DE1129321B

DE1129321B - Ultrasound examination device working according to the reflection principle

Info

Publication number: DE1129321B
Application number: DEV16666A
Authority: DE
Inventors: Werner Steglich
Original assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Current assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Priority date: 1959-06-09
Filing date: 1959-06-09
Publication date: 1962-05-10

Description

Nach dem Reflexionsprinzip arbeitendes Ultraschalluntersuchungsgerät Die Erfindung betrifft ein nach dem Reflexionsprinzip arbeitendes Ultraschall-Untersuchungsgerät für die Materialuntersuchung oder die medizinische Diagnostik, welches die Stärke der Reflexionen durch Helligkeitsunterschiede, beispielsweise auf einem Leuchtschirm, sichtbar macht und bei welchem mindestens eine Stufe des Empfangsverstärkers erst nach einer vorzugsweise einstellbaren Zeit für eine vorzugsweise einstellbare Zeit in Funktion tritt.Ultrasound examination device that works according to the reflection principle The invention relates to an ultrasound examination device which works according to the reflection principle for material analysis or medical diagnostics, which is the strength the reflections due to differences in brightness, for example on a fluorescent screen, makes visible and at which at least one stage of the receiving amplifier only after a preferably adjustable time for a preferably adjustable time comes into operation.

Solche Geräte sind so aufgebaut, daß ein zu untersuchendes Feld nacheinander elementweise abgetastet wird. Der besondere Vorteil einer solchen Ausführung besteht darin, daß es möglich ist, die Untersuchung auf eine vorher festgelegte Tiefenzone zu beschränken und Einflüsse, die aus anderen Zonen kommen, zu eliminieren. Such devices are constructed in such a way that one field to be examined is sequentially is scanned element by element. The particular advantage of such a design is there in that it is possible to carry out the examination to a predetermined depth zone to limit and to eliminate influences that come from other zones.

Bekannte Ultraschall-Untersuchungsgeräte, die nach dem Reflexionsprinzip arbeiten, strahlen einen Uitraschallsendeimpuls in das zu untersuchende Medium und zeigen die aufgetretenen Reflexionen auf einer Braunschen Röhre an. Da keine schnell ablaufende Abtastung vorliegt, können sämtliche auftretenden Reflexionen nacheinander aufgezeichnet werden. Auf der x-Achse der oszillographischen Darstellung wird die Zeit bzw. die Tiefe der Reflexionsstellen und auf der y-Achse die Stärke der Reflexionen dargestellt. Well-known ultrasound examination devices that work according to the reflection principle work, emit a ultrasonic transmission pulse into the medium to be examined and show the reflections that have occurred on a Braun tube. Since no quickly If the scanning is in progress, all reflections can occur one after the other to be recorded. On the x-axis of the oscillographic representation, the Time or the depth of the reflection points and the strength of the reflections on the y-axis shown.

Bei Anwendung des bekannten Abtastverfahren! werden sowohl die x-Achse als auch die y-Achse der Braunschen Röhre für die geometrische Darstellung des zu untersuchenden Feldes benötigt. Um bei diesem Verfahren ein Bild über die Reflexionsstellen des zu untersuchenden Mediums zu erhalten, muß die Stärke derselben durch Helligkeitsunterschiede auf dem Leuchtschirm dargestellt werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht insofe --weil alle Reflexionsstellen sichtbar gemacht werden und main des halb nicht feststellen kann, in welcher Tiefe die Reflexionsstelle liegt. When using the known scanning method! will be both the x-axis as well as the y-axis of the Braun tube for the geometric representation of the to field to be examined. To get a picture of the reflection points with this method To obtain the medium to be examined, the strength of the same must be determined by differences in brightness displayed on the luminescent screen. There is a disadvantage to this method insofar - because all points of reflection are made visible and therefore main not can determine the depth of the reflection point.

Bei einem weiteren bekannten Gerät sind Vorkehrungen getroffen, die es ermöglichen, nur Echos, die aus einer bestimmten Tiefenzone kommen, zu registrieren und anzuzeigen. Damit gelingt es, Fehlerstellen genau zu lokalisieren. Man ist mit solchen Geräten praktisch in der Lage, Schnittbilder von dem zu untersuchenden Medium anzufertigen. In another known device, precautions are taken that make it possible to only register echoes that come from a certain depth zone and display. This makes it possible to precisely localize faults. One is with such devices are practically able to produce cross-sectional images of the medium to be examined to make.

Ein solches Gerät kann z. B. so aufgebaut sein, daß der Empfangsverstärker oder mindestens eine Stufe von ihm im Ruhezustand gesperrt ist. Erst nach Ablauf einer einstellbaren, von dem Aussenden des Aussendeimpulses gerechneten Zeit wird er in Funktion gesetzt. Die Zeitdauer der Funktion kann wiederum einstellbar sein. Ist diese Zeit verstrichen, wird der Empfangsverstärker bis zum Aussenden eines neuen Impulses gesperrt. Dabei entspricht die Zeit der Verzögerung des Empfangsverstärkers einer bestimmten Tiefe der zu diagnostizierenden Zone, während die Zeitdauer der Funktion des Empfangsverstärkers der Stärke dieser Zone entspricht. Such a device can e.g. B. be constructed so that the receiving amplifier or at least one level of it is blocked in the idle state. Only after it has expired an adjustable time calculated from the transmission of the transmission pulse he put into operation. The duration of the function can again be adjustable. Once this time has elapsed, the receiving amplifier will continue to send out a blocked for a new impulse. The time corresponds to the delay of the receiving amplifier a certain depth of the zone to be diagnosed, during the duration of the Function of the receiving amplifier corresponds to the strength of this zone.

An Hand der Fig. 1 und 2 soll ein solches bekanntes Gerät im Prinzip erläutert werden: 1 ist der Impulsgenerator, der die Impulsfrequenz der Ultraschallsendeimpulse steuert. Mit 2 ist ein Hochfrequenzgenerator bezeichnet, der seine impulsmodulierten Signale über die Leitung 3 auf den nicht dargestellten elektroakustischen Wandler gibt. Von 4 kommt das Empfangssignal (Reflexion) auf den Empfangsverstärker 5. 6 ist das Sichtteil in Form einer Oszillographenröhre, während von 7 die Ablenkspannung für das Rohr kommt. 8 ist ein monostabiler echteckgenerator, dessen Impuls zeitlich mit der Aussendung des Ultraschallimpulses zusammenfällt. 1 and 2, such a known device is intended in principle To be explained: 1 is the pulse generator, which the pulse frequency of the ultrasonic transmission pulses controls. With a high frequency generator 2 is referred to, which its pulse modulated Signals via line 3 to the electroacoustic transducer, not shown gives. The received signal (reflection) comes from 4 to the receiving amplifier 5. 6 FIG. 7 is the viewing part in the form of an oscilloscope tube, while FIG. 7 is the deflection voltage for the pipe comes. 8 is a monostable real-corner generator, the pulse of which is temporal coincides with the emission of the ultrasonic pulse.

Die Dauer des Impulses des Rechteckgenerators von 8 ist einstellbar, und damit ist die Tiefe der zu diagnostizierenden Zone wählbar. Der zweite monostabile Rechteckgenerator ist mit 9 bezeichnet; dessen Impuls beginnt, wenn der des Rechteckgenerators 8 zu Ende ist. Auch diese Impulsdauer ist einstellbar und entspricht der Stärke der zu untersuchenden Zone. The duration of the pulse of the square wave generator of 8 is adjustable, and thus the depth of the zone to be diagnosed can be selected. The second monostable Square wave generator is denoted by 9; whose pulse begins when that of the square wave generator 8 is over. This pulse duration is also adjustable and corresponds to the strength the zone to be examined.

An Hand der Fig. 2 ist der zeitliche Ablauf der Funktion der Geräte dargestellt: Das Bild 2 a zeigt den Sendeimpuls, der zur Zeit t1 beginnt und zur Zeit t2 endet. The chronological sequence of the function of the devices is shown in FIG shown: Figure 2 a shows the transmission pulse that begins at time t1 and ends at Time t2 ends.

Das Bild 2 b zeigt den Impuls des monostabilen Rechteckgenerators 8, der ebenfalls zur Zeit tj beginnt, aber bis zur Zeit t3 andauert. Die Zeit t1 bis t3 ist einstellbar. Figure 2 b shows the pulse of the monostable square wave generator 8, which also begins at time tj, but lasts until time t3. The time t1 to t3 can be set.

Das Bild 2 c zeigt den Impuls des Rechteckgenerators 9, welcher zum Zeitpunkt t3 einsetzt und bis zum Zeitpunkt t4 andauert. Die Zeit t3 bis t4 ist ebenfalls einstellbar. The picture 2 c shows the pulse of the square wave generator 9, which for Time t3 begins and lasts until time t4. The time is t3 to t4 also adjustable.

Ein auf diesem Prinzip arbeitendes Gerät hat aber insofern Nachteile, da man aus der Stärke der Reflexionen nicht ohne weiteres einen Rückschluß auf die Größe der Fehlerstellen ziehen kann. Es ist z. B. die Stärke der Reflexion der zu untersuchenden Fehlerstelle nicht nur abhängig von dem Ausmaß dieser Fehlerstelle, sondern auch davon, ob zwischen ihr und dem Sender weitere Fehlerstellen liegen, die den Sendeimpuls schon teilweise reflektierten und damit seine Intensität verringerten. Auch ist die Stärke der Reflexionen von der Entfernung des Fehlers vom Sender abhängig, da ein Teil der vom Sender abgestrahlten Energie durch Absorption verlorengeht. A device that works on this principle has disadvantages insofar as because the strength of the reflections cannot be used to draw conclusions about the Size of the flaws can pull. It is Z. B. the strength of the reflection of the too investigating fault location not only dependent on the extent of this fault location, but also whether there are further faults between you and the transmitter, which already partially reflected the transmission pulse and thus reduced its intensity. The strength of the reflections also depends on the distance of the fault from the transmitter, because part of the energy emitted by the transmitter is lost through absorption.

Diese Nachteile der bekannten Geräte zu vermeiden, ist Aufgabe der Erfindung. It is the task of the to avoid these disadvantages of the known devices Invention.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem erfindungsgemäß ein Integrationsglied vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von den bis zum Beginn der Funktion des Empfangsverstärkers auftretenden Reflexionen den Verstärkungsgrad mindestens einer Stufe eines Empfangsverstärkers beeinflußt. Die Beeinflussung des Verstärkungsgrades erfolgt dabei derart, daß derselbe beim Auftreten von Reflexionen in der Zeit der Wirksamkeit des Integrationsgliedes so vergrößert wird, daß das Sichtteil die Fehlerstelle so anzeigt, als wären vor derselben keine Reflexionen erfolgt. This object is achieved by an integration element according to the invention is provided, which depends on the up to the beginning of the function of the Receiving amplifier reflections occurring the gain of at least one Level of a receiving amplifier influenced. Influencing the degree of gain takes place in such a way that the same when reflections occur in the time of Effectiveness of the integration member is increased so that the visible part is the point of failure indicates as if no reflections had occurred in front of it.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist noch ein weiterer Verstärker oder eine weitere Verstärkerstufe vor das Integrationsglied geschaltet, dessen Verstärkungsgrad in Abhängigkeit von der Zeit zwischen der Aussendung des Impulses und dem Beginn der Funktion des Empfangsverstärkers beeinflußbar ist. According to a further development of the invention, there is still another amplifier or another amplifier stage connected upstream of the integration element, its gain depending on the time between the transmission of the pulse and the start the function of the receiving amplifier can be influenced.

In Fig. 3 ist eine Ausführung gemäß der Erfindung im Prinzip gezeigt. Dabei tragen die Bauteile die gleiche Bezeichnung, wie in Fig. 1. Das zusätzlich vorgesehene Integrationsglied 10 arbeitet hier mit einem weiteren Verstärker 11 zusammen. Es integriert alle Impulse, die vor der Freigabe des Empfangsverstärkers 5 an das Empfangsteil gelangen. Das Integrationsglied 10 ist so lange wirksam wie der Rechteckimpuls des Rechteckgenerators 8 (tl bis ts). In Fig. 3 an embodiment according to the invention is shown in principle. The components have the same designation as in Fig. 1. The additional The integration element 10 provided here works with a further amplifier 11 together. It integrates all the impulses that were received before the receiving amplifier was released 5 to get to the receiver. The integration member 10 is effective as long as the square pulse of the square wave generator 8 (tl to ts).

Dann beginnt die Funktion des Gliedes von neuem.Then the function of the limb begins again.

In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Integration wird die Verstärkerstufe 11 nachgeregelt. In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung g zeigt. Hier ist vor die Verstärkerstufe 5 und 11 noch eine weitere Verstärkerstufe bzw. ein weiterer Verstärker 12 geschaltet. Dieser wird in seinem Verstärkungsgrad von der Zeitdauer beeinflußt, die zwischen der Aussendung des Impulses und dem Beginn der Funktion des Empfangsverstärkers liegt (tt bis t3).Depending on the result of this integration, the amplifier stage 11 readjusted. In Fig. 4, a further embodiment of the invention is g shows. Here is before the amplifier stage 5 and 11 another amplifier stage or a further amplifier 12 is connected. This will be in its degree of gain influenced by the length of time between the transmission of the pulse and the start the function of the receiving amplifier is (tt to t3).

Damit werden die Einflüsse der Absorption auf die Stärke der zu registrierenden Echos ausgeschaltet.Thus the influences of the absorption on the strength of the to be registered Echoes off.

Zur Verstärkungsregelung wird zweckmäßigerweise eine Regelspannung benutzt, die in Stufe 13 durch Integration des von Stufe 8 gelieferten Rechteckimpulses erfolgt. Dabei muß der Verstärkungsgrad von 12 sich exponentiell zu dieser Regelspannung erhöhen, um das infolge Absorption exponentielle Abklingen des Ukraschallimpulses auszugleichen.A control voltage is expediently used for gain control used in stage 13 by integrating the square-wave pulse supplied by stage 8 he follows. The gain of 12 must be exponential to this control voltage increase by the exponential decay of the ukrasound impulse due to absorption balance.

Die Integrationsstufe 10 ist hier nach der Verstärkerstufe 12 geschaltet, damit die Integrationsstufe alle Reflexionen ohne Einfluß der Absorption auf die Stärke der von der Integrationsstufe zu registrierenden Echos vermieden wird. The integration stage 10 is connected here after the amplifier stage 12, so that the integration stage all reflections without the influence of absorption on the Strength of the echoes to be registered by the integration stage is avoided.

Claims

PATENT'S CLAIMS: 1. Ultrasonic examination device working according to the Reilexionsprinzip for material analysis or medical diagnostics, which is the strength the reflections due to differences in brightness, for example on a fluorescent screen makes visible and with at least one stage of the receiving amplifier only after a preferably adjustable time for a preferably adjustable time in Function occurs, characterized in that an integration element is provided, which depends on the reception amplifier until the beginning of the function of the Emp occurring reflections the gain of at least one stage of the receiving amplifier influenced.

2. Ultrasonic examination device that works according to the principle of reflection according to claim 1, characterized in that an amplifier stage or a further Amplifier is connected upstream of the integration element, the gain of which is in Dependence on the time between the emission of the ultrasonic pulse and the The beginning of the function of the receiving amplifier can be influenced. ~~~~~~~~ Considered Printed publications: German Patent No. 864768; Austrian patent specification No. 194 165 British Patent Nos. 664360, 696 920, 808 274; U.S. Patents No. 2593 865, 2 770 966.