and apparatus for inspecting objects using ultrasonic echoes is as follows.
In addition, as for the literature related to these conventional techniques, for example, Kanehara Publishing, published in 1972, ME Introduction Mizoza Volume 6
Pages 107 to 138, “Chapter 7 Clinical Applications of Ultrasound,” and Nikkan Kogyo Shimbun, 1978, Ultrasonic Technology Handbook (New Edition), pages 799 to 827, “Chapter 4.1.1.
"Diagnosis using pulses."

超音波のパルスを超音波探触子より被検査物体
内部に放射すると(通常、周波数1〜30MHzで放
射時間は1〜数マイクロ秒である)、鋭い指向性
を有する超音波ビームとして物体内部をほぼ直進
的に伝わる。この際物体内部に音響特性の不連続
面が存在すると、その不連続面により超音波エネ
ルギーの一部が反射し、この反射パルス(エコ
ー)が超音波探触子へ到達して検出されかつ電気
信号に変換される。超音波パルスの放射から反射
パルス(エコー)検出までの時間差tと超音波探
触子から物体中の音響特性不連続面までの距離x
および音速vとの間には、次式の関係がある。
When an ultrasonic pulse is emitted from an ultrasonic probe into the inside of an object to be inspected (typically, the frequency is 1 to 30 MHz and the emission time is 1 to several microseconds), the ultrasonic beam with sharp directivity penetrates the inside of the object. It is transmitted almost in a straight line. At this time, if there is a discontinuous surface with acoustic characteristics inside the object, a portion of the ultrasound energy is reflected by the discontinuous surface, and this reflected pulse (echo) reaches the ultrasound probe and is detected and generated. converted into a signal. The time difference t from the emission of the ultrasonic pulse to the detection of the reflected pulse (echo) and the distance x from the ultrasonic probe to the acoustic property discontinuity in the object
and the sound velocity v, there is a relationship as shown in the following equation.

x=v・t/2 超音波探触子により電気信号に変換されたパル
スは受信器内で増幅され、ブラウン管等の表示装
置によつて表示される。表示方法としては以下の
ようなものが実用化されている。
x=v·t/2 The pulses converted into electrical signals by the ultrasonic probe are amplified within the receiver and displayed on a display device such as a cathode ray tube. The following display methods have been put into practical use.

(1) Aモード法:超音波探触子を固定しておき、
表示装置上の直交座標軸の一方に深さ(x)を
とり、他方にエコーの振幅とる。
(1) A-mode method: Fix the ultrasonic probe,
Depth (x) is taken on one side of the orthogonal coordinate axes on the display, and echo amplitude is taken on the other side.

(2) Mモード法:超音波探触子を固定しておき、
表示装置上の一方の座標軸に時間をとり、他方
の直交座標軸に深さ方向の距離をとり、エコー
の振幅を明るさの強弱によつて表示する。
(2) M-mode method: The ultrasonic probe is fixed,
Time is plotted on one coordinate axis on the display device, distance in the depth direction is plotted on the other orthogonal coordinate axis, and the amplitude of the echo is displayed by the intensity of brightness.

(3) Bモード法:超音波探触子を移動させ、表示
装置上の直交座標軸の一方に深さ方向の距離を
とり、他方に軸方向の距離をとり、エコーの振
幅を明るさの強弱により表示する(超音波断層
法)。
(3) B-mode method: Move the ultrasonic probe, measure the distance in the depth direction on one side of the orthogonal coordinate axes on the display device, and measure the distance in the axial direction on the other, and adjust the amplitude of the echo by adjusting the intensity of the brightness. (ultrasonic tomography).

ところで、これらの従来使用されている方法で
は、(被検査物体中での音速がほぼ一定である場
合)音響特性不連続面の位置に関しては正確な表
示が得られるが、被検査物体の超音波特性に関す
るエコー強度を用いた定量的な評価は困難であ
る。これは、被検査物体は、例えば組織内でエコ
ーとして反射される超音波エネルギーの割合が超
音波特性不連続面における超音波特性の違いだけ
でなく、その幾何学的な形状や大きさならびに使
用超音波周波数にも依存し、さらに超音波探触子
と超音波特性不連続面との間での超音波パルスエ
ネルギーの減衰の正確な捕正が困雑であることな
どによるものである。
By the way, these conventionally used methods provide an accurate indication of the position of the acoustic characteristic discontinuity (if the speed of sound in the object to be inspected is approximately constant); Quantitative evaluation of characteristics using echo intensity is difficult. This means that the inspected object has different ultrasonic properties, for example the proportion of ultrasound energy that is reflected as an echo within tissue, differs not only in the ultrasonic properties at discontinuous surfaces, but also in its geometric shape and size as well as in the use This is due to the fact that it depends on the ultrasonic frequency and that it is difficult to accurately capture the attenuation of the ultrasonic pulse energy between the ultrasonic probe and the discontinuous surface of the ultrasonic characteristic.

本発明は上述の如き従来技術の欠点を改善する
ことを目的とする。
The present invention aims to improve the drawbacks of the prior art as described above.

本発明の目的は、複数の超音波周波数を用いて
得られた超音波エコーの強度およびその分布を情
報処理して被検査物体の超音波特性の分布に関す
る定量的かつ一層有用な情報を得るための、特許
請求の範囲に記載の方法および装置によつて達成
される。
An object of the present invention is to obtain quantitative and more useful information regarding the distribution of ultrasonic characteristics of an object to be inspected by information processing the intensity and distribution of ultrasonic echoes obtained using a plurality of ultrasonic frequencies. is achieved by the method and apparatus described in the claims.

本発明は、複数の周波数の超音波パルスを被検
査物体内に放射し、物体内の超音波特性不連続面
からの超音波パルスエコーを受信し、さらに、受
信された各周波数の超音波パルスエコーを適宜情
報処理することにより被検査物体の超音波特性に
関する定量的な情報を得る方法を開示するもので
ある。
The present invention emits ultrasonic pulses of multiple frequencies into an object to be inspected, receives ultrasonic pulse echoes from an ultrasonic characteristic discontinuous surface within the object, and furthermore, emits ultrasonic pulses of each received frequency. This invention discloses a method for obtaining quantitative information regarding the ultrasonic characteristics of an object to be inspected by appropriately processing the echoes.

さらに、本発明は、上記方法を実施するための
好適な装置をも開示するものである。
Furthermore, the present invention also discloses a suitable apparatus for carrying out the above method.

以下、添付図と対応させて本発明の実施例を詳
述する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below in conjunction with the accompanying drawings.

第1図は本発明にかかる装置のブロツク図を示
すもので、被検査物体1に対して超音波探触子2
から超音波エネルギー7が放射され、その後被検
査物体1からのエコーが同じ探触子2によつて受
信される。超音波探触子2には内蔵するゲート回
路によつて動作切換が行なわれる送受信器3が接
続される。送受信器3の受信部で受信された、超
音波エコー情報は適宜情報処理装置4に伝送さ
れ、必要に応じて表示および記録装置5によつて
表示されまたは記録される。
FIG. 1 shows a block diagram of the apparatus according to the present invention, in which an ultrasonic probe 2 is placed on an object 1 to be inspected.
Ultrasonic energy 7 is emitted from the object 1 to be examined, after which echoes from the object 1 to be examined are received by the same probe 2. A transceiver 3 whose operation is switched by a built-in gate circuit is connected to the ultrasonic probe 2. The ultrasonic echo information received by the receiving section of the transceiver 3 is appropriately transmitted to the information processing device 4, and is displayed or recorded by the display and recording device 5 as necessary.

これらブロツク図を構成する、送受信器3、情
報処理装置4および表示および記録装置5は、全
て周知装置を選択組合わせて使用することができ
る。
The transceiver 3, information processing device 4, and display and recording device 5 that constitute these block diagrams can all be used by selectively combining well-known devices.

本発明の実施に好適な超音波探触子2の例を以
下に開示する。但し、音響レンズ等の細部につい
ては周知であるので省略する。
An example of an ultrasonic probe 2 suitable for carrying out the present invention will be disclosed below. However, the details of the acoustic lens and the like are well known and will therefore be omitted.

第2図を参照すると、超音波伝搬媒体24の充
たされた容器25中には支持体22に装着された
複数の超音波振動子21が矢印23ように回転可
能に配設される。各超音波振動子21はそれぞれ
固有の周波数f1、f2…foの超音波を放射しそして
受信する。超音波振動子21を作動させながら支
持体22を矢印23方向に回転させることによつ
て、各周波数f1、f2…foの超音波ビームを扇形状
に放射しかつ被検査物体1からのエコーの分布を
測定することができる。超音波探触子2を作動さ
せる電気信号6および受信信号6′は送受信器3と
の間で受授が行なわれる。情報処理に適した形態
の信号8はコンピユータ等の情報処理装置4によ
つて処理され、さらに処理結果信号9を表示およ
び記録装置5に導き、測定、診断、検査等を行な
う。
Referring to FIG. 2, a plurality of ultrasonic transducers 21 mounted on a support body 22 are rotatably disposed in a container 25 filled with an ultrasonic propagation medium 24 as shown by an arrow 23. Each ultrasonic transducer 21 emits and receives ultrasonic waves of a unique frequency f 1 , f 2 . . . f o . By rotating the support body 22 in the direction of the arrow 23 while operating the ultrasonic transducer 21, ultrasonic beams of each frequency f 1 , f 2 . . . The distribution of echoes can be measured. An electric signal 6 for operating the ultrasonic probe 2 and a received signal 6 ' are exchanged with the transmitter/receiver 3. The signal 8 in a form suitable for information processing is processed by an information processing device 4 such as a computer, and the processed signal 9 is further led to a display and recording device 5 for measurement, diagnosis, inspection, etc.

以下の実施例においても、超音波探触子を除き
同様の構成が使用されるので、当該部分について
の説明を省略する。
In the following embodiments as well, the same configuration is used except for the ultrasonic probe, so a description of that part will be omitted.

第3図の超音波探触子2は、複数の超音波振動
子31を直線状に配列し、この配列方向である矢
印33方向に移動させるものである。これによつ
て、超音波振動子31の固有の周波数による被検
査物体からのエコー分布を測定することができ
る。
The ultrasonic probe 2 shown in FIG. 3 has a plurality of ultrasonic transducers 31 arranged in a straight line and moved in the direction of arrow 33, which is the direction of the arrangement. Thereby, it is possible to measure the echo distribution from the object to be inspected based on the unique frequency of the ultrasonic transducer 31.

第4図の超音波探触子2は、ポリフツ化ビニリ
デン(PVDF)圧電膜等の広帯域で使用し得る超
音波振動子を用い、面41において複数の超音波
周波数の放射および受信が可能である。この探触
子2を固定もしくは移動させながら被検査物体か
らの超音波エコー分布を測定することができる。
The ultrasonic probe 2 in FIG. 4 uses an ultrasonic transducer that can be used in a wide band, such as a polyvinylidene difluoride (PVDF) piezoelectric film, and is capable of emitting and receiving multiple ultrasonic frequencies at a surface 41. . The ultrasonic echo distribution from the object to be inspected can be measured while the probe 2 is fixed or moved.

第5図の超音波探触子2は、PVDF圧電膜等の
広帯域で使用し得る超音波振動子を用い、面51
において広帯域周波数の超音波の受授が可能であ
る。この探触子2を矢印53方向に回転させなが
ら複数周波数または連続した周波数帯の超音波の
放射および被検査物体からの超音波エコーの分布
の測定を行なうことができる。
The ultrasonic probe 2 shown in FIG.
It is possible to receive ultrasonic waves with broadband frequencies. While rotating the probe 2 in the direction of arrow 53, it is possible to emit ultrasonic waves of multiple frequencies or continuous frequency bands and measure the distribution of ultrasonic echoes from the object to be inspected.

第6図の超音波探触子2は、使用周波数の異な
る複数の振動子群61を支持体62上に配列し、
矢印63方向に移動させるものである。各振動群
61を電子的に扇形状または直線状に掃引しなが
ら移動させ、被検査物体からの超音波エコーの分
布の測定を行なうことができる。
The ultrasonic probe 2 shown in FIG. 6 has a plurality of transducer groups 61 with different operating frequencies arranged on a support 62,
This is to move it in the direction of arrow 63. By electronically moving each vibration group 61 while sweeping it in a fan shape or a linear shape, it is possible to measure the distribution of ultrasonic echoes from the object to be inspected.

第7図の超音波探触2は、PVDF圧電膜等の広
帯域で使用し得る超音波振動子を用い、広帯為周
波数の超音波の受授が可能である。この探触子2
により電子的に掃引しながら移動させ、複数周波
数または連続した周波数帯の超音波の放射および
被検査物体からの超音波エコーの分布の測定を行
なうことができる。
The ultrasonic probe 2 shown in FIG. 7 uses an ultrasonic transducer such as a PVDF piezoelectric film that can be used in a wide band, and is capable of receiving ultrasonic waves of a wide band and frequency. This probe 2
It is possible to emit ultrasonic waves of multiple frequencies or continuous frequency bands and measure the distribution of ultrasonic echoes from the object to be inspected by moving the probe while electronically sweeping it.

なお、上述の連続した周波数を使用する場合は
高速フーリエ変換(FFT)などにより周波数解
析が行なわれる。
Note that when using the above-mentioned continuous frequencies, frequency analysis is performed using fast Fourier transform (FFT) or the like.

上述の各実施例によつて収集された超音波エコ
ー強度の分布を情報処理することにより被検査物
体の超音波特性に関する定量的情報が得られる原
理を以下に開示する。
The principle by which quantitative information regarding the ultrasonic characteristics of an object to be inspected can be obtained by information processing the distribution of ultrasonic echo intensities collected by each of the embodiments described above will be disclosed below.

第8図は超音波エコー装置の原理を示すもので
ある。超音波探触子2から放射された超音波パル
スは音響特性不連続面111および12によりそ
れぞれ反射され、それぞれの反射パルス15およ
び16は探触子2によつて検出される。いま、パ
ルス放射から反射パルス受信までの時間をtとす
ると、超音波探触子から音響特性不連続面までの
距離xは音速をvとすると次式で与えられる。
FIG. 8 shows the principle of the ultrasonic echo device. The ultrasonic pulses emitted from the ultrasonic probe 2 are reflected by the acoustic characteristic discontinuous surfaces 111 and 12, respectively, and the respective reflected pulses 15 and 16 are detected by the probe 2. Now, assuming that the time from pulse emission to reception of reflected pulse is t, the distance x from the ultrasonic probe to the acoustic characteristic discontinuous surface is given by the following equation, where v is the speed of sound.

x=vt/2 ここで、振動数fで放射したパルスの強度をIo
(f)、受信した反射パルスの強度をI(f、x)と
すると、近似的に次式が成り立つ。
x=vt/2 Here, the intensity of the pulse emitted at frequency f is Io
(f), and when the intensity of the received reflected pulse is I(f, x), the following equation holds approximately.

I(f、x)=I0(f)fa(x)g(x)xb(x)exp{
−4∫x pα(f、x)dx}……(1) (1)式の両辺の対数を求めると、 lnI(f、x)=lnIo(f)+a(x)lnf+ln{g(x
)xb(x)}−4∫x pα(f、x)dx……(2) ここで、fa(x)g(x)は周波数依存性を考慮に
入れた音響特性不連続面の標的強度である。a
(x)は、波長より十分大きい音響特性不連続面
ではa(x)=0であり、波長より十分小さい音響
特性不連続面ではa(x)=4である。したがつ
て、ある特定の周波数帯域内ではa(x)は一定
であり一般にO≦a(x)≦4であると考えられ
る。またxb(x)は反射波が広がつてくるために超音
波探触子の位置での反射波強度が弱まる効果を考
慮に入れたもので、十分に広い音響特性不連続面
ではb(x)=0、小さい音響特性不連鮮面ではb
(x)=−2である。したがつて、一般に0≦b
(x)≦−2である。またα(f、x)は超音波減
衰係数である。
I(f,x)=I 0 (f)f a(x) g(x)x b(x) exp{
−4∫ x p α(f,
)x b(x) } −4∫ x p α(f, is the target intensity. a
(x) is a(x)=0 on an acoustic property discontinuous surface sufficiently larger than the wavelength, and a(x)=4 on an acoustic property discontinuous surface sufficiently smaller than the wavelength. Therefore, it is considered that a(x) is constant within a certain frequency band, and generally O≦a(x)≦4. In addition, x b(x) takes into consideration the effect that the reflected wave intensity at the ultrasound probe position weakens as the reflected waves spread, and b( x) = 0, b on the small acoustic characteristic discontinuity side
(x)=-2. Therefore, in general 0≦b
(x)≦−2. Further, α(f, x) is an ultrasonic attenuation coefficient.

ただし、以上の考察では放射超音波は理想的な
細いペンシルビームとし、また近接した音響特性
不連続面からの反射波間の干渉の効果は無視して
いる。
However, in the above discussion, the radiated ultrasound is assumed to be an ideal narrow pencil beam, and the effect of interference between reflected waves from adjacent acoustic discontinuities is ignored.

エコー強度の分布から情報処理をして被検査物
体の超音波特性に関する定量的情報を得る原理は
(2)式から出発する。(2)式で超音波エコー測定によ
り得られるのはI(f、x)、Io(f)だけであり、
{I(f、x)はIo(f)に比例するので情報としては
I(f、x)/Io(f)のみである。}未知数はfa(x)
g(x)b(x)、α(f、x)の3種であるため単一の
周波数を使用する測定ではこれらのいずれか一つ
を独立して求めることはできない。しかしなが
ら、少なくとも3種の周波数でエコーの強さを測
定すれば、fa(x)、g(x)xb(x)を消去してα(f、
x)に関する定量的情報が得られる。
The principle of obtaining quantitative information about the ultrasonic characteristics of an object to be inspected by processing information from the distribution of echo intensity is
Starting from equation (2). In equation (2), only I(f, x) and Io(f) can be obtained by ultrasonic echo measurement,
{Since I(f, x) is proportional to Io(f), the only information is I(f, x)/Io(f). }The unknown is f a(x) ,
Since there are three types, g(x) b(x) and α(f, x), it is not possible to obtain any one of these independently by measurement using a single frequency. However, if we measure the echo strength at at least three different frequencies, we can eliminate f a(x) , g(x) x b(x) and α(f,
Quantitative information regarding x) is obtained.

以下、複数の異なる周波数を使用する場合につ
いて考察する。
In the following, a case will be considered in which a plurality of different frequencies are used.

3種の異なる周波数f1、f2、f3で超音波エコー
を測定し、得られたそれぞれの反射波強度I(f1
x)、I(f2、x)I(f3、x)にln(f2/f3)、ln(
f3/f1)、 ln(f1/f2)を乗じて加算すると次式が得られる。
Ultrasonic echoes were measured at three different frequencies f 1 , f 2 , f 3 , and the reflected wave intensities I(f 1 ,
x), I(f 2 , x) I(f 3 , x), ln(f 2 /f 3 ), ln(
By multiplying and adding f 3 /f 1 ) and ln(f 1 /f 2 ), the following formula is obtained.

ln(f2/f3)lnI(f1、x)+ln(f3/f1)lnI(f2
x)+ln(f1/f2)lnI(f3、x) =ln(f2/f3)lnIo(f1)+ln(f3/f1)lnIo(f2
)+ln(f1/f2)lnIo(f3) −4∫x p{α(f1、x)ln(f2/f3)+α(f2、x
)ln(f3/f1)+α(f3、x)ln(f1/f2)}dx……(3
) この(3)式はもはやfa(x)、g(x)xb(x)を含んでい
ない。
ln(f 2 / f 3 ) lnI (f 1 , x) + ln (f 3 / f 1 ) lnI (f 2 ,
x) + ln (f 1 / f 2 ) lnI (f 3 , x) = ln (f 2 / f 3 ) lnIo (f 1 ) + ln (f 3 / f 1 ) lnIo (f 2
)+ln(f 1 /f 2 )lnIo(f 3 ) −4∫ x p {α(f 1 , x)ln(f 2 /f 3 )+α(f 2 , x
) ln (f 3 / f 1 ) + α (f 3 , x) ln (f 1 / f 2 )} dx……(3
) This equation (3) no longer includes f a(x) and g(x) x b(x) .

ここで、エコーの得られる位置x1、x2について
上式の平均変化率を求めると、 1/x2−x1{ln(f2/f3)lnI(f1、x2)/I(f1
x1)+ln(f3/f1)lnI(f2、x2)/I(f2、x1)+ln
(f1/f2)lnI(f3、x2)/I(f3、x1)} =−4/x2−x1〔∫x2 x1{α(f1、x)ln(f2/f3
)+α(f2、x)ln(f3/f1)+α(f3、x)ln(f1
f2)}dx〕 ……(4) となり、左辺はエコの測定で得られる値であり、
右辺はx1とx2の間での超音波減衰係数の平均値の
一次式であり、被検査物体の超音波減衰係数に関
する定量的な値である。これらの計算は、コンピ
ユータあるいはさらに簡単なログアンプや演算回
路などから成る情報処理回路により容易に実施す
ることができる。
Here, if we calculate the average rate of change in the above equation for the positions x 1 and x 2 where echoes are obtained, we get: 1/x 2 - x 1 {ln(f 2 /f 3 )lnI(f 1 , x 2 )/I ( f1 ,
x 1 ) + ln (f 3 / f 1 ) lnI (f 2 , x 2 ) / I (f 2 , x 1 ) + ln
(f 1 / f 2 )lnI (f 3 , x 2 ) / I (f 3 , x 1 )} = −4 / x 2 −x 1 [∫ x2 x1 {α (f 1 , x) ln (f 2 /f 3
) + α (f 2 , x) ln (f 3 / f 1 ) + α (f 3 , x) ln (f 1 /
f 2 )}dx〕 ...(4), and the left side is the value obtained by measuring eco,
The right side is a linear expression of the average value of the ultrasonic attenuation coefficient between x 1 and x 2 , and is a quantitative value regarding the ultrasonic attenuation coefficient of the object to be inspected. These calculations can be easily performed by a computer or an information processing circuit consisting of a simpler log amplifier, arithmetic circuit, and the like.

なお、2つの異なる周波数f1、f2で被検査物体
からのエコーの分布を測定し、lbI(f1、x)−lnI
(f2、x)をつくると、(2)式から、 lnI(f1、x)−lnI(f2、x)=lnIo(f1)−lnIo(
f2)+a(x)lnf1/f2−4∫x pα(f1、x)dx……(5)
ここで、エコーの得られる位置x1、x2について
(5)式の平均変化率を求めると次式が得られる。
In addition, the distribution of echoes from the object to be inspected is measured at two different frequencies f 1 and f 2 , and lbI (f 1 , x) − lnI
When (f 2 , x) is created, from equation (2), lnI (f 1 , x) − lnI (f 2 , x) = lnIo (f 1 ) − lnIo (
f 2 ) + a (x) lnf 1 / f 2 −4∫ x p α (f 1 , x) dx……(5)
Here, regarding the positions x 1 and x 2 where the echo is obtained,
The following equation is obtained by finding the average rate of change in equation (5).

1/x2−x1{lnI(f1、x2)/I(f1、x1)−lnI(f2
、x2)/(f2、x1)} =−4/x2−x1x2 x1{α(f1、x)−α(f2、x)
}dx+a(x2)−a(x1)/x2−x1ln(f1/f2)……(6
) (6)式の左辺は異なる周波数f1、f2についてのエ
コーの測定で得られる値であり、右辺は
a(x2)−a(x1)/x2−x1・ln(f1/f2)の誤差は含
むが、x1 とx2の間での平均的な超音波減衰係数の差α(f1
x)−α(f2、x)に比例する値であり、この解析
法によつても被検査物体の超音波特性に関する定
量的な情報を一応得ることができる。
1/x 2 −x 1 {lnI(f 1 , x 2 )/I(f 1 , x 1 )−lnI(f 2
, x 2 )/(f 2 , x 1 )} =−4/x 2 −x 1x2 x1 {α(f 1 , x)−α(f 2 , x)
}dx+a( x2 )-a( x1 )/ x2 - x1ln ( f1 / f2 )...(6
) The left side of equation (6) is the value obtained by measuring echoes at different frequencies f 1 and f 2 , and the right side is a(x 2 ) − a(x 1 )/x 2x 1・ln(f 1 / f 2 ), but the difference in the average ultrasonic attenuation coefficient between x 1 and x 2 α (f 1 ,
It is a value proportional to x)-α(f 2 , x), and quantitative information regarding the ultrasonic characteristics of the object to be inspected can also be obtained by this analysis method.

なお、十分大きな音響特性不連続面について
は、a(x)=0であるので、(6)式の誤差
a(x2)−a(x1)/x2−x1ln(f1/f2)がなくなる。
Note that for a sufficiently large acoustic characteristic discontinuity surface, a(x) = 0, so the error in equation (6) is a(x 2 ) - a(x 1 )/x 2 - x 1 ln(f 1 / f 2 ) disappears.

本発明にかかる方法および装置によつて、単に
定性的に観測されるにすぎなかつた超音波エコー
による物体の検査が、定量的に行ない得るように
なり、内部構成の複雑な被検査物体の定量的かつ
有用な情報を得ることができる。
By means of the method and apparatus according to the present invention, it is now possible to quantitatively inspect objects using ultrasonic echoes, which were previously observed only qualitatively, and to quantify objects with complex internal configurations. You can obtain specific and useful information.

なお、上記説明において、周知部分の開示は省
略したが、当業者においてては十分に理解し得る
内容にすぎないものである。
In the above description, disclosure of well-known parts has been omitted, but the contents can be fully understood by those skilled in the art.

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

第1図は本発明にかかる方法を実施するための
装置に関する基本ブロツク図である。第2図ない
し第7図は本発明にかかる装置に使用される超音
波探触子の各種実施例の説明図である。第8図は
超音波エコー検査の原理図である。なお、添付図
中の主な参照数字の対応は次の通りである。 1:被検査物体、2:超音波探触子、3:送受
信器、4:情報処理装置、5:記録および表示装
置、6,6′:送受信信号、7:超音波、15:
超音波パルス、16,17:超音波エコー。
FIG. 1 is a basic block diagram of an apparatus for carrying out the method according to the invention. FIGS. 2 to 7 are explanatory diagrams of various embodiments of the ultrasonic probe used in the apparatus according to the present invention. FIG. 8 is a diagram showing the principle of ultrasonic echo examination. The correspondence of the main reference numbers in the attached figures is as follows. 1: Object to be inspected, 2: Ultrasonic probe, 3: Transmitter/receiver, 4: Information processing device, 5: Recording and display device, 6, 6': Transmission/reception signal, 7: Ultrasonic wave, 15:
Ultrasonic pulse, 16, 17: Ultrasonic echo.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 異なる少なくとも三種の周波数成分を有する
超音波パルスを被検査物体に向けて出射し、 前記検査物体中の音響特性不連続面より反射さ
れた超音波パルスのエコーを検出し、 検出した各周波数の反射エコーの強度から超音
波減衰係数以外の因子を消去する演算処理を行
い、 被検査物体の超音波特性を定量的に求めてこの
検査物体内の検査を行う、 ことを特徴とする超音波検査方法。 2 異なる少なくとも三種の周波数の超音波パル
スを同時、又は時間差を付けて被検査物体に向け
て出射し、この物体中で反射した超音波エコーを
検出する超音波探触子と、 上記超音波探触子にパルス状のエネルギを送信
し、この超音波探触子から送信されるエネルギを
受信する送受信装置と、 検出された前記各周波数の反射エコーの強度か
ら超音波減衰係数以外の因子を消去する演算処理
を行い、被検査物体の超音波特性を定量的に求め
る情報処理装置と、 から成る超音波検査装置。 3 前記超音波探触子は周波数に対して異なる送
受信特性を有し、回転支持体上に配設した複数の
超音波振動子である特許請求の範囲第2項記載の
装置。 4 前記超音波探触子は周波数に対して異なる送
受信特性を有し、直線運動可能な支持体上に配設
した複数の超音波振動子である特許請求の範囲第
2項記載の装置。 5 前記超音波探触子は固定されているか、移動
可能な広帯超音波振動子である特許請求の範囲第
2項記載の装置。 6 前記超音波探触子は周波数に対して異なる送
受信特性を有し、直線運動可能な支持体上に配設
した複数の電子掃引式超音波探触子である特許請
求の範囲第2項記載の装置。 7 前記超音波探触子は広帯域超音波振動子を用
いた電子掃引式超音波探触子である特許請求の範
囲第2項記載の装置。
[Claims] 1. Emitting an ultrasonic pulse having at least three different frequency components toward an object to be inspected, and detecting an echo of the ultrasonic pulse reflected from a discontinuous surface of acoustic characteristics in the object to be inspected. , performs arithmetic processing to eliminate factors other than the ultrasonic attenuation coefficient from the intensity of the reflected echo of each detected frequency, quantitatively determines the ultrasonic characteristics of the object to be inspected, and performs an inspection within this object. Characteristic ultrasonic testing method. 2. An ultrasonic probe that emits ultrasonic pulses of at least three different frequencies toward an object to be inspected simultaneously or with a time lag, and detects ultrasonic echoes reflected within the object; A transmitting/receiving device that transmits pulsed energy to the probe and receives the energy transmitted from the ultrasonic probe, and eliminates factors other than the ultrasonic attenuation coefficient from the intensity of the detected reflected echo of each frequency. an information processing device that performs arithmetic processing to quantitatively determine the ultrasonic characteristics of an object to be inspected; 3. The apparatus according to claim 2, wherein the ultrasonic probe is a plurality of ultrasonic transducers arranged on a rotating support and having transmission and reception characteristics that differ with respect to frequency. 4. The apparatus according to claim 2, wherein the ultrasonic probe is a plurality of ultrasonic transducers arranged on a linearly movable support having different transmission and reception characteristics with respect to frequency. 5. The apparatus according to claim 2, wherein the ultrasound probe is a fixed or movable broadband ultrasound transducer. 6. Claim 2, wherein the ultrasonic probes are a plurality of electronic sweep type ultrasonic probes that have different transmission and reception characteristics with respect to frequency and are arranged on a support that is capable of linear movement. equipment. 7. The apparatus according to claim 2, wherein the ultrasonic probe is an electronic sweep type ultrasonic probe using a broadband ultrasonic transducer.
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