DE2811544B2

DE2811544B2 - Ultraschallsender/Empfänger

Info

Publication number: DE2811544B2
Application number: DE2811544A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Yokohama Iinuma (Japan)
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-03-16
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1980-01-31
Also published as: JPS6150621B2; DE2811544C3; FR2384269A1; DE2811544A1; US4234940A; JPS53114282A; FR2384269B1; GB1587893A

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsender/Empfänger, bestehend ais mehreren in einer geraden Linie nebeneinander angeordneten Ultraschall-Wandlerelementen, mehreren veränderbaren Verzögerungsschaltungen, um Treibersignalen der Ultraschall-Wandlerelemente vorbestimmte Verzögerungen zu erteilen oder den durch Ultraschall-Wandlerelemente aufgefangenen Ultraschallwellen Verzögerungen zu erteilen, und aus einer Abtaststeuerschaltung zur Steuerung der azimutalen Aussenderichtung oder azimutalen Empfangsrichtung des Ultraschallstrahls.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 17 118 ist ein Verfahren zur laufzeitabhängigen Regelung der Echoanzeige bei Ultraschallunterv.ichungen nach dem Impuls-Echoverfahren bekannt Dabei wird eine mit den Effektivwerten der auftretenden maximalen Echospannung verknüpfte Bezugsspannung erzeugt, die nach einer mit der Echolaufzeit verknüpften Zeitfunktion abnimmt und zusätzlich von einem vorhandenen Störuntergrund beeinflußt ist Diese Bezugsspannung wird als Regelspannung einem der Anzeigeeinrichtung vorgeordneten Verstärker für die ihm über ein Verzögerungsglied zugeleiteten Echosignale zugeführt, so daß der Anzeigeeinrichtung zugeführte Signale innerhalb des Dynamikbereiches der Anzeigeeinrichtung liegen, wobei maximale Echos laufzeitabhängig verstärkt, Echos, deren Intensität um vorgegebene, laufzeitabhängige Werte unter jeden vorhergehenden maximaler Echos liegen, unterdrückt und vorzugsweise ein auftretender Störuntergrund mit Ausnahme einer Anzeige der auftretenden Spannungsspitzen durch Zurückregelung der Anzeige unterdrückt wird.

Dieses bekannte Verfahren zielt also auf eine Verbesserung einer Echoanzeige bei Ultraschalluntersuchungen ab.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 66 128 ist eine Vorrichtung zum Untersuchen innerer Körperteile durch Ultraschallwellen mit einem längs der Oberfläche des Körperteils verschiebbarem Schallgeber und mit einem Empfänger für die Schallwellen, die sich im Körper nach Reflexion an der Oberfläche des zu untersuchenden Organs fortpflanzen bekannt. Der

Ultraschallgeber besteht aus einer Anzahl getrennter Quellen für Ultraschallschwingungen, die in einer flachen Ebene längs einer geraden oder einer gekrümmten Linie angeordnet sind und sich dazu eignen, nacheinander kurzzeitig Ultraschallwellen in engen, auf das zu untersuchende Körperorgan gerichteten Bündeln zu erzeugen, wobei in einer zur Ebene der Schallgeber senkrechten Welle eine Anzahl von Empfängern längs einer Linie angeordnet ist welche die Linie der Schallgeber schneidet Diese bekannte ι υ Vorrichtung umfaßt ein Steuerorgan, durch welches die Schallgeber in Reihenfolge betätigt werden können. Dieses Steuerorgan hat die Aufgabe, die Bewegungsgeschwindigkeit eines Wagens, der sämtliche Wandlerelemente trägt, zu regeln, so daß also mit Hilfe dieses Steuerorgans die azimutale Aussenderichtung oder azimutale Empfangsrichtung aller Wandlereiemente gleichzeitig geregelt wird.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 15 001 ist schließlich eine Vorrichtung zur Herzuntersuchung mittels Ultraschallwellen bekannt, bei welcher die Abmessungen des Herzens aus den Zeitpunkten hergeleitet werden, an denen Wandlereleme:te die vom Herzgebilde reflektierten Echosignale empfangen. Eine Ausführungsform dieser bekannten Vorrichtung enthält einen Programmgeber, der die Koordinatentransformation der Ablenksignale steuert und gleichzeitig die abwechselnde Erregung von Gruppen der Wandlerelemente steuert Die Koordinatentransformation wird zum Zwecke der Überlagerung von Ablenksignalen einer Kathodenstrahlröhre vorgenommen, wobei die Überlagerung bei solchen Echosignalen vorgenommen wird, die von einem gleichen Punkt des zu untersuchenden Organs stammen.

Wenn bei einer Ultraschallsende- und -empfangsvorrichtung vom elektronischen Abtasttyp Impulse mit Verzögerungszeiten entsprechend

(H-I)-sinfi», (h-2) — sine,...O

C C

(mit θ = Azimutwinkel in Radianten [RAD] eines Ultraschallstrahls, d = Mittenabstand zwischen benachbarten Wandlerelementen, c = Schallgeschwindigkeit [1500 m/s] im Medium, η = Zahl der Wandlerelemente) 4 > an eine Anzahl von Wandlerelementen angelegt werden, die eine Wandlerelementi ;ihe oder -batterie bilden, richten sich die Wellenfronten der von den betreffenden Wandlerelementen erzeugten Ultraschallimpulse auf einer geraden Linie A —A 1 gemäß F i g. 1 w aus, so daß ein Ultr.-schallstrahl oder -bündel in Richtung θ übertragen wird.

Beim Empfang kommen die von den Zielflächen in Richtung der Sendeimpulse zurücklaufenden Echos zu verschiedenen Zeiten an den Wandlerelementen an. v, Dies macht eine Verzögerung der Empfangssignale nötig, damit die effektive Ausrichtung oder Anordnung der Wandlerelementreihe beim Empfang der Anordnung beim Aussenden entspricht.

Wenn daher die von den jeweiligen Wandlerelemen- «) ten empfangenen Echosignale durch einen Summierverstärker in Phase summiert werden, nachdem sie einer Zeitverzögerung entsprechend derjenigen bei den ausgesandten Impulsen unterworfen worden sind, können die in der Richtung θ empfangenen akustischen _h-> Wellen als starkes Signal oder als summiertes Echosignal aus einer gewünschten azimutalen Richtung oder Orientierung abgriffen werden. Dieses Signal wird durch einen Verstärker verstärkt, durch eine Signalverarbeitungs- bzw. -prozessorschaltung verarbeitet und durch eine Anzeigevorrichtung wiedergegeben.

Bei der Segmentabtastung werden die Größen der an jedes Wandlerelement angelegten relativen Verzögerungszeiten sequentiell variiert, um die Abtastung durch Änderung der azimutalen Richtung θ der Übertragung oder des Empfangs des Ultraschallstrahls durchzuführen.

Bei der Segmentabtastung ist es daher wesentlich, jedes Wandlerelement einer Verzögerungszeit der richtigen Größe zu unterwerfen.

Zur Änderung der Azimutrichtung des Ultraschall-Strahls muß die Verzögerungsschaltung die Zeitverzögerung in den einzelnen Wandlerelementen ändern bzw. variieren. Da zudem das Echosignal die variable Verzögerungsschaltung als elektrisches Analogsignal durchläuft muß diese Schaltung eine analoge Verzögerungsschaltung sein. Als Beispiel für eine Verzögerungskette, die diese Bedingung erfüllt sr" eine LC-Verzögerungskette genannt

Es wurde daher versuchsweise eine angezapfte bzw. mit Abgriff versehene LC-Verzögerungskette verwendet doch ist der Fehler in der Verzögerungszeit bei einer solchen Verzögerungskette so groß, daß diese in der Praxis nicht brauchbar ist Wenn die angezapfte LC-Verzögerungskette so ausgelegt wird, daß sie aufgrund einer Verkleinerung des Fehlers eine genaue Verzögerungszeit gewährleistet wird sie außerordentlich sperrig und sehr teuer.

Wenn die Verzögerungszeit genau eingestellt ist, wird der Frequenzgang unregelmäßig, während der Verzögerungszeitfehler groß wird, wenn der Frequenzgang zu flach gestaltet wird.

Beispielsweise sei angenommen, daß der Abstand zwischen benachbarten Wandlerelementen £/=0,5 mm, die Zahl der Wandlerelemente /7=32, der azimutale Winkel des Ultraschallstrahls θ = 0,5-40° und die Verzögerungszeit zwischen den Wandlerelementen 3 ns bei 6,6 μβ betragen. Das Verhältnis zwischen der kle'nsten und der größten Verzögerungszeit beträgt daher 2000. Da die Verzögerungszeit in einem Bereich dieser Breite liegt, wird sie als Quanten-Vcrzögerungszeit angegeben. Das Verfahren der Quantelung der Verzögerung wird speziell auf dem Gebiet der Radargeräte angewandt, insbesondere bei einem Phasenreihenantennensystem od. dgl. Genau genommen ist im Fall der Antenne das Quantenziel nicht die Verzögerung, sondern die Phase, was dem Fachmann bekannt sein dürfte. Die Quantelung bei einer Antenne der angegebenen Art ist von Skolnik in »Radar Handbook«, herausg. von McGraw-Hill Inc., 1970, S. 11 -35 und 11 -43, im einzelnen beschrieben.

Wenn die Quanten-Verzögerungszeit als τ ausgedrückt wird, können alle erforderlichen Vcrzögerungszeiten gequantelt und mit Näherungswerten austauschbar sein, die ganzzahlige Vielfache von r darstellen. Die Quanten-Verzögerungszeit r sollte weniger als Vi ο bis '/20 der Periode T, (Reziprokwert der Frequenz /b) des Ultraschallimpulses betragen. Infolgedessen muß der Absolutfehler der Verzögerungszeit bei der Verzögerungsschaltung kleiner sein als 7J/10- Γο/20.

Wenn beispielsweise die Frequenz des Ultraschallimpulses gleich Z₀ = 2,5 MHz ist und der Absolutfehler der Verzögerungszeit /yi6 entspricht, so beträgt die Periode 7Ό=»400 ns, so daß weniger als 7i/16 = 25 ns für den Fehler der Verzögeruneszeit erforderlich sind.

28 Π 544

Ausgedrückt als relativer Fehler, ergibt sich die zulässige Fehlerzeit zu

T) ns

,^-x 100 = 0,38%.
6000ns

Die Relativfehlergenauigkeit einer handelsüblichen LC-Verzögerungskette zur Gewährleistung einer Verzögerungszeit in der Größenordnung von einigen Mikrosekunden beträgt normalerweise etwa ± 2% - ± 5%. Bei dieser Genauigkeit ist der Fehler der Verzögerungszeit iomit so groB, daß die Gewinnung tomographischer Bilder hoher Güte aufgrund der Fehler in der azimutalen Richtung der Übertragung oder des Empfangs des Ultraschallstrahls und auch aufgrund der großen Nebenkeule schwierig ist, welche die Übertragung oder den Empfang des Ultraschall-QirahU in vom H5HJⁿt5trhh! abweichendem Richi'jn**£n angibt.

Im Fall des Ultraschallempfängers mit Verzögerungsschaltungen, die angezapfte LC-Verzögerungsketten umfassen, wurde bereits vorgeschlagen, eine Anzahl von Verzögerungsschaltungen gemäß F i g. 2 in Kaskade zu schalten, um ein reflektiertes Mischsignal zu erhalten.

In diesem Zusammenhang sei auf die Arbeit »Receiving System of Electronic Sector Scanning System«, hinterlegt bei der Japan Ultrasound Medical Society, Mai 1976, verwiesen.

Bei diesem System werden von Wandlerelementen Γι, Τ2... T_n empfangene, reflektierte akustische Wellen summiert, indem sie durch Verzögerungsschaltungen D\, D₂ ... D_n und Summierverstärker SA_U SA₂ ... SA_n geleitet werden, und dann gemäß Fig. 2 nach Helligkeitsmodulation über einen Verstärker 12 und eine Signalprozessorschaltung 13 an einer Anzeigevorrichtung 14 angezeigt bzw. wiedergegeben. Bei dieser Vorrichtung werden die Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen Di, D₂ ... D_n ι jeweils gleich eingestellt, so daß ein Ultraschallstrahl in Richtung θ (Ultraschali-Azimutrichtung) erhalten wird.

Da der azimutale Winkel bzw. Azimutwinkel θ variiert, variieren die Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen D], D₂... D„_i zur Durchführung der Abtastung.

Bei dieser Vorrichtung ist es schwierig, die Absolutwerte oder -größen der Verzögerungszeiten· genau abzugleichen.

Aus diesem Grund kann die Azimutrichtung beim Empfang von der richtigen Richtung der Zielfläche verschieden sein.

Wenn daher bei dieser Vorrichtung verschiedene Verzögerungsschaltungen für Übertragung und Empfang der akustischen Welle verwendet werden, weichen die Azimutrichtungen bei Übertragung und Empfang häufig voneinander ab, wodurch die Strahlbreite beträchtlich vergrößert wird. Obgleich in F i g. 2 nicht dargestellt, ist es dabei nötig, Pufferverstärker zwischen benachbarte Verzögerungsschaltungen zu schalten. Da solche Verstärker zusätzliche Zeitverzögerungen einführen, müssen weitere Korrektur-Verzögerungsschaltungen zwischen die Wandlerelemente 7Ί, Ti... T_n und die Summierverstärker SAu SA?... SA_n zum Kompensieren dieser Verzögerungszeiten eingeschaltet werden, so daß zahlreiche Schaltkreise nötig sind. Da zudem zahlreiche Verzögerungsschaitungen, etwa !6 oder 32 Schaltungen, in Kaskade geschaltet sind, wird der Frequenzgang der Verzögerungsschaltungen D_u D₂...

/Λ_ ι erheblich verschlechtert, so daß die Erzielung einer flachen Frequenzgangkurve unmöglich wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den Ultraschallsender/Empfänger der eingangs definierten Art insbesondere hinsichtlich der Genauigkeit der Verzögerungszeiten und damit hinsichtlich der Genauigkeit und der Zielanpeilung der Steuerungsmöglichkeiten zu verbessern.

Ausgehend von dem Ultraschallsender/Empfänger der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die veränderbaren Verzögerungsschaltungen jeweils angezapfte Verzögerungskreise und eine Speichereinrichtung aufweisen, um die Anzapfstelle des jeweils angezapften Verzögerungskreises durch Speicherung zu fixieren, wobei die Speicherinhalte der Speichereinrichtung in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Abtaststeuerschaltung auslesbar sind, derart, daß die Auswahl einer

sprechend jeder Position der ausgelesenen Speicherinhalte möglich ist.

Durch die Erfindung wird also ein Ultraschallsender/ Empfänger geschaffen, bei welchem veränderbare Verzögerungsschaltungen zur Anwendung gelangen, wobei durch Umschalten von Steuerklemmen der Verzögerungsleitungen die Anzapfungen ausgewählt weiden. In dem Speicher entspricht jede Adresse den Azin\>twinkeln des Empfangs des Ultraschallstrahls und die Informationen bezüglich der Verbindung zwischen den Übertragungsschaltern und den Steuerklemmen der Verzögerungsleitungen werden in der Speichereinrichtung gespeichert, während di'rch das Ausgangssignal der Abtaststeuerschaltung die Informationen aus der Speichereinrichtung ausgelesen und an die Übertragungsschalter angelegt werden, so daß die Verzögerungsschaltungen für die Wandlerelemente genügend genaue Verzögerungszeiten liefern, um die vorbestimmten Azimutrichtungen beim Senden oder beim Empfangen des Ultraschallstrahls zu erhalten.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 9.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der elektronischen Segmentabtastung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer bisherigen Segmentabtastung-Ultraschalldiagnosevorrichtung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsfr. τη der Erfindung in Anwendung auf eine Ultraschalldiagnosevorrichtung,

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer Sender- und Empfänger-Wellensteuerschaltung,

F i g. 5a bis 5f Zeitdiagramme für die Sender- und Empfänger-Wellensteuerschaltung,

Fig.6 ein Blockschaltbild einer Abtaststeuerschaltung,

F i g. 7 ein Schaltbild eines Teils der Schaltung nach Fig. 3,

F i g. 8a eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Ablenkwir.kel θ des Ultraschallstrahls und den Adressen einer Speichervorrichtung entsprechend dem Ablenkwinkel Θ,

Fig.Sb eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Ablenkwinkel θ und der Verzögerungszeit der einzelnen Wandlerelemente,

F i g. 9 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Art der Speicher der Kombinationen von Anzapfungen angezapfter Verzögerungsleitungen in einer Festwertspeichervorrichtung und

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Im folgenden ist eine Ultraschallsender- und -empfän^rvorrichtung zur Verwendung bei einer Ultraschalldiagnosevorrichtung beschrieben.

Gemäß Fig.3 sind 32 Wandlerelemente TR_x-TR_n für die Übertragung von Ultraschallimpulsen und zum Empfang von reflektierten Ultraschallwellen in einer Linie bzw. Reihe angeordnet. Obgleich nicht dargestellt, sind die einzelnen Wandlerelemente über Leitungen mit den Ausgangsklemmen von Treiberimpulsgeneratoren DP\ — DPn sowie mit den Eingangsklemmen von Begrenzern L\ — Ln verbunden. Die Ausgangsklemmen dieser Begrenzer L_x — Ln sind dabei an die Eingangs- Empfänger-Wellensteuerschaltung 36 anhand der F i g. 5a bis 5f naher beschrieben.

Wenn das vom Bezugssignalgenerator 31 erzeugte Ausgangssignal gemäß Fig.5a den hohen Pegel annimmt, geht das Ausgangssignal des Multivibrators 41 gemäß F i g. 5b auf den hohen Pegel über, während der obere Kontakt I des Analogschalters S\ gemäß F i g. 5e in den Einschaltzustand übergeht, so daß der Analogschalter S\ auf den oberen Kontakt I umschaltet. Das

ίο Ausgangssignal des Umsetzers 45 geht dagegen gemäß Fig.5f auf den niedrigen Pegel über, so daß der Analogschalter SW_x auf den unteren Kontakt Il umgeschaltet wird. Infolgedessen liefert der Treiberimpulsgenerator DPt einen Impuls der Art gemäß F i g. 5c.

Wenn ein Empfangswellensignal gemäß F i g. 5d an den Vorverstärker PAi angelegt wird, geht das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 41 auf den niedrigen Pegel über, während das Ausgangssignal des

i Ct-IICIIUCII

PA\ - PAn angeschlossen. Die Ausgangsklemmen dieser Vorverstärker PA\ — PAn, die Ausgangsklemme eines Bezugssignalgenerators 31 und die Eingangsklemmen von Verzögerungsschaltungen DC_x — DCn sind mit jeweils zugeordneten Analogschaltern S_x-Sn einer Schaltergruppe 35 verbunden. In Abhängigkeit von einem von einer Sender- und Empfänger-Wellensteuerschaltung 36 gelieferten Steuersignal werden die einzelnen variablen bzw. regelbaren Verzögerungsschaltungen DCi — DCyi mit Bezugsimpulsen von einem Bezugssignalgenerator 31 oder mit reflektierten Ultraschc .'signalen beaufschlagt, welche durch Vorverstärker PA_x - PAy₁ hindurchgelaufen sind. Die Analogschalter SW_x-SWn der Schaltergruppe 37 werden durch das Ausgangssignal der Wellensteuerschaltung 36 gesteuert, um im Gleichlauf bzw. Takt mit den Schaltern S_x — Sn der Schaltergruppe 35 umgeschaltet zu werden. Wenn daher die Eingangsklemmen der Verzögerungsschaltungen DC_x — DC_n mit der Ausgangsklemme des Bezugssignalgenerators 31 verbunden sind, werden ihre Ausgangsklemmen auf die Eingangsklemmen von Treiberimpulsgeneratoren DP_x — DPn umgeschaltet, während dann, wenn die Eingangsklemmen der Verzögerungsschaltungen DCi — DC32 mit den Ausgangsklemmen der jeweiligen Vorverstärker PA_x- PAn verbunden sind, die Ausgangsklemmen dieser Verzögerungsschaltungen DC_x-DCn über Widerstände R_x — Rn mit der Eingangsklemme eines Verstärkers 32 verbunden werden.

Im folgenden ist die Beziehung zwischen der Senderund Empfänger-Wellensteuerschaltung 36 und den Schaltergruppen 35 und 37 erläutert. Gemäß F i g. 4 ist insbesondere eine Ausgangsklemme des Bezugssignalgenerators 31 mit der Eingangskiemine eines monostabilen Multivibrators 41 verbunden, während seine andere Ausgangsklemme an den Analogschalter Si der Schaltergruppe 35 angeschlossen ist Die Ausgangsklemme des monostabilen Multivibrators 41 ist mit der Steuerklemme des Analogschalters S_x verbunden. Die Ausgangsklemme des monostabilen Multivibrators 41 ist über einen Umsetzer 45 mit der Steuerklemme eines Analogschalters 5Wi der Schaltergruppe 37 verbunden. Weiterhin sind die Sammelklemmen der Analogschalter Sj und 5IVi an die Verzögerungsschaltung DC_x angeschlossen.

Nach der Erläuterung der Ausbildung der Wellensteuerschaitung 36, der Anaiogschalter Si—S32 sowie der Schalter SW_x-SW_n der Schaltergruppen 35 bzw. 37 ist im folgenden die Arbeitsweise der Sender- und

UClI I1UIIC1I TCgCI Ollllllllllll. IIIIUJgCUCS3CII

2ü werden der Analogschalter Si auf den unteren Kontakt II und der Analogschalter 5 W_x auf den oberen Kontakt I umgelegt

Die empfangenen Ultraschallsignale werden durch die Widerstandskreise (R_x, Ri ... R₁J summiert bzw. addiert, durch den Verstärker 32 verstärkt und dann von der Signalprozessorschaltung 33 abgegriffen. Aufbau und Arbeitsweise der Signalprozessorschaltung 33 sind von P. N. T. Wells in »Physical Principle of Ultrasonic Diagnosis«, Academic Press (1969), S. 108, Fig. 4 und 12, im einzelnen beschrieben.

Das durch die Signalprozessorschaltung 33 verarbeitete Signal wird auf der Anzeigevorrichtung 34 wiedergegeben. Die Betriebszeit der Wellensteuerschaltung 36, der Abtaststeuerschaltung 38, der Signalprozessorschaltung 33 und der Anzeigevorrichtung 34 wird durch das von der Bezugssignalgeneratorschaltung 31 erzeugte Signal gesteuert. Die durch die Verzögerungsschaltungen DCi - DC32 gewährleisteten Verzögerungszeiten für die Eingangssignale werden durch die Abtaststeuerschaltung 38 gesteuert, die in ihrer einfachsten Form gemäß F i g. 6 durch Binärzähler 61 und 62 gebildet wird.

Beim Aussenden von akustischen Wellen und Empfangen der Echosignale von 256 verschiedenen Azimutrichtungen besteht die einfachste Konstruktion aus zwei Binärzählern 61 und 62, die jeweils vier in Reihe geschaltete Bits enthalten und deren Ausgänge an 8-Bit-Eingangsklemmen r_x— /fc eines Festwertspeichers 63 angelegt sind. Wenn ein vom Bezugssignalgenerator

so 31 erzeugter Frequenzimpuls an die Binärzähler 61 und 62 angelegt wird, zählen diese nacheinander bzw. einzeln hoch, um Wiederholungen der Codes 00000000, 00000001, 00000010 ... 11111111 als die Adressen des Festwertspeichers 63 zu bezeichnen, wodurch 256

Abtastzeilen bezeichnet bzw. festgelegt werden. Für die

4-Bit-Binärzähler 61 und 62 eignet sich der von der

Firma Texas Instrument Co. unter der Bezeichnung SN 74 193 vertriebene Binärzähler. Im folgenden ist die Art der Einstellung der

Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen DCi — DC32 durch das Ausgangssignal der Abtaststeuerschaltung 38 anhand von Fig.7 unter beispielhafter Bezugnahme auf eine Verzögemngsschaltung DCi für einen Kanal erläutert

Gemäß F i g. 7 weist die Verzögerungsschaltung DCi eine erste und eine zweite angezapfte bzw. mit Abgriff versehene LC-Verzögerungsleitung mit 16 Ausgangsabgriffen, zwei identische Obertragungs- bzw. Umschalter

73 und 74 mit jeweils 16 Eingangsklemmen, die an die 16 Ausgangsklemmen der Verzögerungsleitung angeschlossen sind und einer Ausgangsklemme, einen Festwertspeicher 63, der mit vier Steuereingangsklemmen /41-A4 und B\-Ba der Umschalter 73 bzw. 74 verbunden ist sowie einen zwischen die Ausgangsklemme des ersten Umschalters 73 und den Eingang der zweiten angezapften LC-Verzögerungsleitung 72 eingeschalteten Puiferverstärker 75 auf. In der Praxis sind die durch die strichpunktierten Linien umrissenen Schaltkreiselemente tatsächlich auf derselben gedruckten Schaltungsplatte ausgebildet.

Die erste LC-Verzögerungsleitung 71 besitzt zwischen den Anzapfungen eine Verzögerungszeit von 25 ns, so daß ihre Verzögerungszeit durch Betätigung des ersten Übertragungs- bzw. Umschalters 73 in einem Bereich von 0—75 ns variiert werden kann und ihr Fehler ± 10 ns für die maximale Verzögerungszeit von 375 ns beträgt Der relative Fehler in der Verzögerungszeii beträgt ±2,7%, und eine Verzögerungsleitung niii einer solchen Genauigkeit läßt sich ohne weiteres herstellen.

Die zweite angezapfte LC-Verzögerungsleitung 72 besitzt zwischen ihren Abgriffen bzw. Anzapfungen eine Verzögerungszeit von 380 ns, was praktisch der maximalen Verzögerungszeit der ersten LC-Verzögerungsleitung 71 entspricht Der Fehler in der Verzögerungszeit zwischen den Anzapfungen der Verzögerungsleitung 72 beträgt etwa ± 10 ns, und er ist in einem Bereich von 0-5,7 us variabel. Die Verzögerungsleitung 72 besitzt für die längste Verzögerungszeit von 5,7us einen Fehler von ±150ns, d.h. einen relativen Fehler von ±2,6%. Eine derartige Verzögerungsleitung läßt sich ebenfalls leicht herstellen.

Das Umschalten der jeweiligen Schalter Ci — Ci6 und D\ — D_]6 (entsprechend den Ausgangsanzapfungen der Verzögerungsleitung) der Umschalter 73 und 74 wird durch ein Binärsignal gesteuert, das vom Festwertspeicher 63 den Steuereingangsklemmen A\— A* und Si-B₁ zugeführt wird.

Der Inhalt dieser Speichervorrichtung wird wie folgt eingeschrieben:

Die optimalen Ve.iögerungszeiten werden nach einer Gleichung entsprechend den jeweiligen Azimutwinkeln der Übertragung und des Empfangs des Ultraschallstrahls vorherbestimmt, und die jeweiligen Adressen des Festwertspeichers werden so ausgelegt daß sie den betreffenden speziellen Winkeln der Richtungen bei der Übertragung und beim Empfang der akustischen Welle entsprechen. Eine Steuerinformation wird in die Festwertspeichervorrichtung eingeschrieben, wodurch die beiden Umschalter 73 und 74 derart gesteuert werden, daß die erste und die zweite LC-Verzögerungsleitung 71 bzw. 72 jeweils eine Verzögerungszeit liefert, die möglichst dicht an der optimalen Verzögerungszeit liegt

Obgleich in den unmittelbar vorangehenden Ausführungen nur auf die Verzögerungsschaltung DCi Bezug genommen wurde, gut dasselbe auch für die anderen Verzögerungsschaltungen DG - DC₃₂.

Da die Verzögerungszeiten zwischen den Anzapfungen der angezapften Verzögerungsleitungen 71 und 72, wie erwähnt, Fehler besitzen, die von den verwendeten Verzögerungsleitungen abhängen, kann der Inhalt des Festwertspeichers 63 desselben Kanals je nach der verwendeten LC-Verzögerungsleitung verschieden sein.

Bei der dargestellten Vorrichtung, bei welcher der

Ultraschall in 256 verschiedenen Richtungen θ ausgesandt und errofangen wird, legt beispielsweise die Abtaststeuerschaltung 38 an den Festwertspeicher 63 der betreffenden Verzögerungsschaltungen DCi - DC₃₂ ein aus acht Bits bestehendes Binärsignal entsprechend

den jeweiligen Winkeln von Θ128 Θιμ (insgesamt 256

Winkel) an. Jeder Festwertspeicher liefert die Steuereingangssignale, die in den betreffenden Adressen gespeichert, an die Steuereingangsklemmen des ersten und des zweiten Umschalters 73 bzw. 74, wodurch die Verzögerungsschaltungen DCx-DC_n so angesteuert werden, daß Verzögerungszeiten gewährleistet werden, die am dichtesten an der richtigen Verzögerungszeit liegen, welche für die Übertragung und den Empfang der Ultraschallwelle in den bezeichneten Richtungen erforderlich ist.

Wenn beispielsweise ein Ultraschallstrahl gen.iß F i g. 8a von einer Reihe oder Batterie von Wandlere!ementen TR\ — TRn in Richtung Θιμ ausgesandt wird und

/0 die WciicricrfipiängSnCniwiriiüiig in dieser ucif ciicriucü Richtung liegt (im folgenden als »Ablenkung in Richtung von Θ128« bezeichnet), liefert die Abtaststeuerschaltung 38 ein Ausgangssignal 00000000. Zu diesem Zeitpunkt wird in dieser Adresse des Festwertspeichers 63 ein Steuersignal gespeichert das einen bestimmten der beiden Umschalter 73 und 74 angibt bzw. darstellt, welcher die Verzögerungszeit liefert die am dichtesten an der zu diesem Zeitpunkt erforderlichen Verzögerungszeit liegt

jo Wenn die Ablenkung gemäß F i g. 8b in Richtung θ₎₂8 erfolgt, ist die am Wandlerelement TR^ wirksame Verzögerungszeit am größten. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Festwertspeicher 63 der Verzögerungsschaltung DCi ein Steuersignal, welches selektiv die

J5 Schalter Ge und D^ der beiden Umschalter 73 und 74 anschaltet

Da jedoch die beiden angezapften LC-Verzögerungsleitungen 71 und 72 die vorstehend genannten Fehlergrößen besitzen, ist es nicht immer sicher, daß die Verzögerungsleitungen 71 und 72 der Verzögerungsschaltung DCi beim Umschalten der Stellungen der Schalter Q6 und Die die Verzögerungszeitrn liefern, die am dichtesten an der optimalen Verzögerungszeit liegen.

Da die beiden Verzögerungsleitungen 71 und 72, wie beschrieben, Verzögerungszeitfehler von weniger als ± 150 ns besitzen, ist es nötig, Zeiten zu bemessen bzw. zu bestimmen, wenn die Schalterklemmen der Umschalter 73 und 74 mit den Anzapfungen der Verzögerungs- leitungen 71 und 72 verbunden sind, um in den den betreffenden Winkeln entsprechenden Adressen des Festwertspeichers Kombinationen der Anzapfungen der Analogschalter zu speichern, welche Verzögerungszeiten liefern, die am dichtesten an den für die

ss betreffenden Winkelrichtungen erforderlichen Verzögerungszeiten liegen.

Wenn zur Segmentabtastung eine elektronische Fokussierung (vgL US-PS 39 14 683) hinzugefügt wird, entspricht die erforderliche Verzögerungszeit der durch die strichpunktierte Linie in Azimutrichtung Θ128 gemäß F i g. 8b dargestellten Größe. Obgleich durch elektronische Fokussierung bewirkte Verzögerungszeiten allgemein zur elektronischen Abtastung hinzugefügt werden, ist im folgenden nur die Verzögerungszeit zur

Gewährleistung der Richtwirkung näher beschrieben.

Wenn eine Verzögerungsschaltung mit einer Kombination aus dem den erwähnten Inhalt speichernden Festwertspeicher 63, der angezapften LC-Verzöge-

rungsleitung und dem Umschalter für die Verzögerungsschaltung DC] verwendet wird, werden die erforderlichen Verzögerungszeiten mit ausreichend hoher Genauigkeit in bezug auf die Adressen des Festwertspeichers 63 geboten, und zwar unabhängig von einer mangelhaften Genauigkeit der LC-Verzögerungsleitung selbst

Die zu wählende Schalterklemmenzahl der Übertragungs- bzw. Umschalter wird auf die im folgenden beschriebene Weise im Festwertspeicher 63 gespeichert

Gemäß Fig. 9 sind Verzögerungsschaltungen DCi — DCn, ähnliche Schaltkreiselemente, ein Impulsgenerator 91, ein Zählerkreis I (92), ein Zählerkreis U (93) und '!in Oszillograph 94 vorgesehen. Die Adressen des Festwertspeichers 100 werden (jeweils) durch acht Bits gebildet, und seine Ausgänge bestehen aus (jeweils) 10 Bits.

Das Umschalten der 32 Schaltklemmen der Übertra-

1 I Λ

WIIU UUI

Eingangssignale von fünf Bits gesteuert Zwischen dem ersten Umschalter 96 und die angezapfte Verzögerungsleitung 99 ist ein Pufferverstärker 95 eingeschaltet.

Die beiden angezapften Verzögerungsleitungen 98 und 99 sind jeweils mit 32 Anzapfungen bzw. Abgriffen versehen. Die Verzögerungszeit zwischen den Anzapfungen der ersten Verzögerungsleitung 98 beträgt 6,25 ns, während die zweite Verzögerungsleitung 99 eine solche von 200 ns besitzt Die Verzögerungszeit dieser Verzögerungsleitung isf außerdem mit praktisch keinem Fehler behaftet Für den vorgesehenen Zweck können Oberflächenwellen-Verzögerungsleitungen verwendet werden.

Die erforderlichen, mit ausreichend hoher Genauigkeit durch die beiden Verzögerungsleitungen 98 und 99 gelieferten Verzögerungszeiten werden am Oszillographen 94 dargestellt bzw. wiedergegeben. Die Anzapfungen der beiden angezapften LC-Verzögerungsleitungen 71 und 72 werden dabei so gewählt daß sie Verzögerungszeiten derselben Größe liefern.

Ein Impulsgenerator 91 liefert eine Impulsreihe mit einer Wiederholungsfrequenz von beispielsweise 1 kHz. Der erste Zählerkreis 92 umfaßt acht Bits, und sein Inhalt wird durch einen von Hand betätigbaren Schalter jeweils um einen Schritt fortgeschaltet um die Adressen der Festwertspeicher 100 und 63 zu bezeichnen bzw. zu wählen. Der Festwertspeicher 100 speichert die Adresse einer Schalterklemme, d^;e eine Verzögerungszeit liefert, weiche der von jeder Adresse geforderten Verzögerungszeit am besten entspricht

Zunächst setzt der erste Zählerkreis I (92) die Adresse des Festwertspeichers 100 auf 00000001. Zu diesem Zeitpunkt gehen die Klemmen der Übertragungs- bzw. Umschalter 96 und 97, die durch den Ausgang des Festwertspeichers entsprechend dieser Adresse 00000000 gesteuert werden, auf den Einschaltzustand über.

Der vom Impulsgenerator 91 erzeugte Impuls wird durch die Verzögerungsleitungen 98 und 99 um die richtige Verzögerungszeit verzögert und am Oszillographen 94 dargestellt

Sodann wird die Zahl der Zählungen des Zählers II (93) von Hand so eingestellt daß der am Oszillographen über die Verzögerungsleitungen 71 und 72 angezeigte Impuls dem über die Verzögerungsleitungen 98 und 99 gelieferten Impuls überlagert ist worauf die Zählung dieses Zählerkreises 93 dann, wenn diese Impulse koinzidieren, in einer Adresse des Festwertspeichers 63 gespeichert wird. Anschließend wird der Schalter d.s Zählerkreises I (92) zur Bezeichnung der nächsten Adresse 00000001 der Festwertspeicher 100 und 63 betätigt Auf dieselbe Weise werden passende Größen

^r> in den Festwertspeicher 63 eingeschrieben. Die Speichervorrichtung, in welche passende Größen bzw. Werte für die zu diesem Zeitpunkt verwendeten Verzögerungsleitungen 71 und 72 an den 256 eingeschrieben sind, wird in der Vorrichtung gemäß F i g. 3

in zusammen mit den Übertragungs- bzw. Umschaltern 7λ und 74 sowie den zu diesem Zeitpunkt benutzten Verzögerungsleitungen 71 und 72 verwendet. Der beschriebene Vorgang wird mit einer Häufigkeit entsprechend der Zahl der Verzögerungsschaltungen,

ι: d.h. 32mal, wiederholt, und die Festwertspeicher, welche die Informationen in ihren Adressen speichern, werden an die Verzögerungsschaltungen angeschaltet bzw. angekoppelt.

Neben den vorstehend beschriebenen Möglichkeiten

2ίϊ 6«f ι CS nOCii VCrSCiiiCuCfiS £i««jSrS » £Γ·ϋ,ΪΓ£ΓΪ ΐΙ!ΓΓΐ Einschreiben entsprechender Größen bzw. Werte in den Festwertspeicher 63, in den beispielsweise die durch Messung der Verzögerungszeit zwischen den einzelnen Anzapfungen (32 Daten für jeden Kanal) der angezapf-

r> ten LC-Verzögeningsleitungen 71 und 72 erhaltenen

Daten durch einen Rechner ausgewertet werden und

das Ausgangssignal des Rechners unmittelbar in den

Festwertspeicher 63 eingeschrieben wird. Die in den F i g. 3 und 7 dargestellte Ausführungsform

ίο arbeitet wie folgt:

Das Ausgangssignal der Sende- und Empfangs-WeI-lensteuerschaltung 36 steuert die Schalter der Schaltergruppe 35 in der Weise an, daß sie auf ihre oberen Kontakte umgelegt werden, während die Schalter der

r> Schaltergruppe 37 zum Umschalten auf die unteren Kontakte angesteuert werden.

Die Abtaststeuerschaltung 38 erzeugt ein aus acht Bits bestehendes Signal entsprechend dem Ultraschall-Azimutwinkel Θ128, und jeder Festwertspeicher 63 der einzelnen Verzögerungs^rchaltungen DC. —DCn bezeichnet dieselbe Adresse 00000000. Das Ausgangssignal vom Festwertspeicher 63 bezeichnet eine Schalterkombination, die für die Verzögerungszeit am besten geeignet ist welche den betreffenden Wandlerelemen-

■r> ten TRi-TRi₂ für den ersten und den zweiten Umschalter 73 bzw. 74 aufgeprägt wird. Die bezeichneten Klemmen der Übertragungs- bzw. Umschalter 73 und 74 gehen auf den Einschaltzustand über, so daß der vom Bezugssignalgenerator erzeugte Impuls an die Treiberimpulsgeneratoren DP. —DPn angelegt wird und mit geeigneter Verzögerungszeit durch die Verzögerungsschaltungen DCi - DC32 hindurchläuft so daß die Wandierelemente 77?i - TR₃₂ durch den von den Treiberimpulsgeneratoren DP\ — DPn erzeugten Trei berimpuls mit entsprechender Verzögerungszeit ange steuert werden. Da die Größe der Verzögerungszeit von der Verzögerungsschaltung DCi zur Verzögerungsschaltung DC32 abnimmt werden die Wandlerelemente in der Reihenfolge von TRn- TR\ angesteuert so daß der Ultraschallstrahl in der Richtung θ 12a ausgestrahlt wird.

Danach wird das Ausgangssignal der Weilensteuerschaltung 36 über die Schalter der Schaltergruppen 35 und 37 an die oberen bzw. die unteren Kontakte angelegt Die von den Wandlerelementen TRi — TRy₁ empfangenen, reflektierten Ultraschallsignale werden durch die Vorverstärker PA\ — PA32 verstärkt, durch die Verzögerungsschaltungen DCi — DC32 auf dieselbe Wei-

se wie beim Ausstrahlen verzögert und dann summiert Die Azimutsteuerung der empfangenen akustischen Welle erfolgt in Richtung θ₎₂8-

Die Begrenzer L_x-Ln begrenzen die an die Eingänge der Vorverstärker PA\ — PA& angelegten Hochspannungs-Sendeimpulse.

Das summierte Signal wird durch den Verstärker 32 verstärkt, von der Signalprozessorschaltung 33 abgegriffen und dann nach einer Helligkeitsmodulation auf der Anzeigevorrichtung 34 als ein der Richtung Θιη entsprechendes Signal wiedergegeben.

Das Ausgangssignal von der WeUensteuerschaltung 36 laßt die Schalter der Schaltergruppen 35 und 37 auf die oberen bzw. die unteren Kontakte umschalten, während die Abtaststeuerschaltung 23 ein aus acht Bits bestehendes Signal 00000001 entsprechend Θ127 erzeugt Die zweckmäßigen Klemmen der beiden Übertragungsbzw. Umschalter 73 und 74 werden durch das Ausgangssignal des Festwertspeichers 63 gewählt, um eine Verzögerungszeit entsprechend der Übertragungsrichtung Θ127 des Ultraschallstrahls zu erhalten.

Danach wird der vom Bezugssignalgei.erator 31 erzeugte Bezugsimpuls Ober die Verzögerungsschaltungen DC\ — DC32 an die betreffenden Treiberimpulsgeneratoren DP\—DPjz angelegt, so daß die Wandlerelemente TRi — TR32 den Ultraschallstrahl in der Richtung θ 127 ausstrahlen. Auf dieselbe Weise erfolgt die Ultraschallabtastung bis zum Erreichen des Winkels -Θ.28-

Bei der dargestellten Ausführungsform besteht die Verzögerungsschaltung aus einer ersten angezapften LC-Verzögerungsleitung mit kürzerer Gesamtverzögerungszeit und einer zweiten angezapften LC-Verzögerungsleitung mit einer Zwischenanzapfungs-Verzögerungszeit praktisch entsprechend der Gesamtverzögerungszeit der ersten Verzögerungsleitung und einer längeren Gesamtverzögemngszeit und außerdem einer niedrigeren Absolutgenauigkeit Durch Verwendung der beiden Arten von angezapften LC-Verzögerungsleitungen kann die Zahl der Anzapfungen bzw. Abgriffe im Vergleich zu dem Fall beträchtlich verringert werden, in welchem die Verzögerungsschaltung durch eine einzige angezapfte LC-Verzögerungsleitung gebildet wird.

Beispielsweise sind im Fall einer einzigen Verzögerungsleitung 256 Anzapfungen bzw. Abgriffe erforderlich, um zwischen den Anzapfungen eine Verzögerungszeit von jeweils 25 ns und eine maximale Verzögerungszeit von 6,4 με zu gewährleisten, während bei Verwendung von zwei Verzögerungsleitungen nur 32 Anzapfungen nötig sind. Bei Verwendung von vier Verzögerungsleitungen verringert sich die Gesamtzahl der Anzapfungen auf 16. Durch eine zu große Zahl von Verzögerungsleitungen wird jedoch deren Anschluß schwierig. Bei Verwendung von zwei Verzögerungsleitungen zur Lieferung von 256 Verzögerungszeiten ergibt die Anordnung von 16 Anzapfungen bzw. Abgriffen für jede Verzögerungsleitung eine kleinstmögliche Gesamtzahl von Anzapfungen.

Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die zweite angezapfte LC-Verzögerungsleitung der ersten angezapften Verzögerungsleitung nachgeschaltet ist, kann diese Anschlußreihenfolge auch umgekehrt sein.

Da bei der beschriebenen Ausfuhrungsform ein und dieselbe Vorrichtung sowohl für das Aussenden als auch für das Empfangen der Welle benutzt wird, koinzidieren die Richtwirkungen bzw. Richtungen beim Senken und beim Empfang, wodurch ausgezeichnete Eigenschaften der Vorrichtung gewährleistet wenden. Wenn die Bauteile gemäß F i g. 7 auf ein und derselben gedruckten Schaltungsplatte ausgebildet sind, kann eine solche Anordnung als hochqualitative Verzögerungsleitung zur Erleichterung ihres Anschlusses betrachtet werden, weil die (betreffende) Adresse der Festwertspeicher (63] allen Verzögerungsschaltungen DC_x-DC₃₂ gemeinsam ist Da die Eichung bzw. der Abgleich der Verzögerungsschaltungen auf der Schaltungsplatte zusammen mit den verwendeten elektronischen Schaltungselementen erfolgt, ist der Genauigkeitsgrad der Verzögerungszeit hoch genug, wenn diese Bauteile in der Vorrichtung untergebracht sind. Außerdem kann der Frequenzgang der Verzögerungsschaltungen ohne weiteres auf bis zu 4 MHz erweitert werden.

Obgleich die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung bei einer Ultraschalldiagnosevorrichtung mit Sender- und Empfingerschaltungen verwendet wird, ist es ebenso möglich, die F.rfindung nut auf eine Scnderverrichiung anzuwenden und ebenso eine Digitalvorrichtung als Sender zu benutzen und die Erfindung nur auf die Empfängervorrichtung anzuwenden. Obgleich weiterhin für die einzelnen Ultraschall- Wandlerelemente Treiberimpulsgeneratoren vorgese hen sind, ist es ebenso möglich, nur einen einzigen Treiberimpulsgenerator zu benutzen, und dessen Ausgangssignal an die einzelnen variablen Verzögerungsschaltungen anzulegen.

Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf ein Segmentabtastgerät begrenzt ist sondern auch bei einer Kombination aus einem Linearabtast- und einem Segmentabtastgerät angewandt werden kann.

Die Anwendung der elektronischen Fokussierung aul

die beschriebene Ultraschalldiagnosevorrichtung bietet den großen Vorteil, daß tomographische Bilder mit hoher Gate erzeugt werden können.

Selbst wenn die benutzte angezapfte Verzögerungs-

leitung eine gewöhnliche Verzögerungszeitgenauigkeit besitzt die für die Lösung der Erfindungsaufgabe ungenügend ist läßt sich erfindungsgemäß eine ausreichend genaue Verzögerungszeit ohne Beeinträchtigung des Frequenzgangs erreichen, während es ebenfalls möglich ist die Ultraschallwellen für die gewünschte Azimutrichtung beim Senden und Empfangen der Ultraschallwelle mit genügend großer Genauigkeit zu steuern. Wenn als beschriebene Verzögerungsleitung eine angezapfte LC-Verzögerungsleitung verwendet wird, kann darüber hinaus ohne weiteres ein dynamischer Bereich (Steilheit) von Ober 10OdB erreicht werden, se daß sich die Schaltkreiselemente und die peripheren Geräte wesentlich vereinfachen lassen. Da die Verzöge rungsleitung ausschließlich durch die Adresse der Speichervorrichtung bestimmt wird und die Adresse für alle Kanäle gemeinsam gilt kann die Zahl der Verbindungsleitungen beträchtlich verringert und dadurch die gesamte Steuerschaltung vereinfacht werden.

«ο Da die Einsteilung für jeden einzelnen Kanal erfolgen kann, läßt sie sich sehr einfach durchführen.

Weiterhin ist eine Unregelmäßigkeit im Verzögerungszeitfehler vorhanden, so daß die Quantelung wahlfrei wird. Hierdurch wird die Regelmäßigkeit des Quantelungsfehlers ausgeschaltet Dies ist insofern vorteilhaft als die Quantelungs-Nebenkeule verkleinert werden kann. Fig. 10 veranschaulicht eine abgewandelte Ausfüh-

rungsform der Erfindung, bei welcher eine Verzögerungsschaltung DCi durch zwei angezapfte LC-Verzögerungsleitungen 101 und 102 mit jeweils 16 Ausgangsanzapfungen, zwei identischen Übertragungsbzw. Umschaltern 103 und 104 mit jeweils 16 Eingängen, die an die 16 Ausgangsanzapfungen der Verzögerungsleitungen angeschlossen sind, eine an die vier Steuereingangsklemmen A₁-A₄ und B_x-B* dieser Umschalter angeschlossene Speicherverklinkung 105 und einen Pufferverstärker 106 gebildet wird, der zwischen die Ausgangsklemme des ersten Umschalten 103 und die Eingangsklemme der zweiten angezapften LC-Verzögerungsleitung 102 eingeschaltet ist Diese Bauteile sind sämtlich auf derselben gedruckten Schaltungsplatte ausgebildet

Die Abtaststeuerschaltung 110 umfaßt eine Richtungsbezeichnungs- bzw. -kennschaltung 111, welche die Sende- und Empfangsrichtung der Ultraschallwelle bezeichnet einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM) 112, dessen Inhalt aktualisiert werden kann und in welchem die Zahlen der Schalter gespeichert sind, welche Verzögerungszeiten liefern, die genügend dicht an den Verzögerungs;:eiten für die betreffenden Verzögerungsschaltungen DC)-DCa unter Verwendung der durch die Richtungskennschaltung bezeichneten Richtung liegen, und. eine Einschreibverklinkungskennschaltung 112, welche die Daten in eine Verklinkungsschaltung 105 auf jeder bzw. der betreffenden Schaltungsplatte bei jedem Frequenzimpuls einschreibt Das Ausgangssignal des Speichers 112 wird an die Eingangsklemme der Speicherverklinkung 105 der betreffenden Verzögerungsschaltungen DCi - DC32 angelegt Bei der beschriebenen Abtaststeuerschaltung UO liefert die Richtungskennschaltung 111 ein aus acht Bits bestehendes Signal 00000000 entsprechend dem Azimutwinkel θ 12s der Ultraschallwelle, während der programmierbare Festwertspeicher 1 12 eine Kombination von zu wählenden Schalterzahlen der betreffenden Verzögerungsschaltungen DCi — DCn an die Speicherverklinkung dieser Verzögerungsschaltungen anlegt. In Abhängigkeit vom Takt- bzw. Frequenzimpuls des Bezugssignalgenerators 31 wird das Ausgangssignal der

25

30 Einschreibverklinkungskennschaltung 114 an die Speicherverklinkung 105 angelegt, um das Ausgangssignal des Speichers 112 in die Speicherverklinkungsschaltung 105 einzuschreiben.

Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird die zu wählende Anzapf- bzw. Abgriffstellung der angezapften Verzögerungsleitung aller Verzögerungsschaltungen in eine einzige Festwertspeichervorrichtung eingeschrieben. Jede Verzögerungsschaltung läßt sich leicht und kostensparend herstellen, da die in der Festwertspeicherschaltung gespeicherte Abgriffposition durch die Speicherverklinkungsschaltung beibehalten werden kann. Außerdem werden durch Änderung bzw. Abwandlung des Inhalts der einzigen Festwertspeichervorrichtung eine Änderung der Abtastrichtung, die Gewährleistung einer Verzögerung für die Fokussierung und die Hinzufügung einer Verzögerung für andere Zwecke vereinfacht

Der Begriff »Festwertspeicher« soll sowohl programmierbare als auch löschbare Festwertspeicher umfassen. Da die Inhalte der Festwertspeicher im allgemeinen je nach den Verzögerungsleitungen unterschiedlich sind, sind erfindungsgemäß der programmierbare oder der löschbare Festwertspeicher außerordentlich zweckmäßig.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung können in den einzelnen Verzögerungsschaltungen verschiedene Arten von Speichervorrichtungen verwendet werden, beispielsweise Festwertspeicher, Speicherverklinkungsschaltungen usw.

Anstatt die Adresse der Festwertspeichervorrichtung durch acht Bits zur Bezeichnung der 256 Richtungen des Ultraschallstrahls zu bilden, läßt sich eine höhere Qualität der tomographischen Bilder bei einer Ultraschalldiagnosevorrichtung erreichen, welche die Ultraschallsender- 0( r -empfängervorrichtung umfaßt, bei welcher 256 Richtungen mit acht Bits aus zehn Bits codiert bzw. verschlüsselt sind, welche die Adresse des Festwertspeichers darstellen, während die beiden restlichen Bits als Fokussierungsinforniation benutzt werden.

Hierzu 6 BIaIt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ultraschallsender/Empfänger, bestehend aus mehreren in einer geraden Linie nebeneinander angeordneten Ultraschall-Wandlerelementen, meh- s reren veränderbaren Verzögerungsschaltungen, um Treibersignalen der Ultraschall-Wandlerelemente vorbestimmte Verzögerungen zu erteilen oder den durch UltraschaJl-Wandlerelemente aufgefangenen Ultraschallwellen Verzögerungen zu erteilen, und ι ο aus einer Abtaststeuerschaltung zur Steuerung der azimutalen Aussenderichtung oder azimutalen Empfangsrichtung des Ultraschallstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbaren Verzögerungsschaltungen (DQ, .., DC₃₂) jeweils is angezapfte Verzögerungskreise (71, 72) und eine Speichereinrichtung (63) aufweisen, um die Anzapfstelle des jeweils angezapften Verzögerungskreises (71 bzw. 72) durch Speicherung zu fixieren, wobei die Speicherinhalte der Speichereinrichtung (63) in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Abtaststeuerschaltnng (38) auslesbar sind, derart, daß die Auswahl einer Anzapfung der angezapften Verzögerungskreise (71,72) entsprechend jeder Position der ausgelesenen Speicherinhalte möglich ist

2. Ultraschallsender/Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbaren Verzögerungsschaltungen (DC\, .., DC32) jeweils aus einem Paar von angezapften analogen Verzögerungsleitungen (71, 72) bestehen, daß ein Paar von Schaltern (73, 74) vorgesehen ist, um selektiv eine wechselseitige elektrische Verbindung der Abgriffe der Verzögerungsleitungen (71, 72) und der Speichereinrichtung (63) vorzunehmen, deren Adressen der Richtung der Aussendung oder des Empfangs der Ultraschallwei η entsprechen, die durch die Abtaststeuerschaltung (38) bezeichnet bzw. festgelegt ist, wobei jede Adresse der Speichereinrichtung (63) die Abgriffsstellen der analogen Verzögerungsleitungen (71, 72) gespeichert enthält, um die Dauer der Verzögerungszeit derart zu gestalten, daß sie ausreichend dicht an der optimalen Verzögerungszeit für die Richtung des Sendens oder des Empfangs der Ultraschallwellen entsprechend jeder Adresse der Speichervorrichtung liegt

3. Ultraschallsender/Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die angezapften analogen Verzögerungsleitungen (71,72), die Schalter (73, 74) und die Speichereinrichtung (63) nebeneinander angeordnet sind.

4. Ultraschallsender/Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die angezapften analogen Verzögerungsleitungen (71, 72) jeweils eine erste Verzögerungsleitung (71) mit einer Verzögerungszeit zwischen den Anzapfungen ungefähr entsprechend einer Quanten-Verzögerungszeit und jeweils eine zweite Verzögerungsleitung (72) mit einer Verzögerungszeit zwischen den Anzapfungen ungefähr entsprechend der Gesamtverzöge- ho rungszeit der ersten Verzögerungsleitung und einer Gesamtverzögerungszeit, die größer ist als diejenige der ersten Verzögerungsleitung (71) und mit einer Verzögerungszeit aufweist, die zur Gewährleistung eines maximalen Ablenkwinkels der Ultraschallweilenrichtung erforderlich ist.

5. Ultraschallsender/Empfiinger nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die angezapften analogen Verzögerungsleitungen (71, 72) jeweils zwei Analog-Verzögerungsleitungen (71, 72) mit jeweils 16 Anzapfungen umfassen.

6. Ultraschallsander/Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die angezapften analogen Verzögerungsleitungen (71, 72) jeweils eine LC-Verzögerungsleitung enthalten.

7. Ultraschallsender/Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (63) aus einem Lesespeicher besteht

8. Ultraschallsender/Empfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (63) einen programmierbaren Lesespeicher oder einen iöschbaren und programmierbaren Lesespeicher enthält

9. Ultraschallsender/Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (63) eine Speicher-Sperrschaltung (105) enthält