DE3149317C2

DE3149317C2 -

Info

Publication number: DE3149317C2
Application number: DE3149317A
Authority: DE
Inventors: Roger Henri Paris Fr Coursant
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1981-12-12
Publication date: 1990-08-02
Also published as: AU7864681A; FR2496919B1; IL64585A0; US4446739A; ES8301365A1; AU546958B2; CA1178707A; JPH0239741B2; ES508116A0; IL64585A; DE3149317A1; FR2496919A1; GB2091877B; JPS57132056A; BE891559A; GB2091877A; BR8108285A

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung für die Untersuchung mittels Ultraschallwellen, mit einem Wandler mit zumindest zwei Wandlerschichten aus piezoelektrischem Werkstoff, von denen die erste Schicht mit einem Sender und die zweite mit einem Empfänger verbindbar ist, welcher Sender einen Sendekreis mit einem elektrischen Signalgenerator und einem ersten Verstärker, dessen Ausgang mit der ersten Wandlerschicht verbindbar ist, enthält, während der Empfänger einen Empfangskreis mit einem zweiten Verstärker, dessen Eingang mit der zweiten Wandlerschicht verbindbar ist, und einem Signalverarbeitungskreis zum Verarbeiten der den erhaltenen Echos entsprechenden elektrischen Signale enthält.

Eine derartige Anordnung ist aus der DE-AS 29 14 031 bekannt. Da der Wandler gesonderte Wandlerschichten zum Senden und Empfangen besitzt, kann eine jede dieser Schichten an ihre jeweilige Funktion so gut wie möglich angepaßt werden. Es zeigt sich jedoch, daß die Sender und Empfänger, die über den Wandler miteinander verbunden sind, sich gegenseitig noch nachteilig beeinflussen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Beeinflussung wesentlich herabzusetzen und die Ultraschallsender und Ultraschallempfänger auf zufriedenstellende Weise zu entkoppeln, wobei es außerdem möglich ist, die Empfindlichkeit und die Dämpfung des Wandlers zu regeln.

Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch gelöst, daß der Sender weiter folgende Elemente enthält:

- einen erste Addierer, dessen Ausgang mit dem Eingang des ersten Verstärkers und dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Signalgenerators verbunden ist,
- einen Steuerkreis, dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang des ersten Addierers verbunden ist und der einen dritten Verstärker enthält, dessen Ausgang mit einem ersten Korrekturkreis zum Korrigieren der Übertragungsfunktion des Sendekreises verbunden ist,

und daß erste Signalzuführungsmittel zum Zuführen beim Senden von Signalen aus einer nicht mit dem ersten Verstärker verbundenen Wandlerschicht zum dritten Verstärker vorgesehen sind.

Durch diese Maßnahme ist eine optimale Anpassung der Übertragungsfunktion des Sendekreises möglich. Durch den Korrekturkreis ist weiter eine gewisse Beeinflussung der Dämpfung und der Empfindlichkeit des Ultraschallwandlers möglich. Eine weitere Verbesserung wurde in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung erreicht. Diese Anordnung ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß zweite Signalzuführungsmittel zum Zuführen beim Empfangen von Signalen aus einer nicht mit dem zweiten Verstärker verbundenen Wandlerschicht zu einem in dem Empfangskreis vorhandenen Hilfskreis vorgesehen sind, daß am Ausgang des zweiten Verstärkers ein erster Verzögerungskreis vorgesehen ist, daß der Hilfskreis zum Verbinden der zweiten Signalzuführungsmittel mit dem Signalverarbeitungskreis eingerichtet ist und einen vierten Verstärker enthält, dessen Ausgang mit einem zweiten Korrekturkreis zum Korrigieren der Übertragungsfunktion des Empfangskreises verbunden ist, und daß zwischen dem ersten Verzögerungskreis und dem Signalverarbeitungskreis ein zweiter Addierer angeordnet ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des Signalverarbeitungskreises verbunden ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des zweiten Korrekturkreises und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des ersten Verzögerungskreises verbunden ist.

Der zweite Korrekturkreis verstärkt die Möglichkeiten der Beherrschung der Dämpfung und Empfindlichkeit des Ultraschallwandlers und ermöglicht eine größere Optimierung der Wirkung dieses Wandlers.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Blockschaltung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2a und 2b Ausführungsbeispiele von Teilen der in Fig. 1 dargestellten Anordnung mit weiteren Einzelheiten,

Fig. 3 die Form einiger in der in Fig. 1 dargestellten Anordnung auftretenden Signale,

Fig. 4 schematisch einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung, und

Fig. 5 schematisch einen Teil eines dritten Ausführungsbeispiels.

Die Anordnung für die Untersuchung mit Hilfe von Ultraschallwellen, deren Blockschaltung in Fig. 1 dargestellt ist, enthält einen Ultraschallwandler 1, der abwechselnd für das wiederholte Senden von Ultraschallsignalen in das zu untersuchende Objekt und, in den Intervallen zwischen diesen aufeinanderfolgenden Sendungen, für das Empfangen von Ultraschallechos dieser Signale, die das untersuchte Objekt zum Wandler zurückstrahlt, sorgt.

Im beschriebenen Beispiel enthält der Wandler 1 zwei Wandlerschichten 11 und 12, die aus piëzoelektrischem Werkstoff hergestellt sind und für Schwingungen in der Dickenrichtung bestimmt sind. Die erste Schicht 11, die hauptsächlich zum Senden belegt ist und beispielsweise aus Blei-Titanat-Zirkonat hergestellt ist, ist mit einem Sender 2 verbindbar, der zum Erzeugen der elektrischen Erregersignale für den Wandler sorgt. Die zweite Schicht 12, die für den Empfang belegt und beispielsweise aus Bleiniobat hergestellt ist, ist mit einem Empfänger 3 verbindbar, der für den Empfang und die Verarbeitung der dem Wandler zugesandten Echos sorgt.

Der Sender 2 enthält einen Sendekreis 21 und einen Steuerkreis 22. Der Sendekreis 21 wird von einer Serienschaltung aus einem Generator 211 für wiederholte elektrische Signale mit breitem Frequenzband, einem ersten Addierer 212, der an einem ersten Eingang die vom Generator 211 erzeugten Signale und an einem zweiten Eingang die Ausgangssignale des Steuerkreises 22 empfängt, und einem ersten Verstärker 213 (linear, breites Band und geringer Ausgangsimpedanz) für diejenigen Signale gebildet, die am Ausgang dieses Addierers zur Verfügung stehen, wobei der Ausgang dieses Verstärkers 213 mit der ersten Wandlerschicht 11 über eine Schaltung 321 verbunden werden kann, die nachstehend näher erläutert ist. Der Steuerkreis 22, der zum Verbinden der zweiten Wandlerschicht 12 mit dem zweiten Eingang des Addierers 212 in der Sendezeit für Ultraschallsignale bestimmt ist, enthält folgende in Serie geschaltete Elemente: ein erstes, als Signalzuführungsmittel arbeitendes Gatter 221, einen linearen Breitbandverstärker 222, der eine niedrige Eingangsimpedanz besitzt (im weiteren mit drittem Verstärker bezeichnet), und einen ersten Korrekturkreis 223 zum Korrigieren der Übertragungsfunktion des Sendekreises 21.

Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält der Empfänger einen Empfangskreis 31 und einen Hilfskreis 32. Der Empfangskreis 31 wird durch eine Serienschaltung aus einem zweiten Verstärker 311, einem Verzögerungskreis 312, einem zweiten Addierer 313 und einem Signalverarbeitungskreis 314 gebildet. Der zweite Verstärker 311 ist ein linearer Breitbandverstärker, der über das erste Gatter 221 mit der zweiten Wandlerschicht 12 verbindbar ist. Der Verzögerungskreis 312 dient zur Berücksichtigung des vorangehenden Durchgangs der von der Wandlerschicht 11 erhaltenen Echos durch die Wandlerschicht 12. Er sorgt also für einen Ausgleich der Verzögerung dieser Signale in der Schicht 12. Der zweite Addierer 313 empfängt an einem ersten Eingang die verzögerten Ausgangssignale des zweiten Verstärkers 311 und an einem zweiten Eingang die Ausgangssignale des Hilfskreises 32. Der Hilfskreis 32 dient zum Verbinden der ersten Wandlerschicht 11 mit dem zweiten Eingang des zweiten Addierers 313 während der Echo-Empfangszeit. Er enthält folgende in Serie geschaltete Elemente: ein zweites Gatter 321, einen linearen Breitbandverstärker 322 (im weiteren mit viertem Verstärker bezeichnet) und einen zweiten Korrekturkreis 323 zum Korrigieren der Übertragungsfunktion des Empfangskreises 31.

Die beschriebene Anordnung mit dem Wandler mit zwei verschiedenen Wandlerschichten ermöglicht nicht nur die Optimierung der Belastung des Wandlers 1 durch den Sender 2 bzw. den Empfänger 3, sondern auch

a) die Verfügung über einen Sensor (die Schicht 12) nahe bei der ersten Wandlerschicht 11, die normalerweise zum Senden belegt ist, welcher Sensor einen Bruchteil der Signale absorbiert, die von der Schicht 11 ausgestrahlt werden, wodurch sich ein Korrektursignal ergibt, mit dem der Sendekreis steuerbar ist, und umgekehrt
b) die Verfügung über einen anderen Sensor (die Schicht 11) ganz nahe bei der zweiten Wandlerschicht 12, welcher Sensor ein Hilfssignal erzeugt, das über den Hilfskreis 32 dem Signalverarbeitungskreis 314 zum Korrigieren der Übertragungsfunktion des Empfangskreises 31 zugeführt werden kann.

Die Durchführung dieser Korrekturbearbeitungen beim Senden und Empfangen wird durch die Gatter 221 und 321 ermöglicht. Beim Senden verbindet das zweite Gatter 321 den ersten Verstärker 213 mit der Wandlerschicht 11, während der dritte Anschluß dieses Gatters mit Masse verbunden ist.

Das erste Gatter 221 verbindet dabei die zweite Wandlerschicht 12 mit dem vierten Verstärker 222, wobei sein dritter Anschluß mit Masse verbunden ist. Dagegen verbindet beim Empfang das zweite Gatter 321 die erste Wandlerschicht 11 mit dem vierten Verstärker 322, wobei sein erster Anschluß schwebt (d. h. ohne elektrische Verbindung mit dem ersten Verstärker 213), während das erste Gatter 221 die zweite Wandlerschicht 12 mit dem zweiten Verstärker 311 verbindet, wobei der Anschluß, der beim Senden mit dem dritten Verstärker 222 verbunden ist, diesmal an Masse gelegt ist.

Fig. 2a und 2b zeigen Ausführungsbeispiele des ersten bzw. des zweiten Gatters 221 bzw. 321, die von den Signalen P₁ bzw. P₂ gesteuert werden. Diese in Fig. 3 bei (b) und (c) dargestellten Signale sind logisch "hoch" oder "niedrig" während Zeitintervalle, die mit den Intervallen zusammenhängen, während deren das in Fig. 3 bei (a) dargestellte elektrische Erregersignal vom Generator 211 erzeugt wird. Dieses Erregersignal besteht aus sich wiederholenden Bursts mit Pseudoperioden t₀t₂, t₂t₄, usw., wobei jeder Burst durch eine Anzahl mit etwa der Resonanzfrequenz des Ultraschallwandlers auffolgender Impulse gebildet wird. Die Dauer t₀t₁, t₂t₃, usw. bilden die Intervalle, in denen gesendet wird, während die Dauer t₁t₂, t₃t₄, usw. die Intervalle bilden, in denen empfangen wird.

Die drei Anschlüsse des ersten Gatters 221 sind mit der zweiten Wandlerschicht 12, dem dritten Verstärker 222 bzw. dem zweiten Verstärker 311 verbunden. Schaltelemente in diesem Gatter sind vier Feldeffekttransistoren 331, 332, 333 und 334. Beim Senden leiten die Feldeffekttransistoren 331 und 333 und sind die Feldeffekttransistoren 332 und 334 gesperrt, während beim Empfang die Transistoren 331 und 333 sperren und die Transistoren 332 und 334 leitend sind. Die drei Anschlüsse des zweiten Gatters 321 sind mit der ersten Wandlerschicht 11, dem ersten Verstärker 213 bzw. dem vierten Verstärker 322 verbunden. Schaltelemente in diesem Gatter sind drei Feldeffekttransistoren 341, 342 und 343. Beim Senden sind die Feldeffekttransistoren 341 und 343 leitend und sperrt der Feldeffekttransistor 342, während beim Empfang die Transistoren 341 und 343 gesperrt sind und der Transistor 342 leitet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung wird jetzt nachstehend aufeinanderfolgend im Sendebetrieb und im Empfangsbetrieb näher erläutert.

Im Sendebetrieb wird die Laplace-Transformierte der elektrischen Spannung an der ersten Wandlerschicht 11 durch folgende Gleichung gegeben:

In diesem Vergleich besitzen die Symbole folgende Bedeutung, wobei F.T. (. . .) für Übertragungsfunktion von . . ." und T.L. (. . .) für die "Laplace-Transformierte von . . ." steht.

A₁(p) = F.T. (Verstärker 213)
A₂(p) = F.T. (Verstärker 222)
C₁(p) = F.T. (Korrekturkreis 223)
E(p) = T.L. (Erregersignal, das der Generator 211 erzeugt)
V₂(p) = T.L. (elektrische Spannung an der Schicht 12)
Z _e (p) = F.T. (Eingangsimpedanz des Verstärkers 222)
Z _T (p) = F.T. (Impedanz der Schicht 12).

Wenn davon ausgegangen wird, daß die Bandbreite der beiden Verstärker 213 und 222 die Breite des Frequenzbandes übersteigt, in dem die beschriebene Anordnung arbeitet, können A₁(p) und A₂(p) als Konstanten A₁ und A₂ betrachtet werden und ist folgendes gegeben

Wenn geschrieben wird

M₁(p) = V₂(p)/V₁(p) und
M₂(p) = F₁(p)/V₁(p)

worin F₁(p) die Laplace-Transformierte der erzeugten akustischen Kraft darstellt), kann folgendes geschrieben werden:

F₁(p) = M₂(p) V₁(p)

Die Übertragungsfunktion der geschlossenen Schleife wird dabei wie folgt geschrieben:

Mit Hilfe der sog. Cook-Redwood-Annäherungen (siehe dafür folgende Veröffentlichungen:

"Transient and steady-state response of ultrasonic piezoelectric transducers", E.G. Cook; IRE Convention Record 4, 1956, S. 61 . . . 69, und

"Transient Performance of a piezoelectric transducer", M. Redwood, Journal of the Acoustical Society of America, 33, 1961, S. 527 . . . 536), kann folgendes geschrieben werden:

und

Hierin sind K₁ und K₂ Übertragungskonstanten (Verstärkungsfaktoren gleichwertig) und α _n und β _n Funktionen der Reflektionskoeffizienten an den verschiedenen Grenzflächen.

Durch die schnelle Konvergenz der Funktionen α _n und β _n nach Null, wenn n unendlich zu werden neigt, können die Reihen in α und β abgebrochen werden, und kann folgendes geschrieben werden:

kleiner als 1 ist (was richtig ist, weil K₁ viel kleiner als 1 ist), kann durch Annäherung in der ersten Ordnung folgendes geschrieben werden:

Wenn dabei vorausgesetzt wird (durch Vernachlässigung der Terme mit einem Index über M):

(worin die Koeffizienten g _n Funktionen von α _n und β _n sind und weniger schnell als diese nach Null konvergieren) wird folgendes geschrieben:

Wenn dann für den Korrekturkreis 223 ein Kreis gewählt wird, dessen Übertragungsfunktion die einer Addierschaltung mit Verzögerung und Gewichtung ist, d. h. wenn C₁(p) geschrieben werden kann (wobei d _n einstellbare Koeffizienten sind):

und wenn geschrieben wird δ _n = A₁A₂K₁d _n, bekommt man:

mit:

wobei, wie zuvor, die Terme mit einem Index über M vernachlässigt sind. Da die Koeffizienten γ _n indirekt durch die Wahl des Korrekturkreises 223 und seiner Übertragungsfunktion C₁(p) regelbar sind, können mit Hilfe dieser Koeffizienten die Koeffizienten β _n ausgeglichen oder dagegen verstärkt und so die Empfindlichkeit und die Dämpfung der Anordnung geändert werden.

Im Empfangsbetrieb können folgende Symbole eingeführt werden:

A₃(p) = F.T. (Verstärker 311)
A₄(p) = F.T. (Verstärker 322)
C₂(p) = F.T. (Korrekturkreis 323)
F₂(p) = T.L. (senkrecht auf den Wandler gerichtete Komponente der von der einfallenden akustischen Strahlung ausgeübten Kraft)
S(p) = T.L. (Empfangssignal am Ausgang des Addierers 312)
V₁(p) = T.L. (elektrische Spannung an der Schicht 11)
V₂(p) = T.L. (elektrische Spannung an der Schicht 12)
e ^- ^R ^p = F.T. (Verzögerungskreis 312).

Es kann dabei folgendes geschrieben werden:

S(p) = e ^- ^R ^p · A 3 (p) · V₂(p) + C₂(p) · A₄(p) · V₁(p)

Wenn geschrieben wird

M₃(p) = V₁(p)/V₂(p) und M₄(p) = V₂(p) = V₂(p)/F₂(p),

bekommt man

V₁(p) = M₃(p) · V₂(p) = M₃(p) · M₄(p) · F₂(p), so daß
S(p) = [e ^- ^R ^p · A₃(p) · M₄(p) + C₂(p) · A₄(p) · M₃(p) · M₄(p)] · F₂(p)

Durch die Annahme, daß die Bandbreite der beiden Verstärker 311 und 322 größer als die Breite des Frequenzbandes ist, in dem die Anordnung arbeitet, können A₃(p) A₄(p) als Konstanten A₃ und A₄ betrachtet werden.

Dabei ist:

Mittels bestimmter Annäherungen (von Cook-Redwood, wie zuvor) kann folgendes geschrieben werden:

und

so daß:

Wenn dabei für den Korrekturkreis 323 ebenfalls ein Kreis gewählt wird, dessen Übertragungsfunktion auch die einer Addierschaltung mit Verzögerung und Gewichtung ist, nimmt C₂(p) folgende Form an:

so daß:

Durch erneutes Vernachlässigen der Terme mit einem Index über M, wird folgendes erhalten:

oder (dadurch daß man schreibt α _n = A₃a _n und δ _n = A₄d _n):

Da die Koeffizienten δ _n indirekt durch die Wahl des Korrekturkreises 323 und seiner Übertragungsfunktion C₂(p) regelbar sind, können hier ebenfalls diese Koeffizienten zum Ausgleichen oder dagegen Verstärken der Koeffizienten α _n und zum Ändern der Empfindlichkeit und Dämpfung der Anordnung benutzt werden.

Vorangehende Berechnungen haben erwiesen, das die Übertragungsfunktionen der Sende- und Empfangskreise Funktionen der Laplace-Variable sind, die in Form von Polynomen in e ^- ^τ ^p gebracht werden können. Der Steuerkreis 22 und der Hilfskreis 32 ermöglichen die Verwendung gleichartiger Reihen in e ^- ^τ ^p und das Einführen von Termen in e ^- ^τ ^p über die in diesen Kreisen angeordneten Korrekturkreise für eine Korrekturbearbeitung beim Senden und/oder beim Empfangen. Diese eingeführten und bestehenden Terme können algebraisch kombiniert werden, d. h. auf additive Weise für eine Verstärkungsbearbeitung und auf subtraktive Weise für eine Anulierungsbearbeitung oder Ausgleichsbearbeitung.

Beim hier dargestellten Aufbau enthalten die beiden Korrekturkreise 223 und 323 eine Addierschaltung 225 bzw. 325 mit einer Anzahl von Eingängen (in Fig. 1 fünf für die Schaltung 223 und vier für die Schaltung 323), die je mit einem Ausgang einer Laufzeitleitung 227 b . . . 227 m bzw. 327 b . . . 327 n verbunden sind, deren Eingang mit dem Ausgang eines Abschwächers 226 a . . . 226 m bzw. 326 a . . . 326 n verbunden ist. Die Laufzeitleitungen können beispielsweise mit analogen Scheiberegistern vom Typ CCD ("charge coupled devices") oder durch die Verwendung von Analog-Digitalwandlern, Digital-Schieberegistern und Digital-Analogwandlern aufgebaut werden. Eine wirtschaftlichere Lösung besteht aus der Suche nach einer Näherung der Verzögerung e ^- ^τ ^p, beispielsweise durch die Beschränkung auf die dritte Ordnung:

Jede Laufzeitleistung kann daher faktisch ein rationelles Netz mit diesem letzten Ausdruck vom polynominalen Typ als Übertragungsfunktion sein. Da p = j ω, wird die Reihe in τ ⁿ p ⁿ/n; auf die Breite des Nutzfrequenzbandes beschränkt, d. h. nahezu die Breite des Spektrums des Erregersignals.

Es gibt mehrere Abwandlungen des Ausführungsbeispiels. Der vorstehend beschriebene zusammengesetzte Ultraschallwandler kann beispielsweise auch mit Interferenzschichten ausgerüstet werden, die an der Rückseite der ersten Wandlerschicht 11, an der Vorderseite der zweiten Wandlerschicht 12 und/oder zwischen diesen beiden Schichten angebracht sind. So bekommt man eine Verbesserung der Empfindlichkeit des Wandlers und eine Vergrößerung seiner Bandbreite, wodurch die Anzahl der Laufzeitleitungen in den Korrekturschaltungen 222 und 323 verkleinert werden kann.

Auch kann auf Kosten einer zusammengesetzteren Ausführung des Wandlers eines der Gatter 221 und 321 (oder auch beide) erspart werden. Beispiele sind in Fig. 4 und 5 schematisch dargestellt. In beiden Fällen werden die Signalzuführungsmittel für den Steuerkreis 22 durch eine dritte Wandlerschicht 13 gebildet, die mit dem Eingang des dritten Verstärkers 222 verbunden ist. Die zweite Wandlerschicht 12 ist dabei mit dem zweiten Verstärker 311 fest verbunden. Das erste Gatter 221 kann dabei entfallen.

Das zweite Gatter 321 kann ebenfalls entfallen, wenn der Wandler mit einer vierten Wandlerschicht (in Fig. 4 mit 14 und in Fig. 5 mit 14′ bezeichnet) ausgerüstet ist. Die vierte Schicht 14 befindet sich zwischen den ersten und zweiten Wandlerschichten 11 und 12 und ist mit dem Eingang des vierten Verstärkers 322 verbunden, der auf genau dieselbe Weise wie in Fig. 1 dargestellt mit einem zweiten Korrekturkreis 323 und einem zweiten Addierer 313 zur Bildung eines Hilfskreises in Serie geschaltet ist.

Wenn sich die vierte Schicht vor den Schichten 11 und 12 befindet, enthält der Hilfskreis einen zweiten Verzögerungskreis 324, der zwischen dem zweiten Korrekturkreis 323 und dem zweiten Addierer 313 angeordnet ist. Der Unterschied zwischen den vom zweiten Verzögerungskreis 324 und dem ersten Verzögerungskreis 312 (Fig. 1) eingeführten Verzögerungen dient zur Berücksichtigung, daß im Empfangsbetrieb die zweite Wandlerschicht 12 erst durch Echos erreicht wird, nachdem sie die vierte Schicht 14′ durchlaufen haben. Hierdurch haben diese Echos eine zusätzliche Verzögerung erfahren.

Claims

1. Anordnung für die Untersuchung mittels Ultraschallwellen, mit einem Wandler (1) mit zumindest zwei Wandlerschichten (11 bzw. 12) aus piezoelektrischem Werkstoff, von denen die erste mit einem Sender (2) und die zweite mit einem Empfänger (3) verbindbar ist, welcher Sender (2) einen Sendekreis (21) mit einem elektrischen Signalgenerator (211) und einem ersten Verstärker (213), dessen Ausgang mit der ersten Wandlerschicht (11) verbindbar ist, enthält, während der Empfänger (3) einen Empfangskreis (31) mit einem zweiten Verstärker (311), dessen Eingang mit der zweiten Wandlerschicht (12) verbindbar ist, und einem Signalverarbeitungskreis (314) zum Verarbeiten der den erhaltenen Echos entsprechenden elektrischen Signale enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (2) weiter folgende Elemente enthält:

- einen ersten Addierer, dessen Ausgang mit dem Eingang des ersten Verstärkers (213) und dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Signalgenerators verbunden ist,
- einen Steuerkreis (22), dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang des ersten Addierers (212) verbunden ist und der einen dritten Verstärker (22) enthält, dessen Ausgang mit einem ersten Korrekturkreis (223) zum Korrigieren der Übertragungsfunktion des Sendekreises (21) verbunden ist,

und daß erste Signalzuführungsmittel zum Zuführen beim Senden von Signalen aus einer nicht mit dem ersten Verstärker (213) verbundenen Wandlerschicht zum dritten Verstärker (222) vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalzuführungsmittel ein erstes Gatter (221) enthalten, das zwischen der zweiten Wandlerschicht (12) und dem Eingang des zweiten Verstärkers (311) angeordnet und dazu eingerichtet ist, die zweite Wandlerschicht (12) beim Senden der Ultraschallsignale ausschließlich mit dem dritten Verstärker (222) und beim Empfangen der Echos ausschließlich mit dem zweiten Verstärker (311) zu verbinden.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalzuführungsmittel durch eine dritte Wandlerschicht (13) gebildet werden, die mit dem Eingang des dritten Verstärkers (222) verbunden ist, und daß die zweite Wandlerschicht (12) mit dem Eingang des zweiten Verstärkers (311) verbunden ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Signalzuführungsmittel zum Zuführen beim Empfangen von Signalen aus einer nicht mit dem zweiten Verstärker (311) verbunden Wandlerschicht zu einem in dem Empfangskreis (3) vorhandenen Hilfskreis (32) vorgesehen sind, daß am Ausgang des zweiten Verstärkers (34) ein erster Verzögerungskreis (312) vorgesehen ist, daß der Hilfskreis (32) zum Verbinden der zweiten Signalzuführungsmittel mit dem Signalverarbeitungskreis (314) eingerichtet ist und einen vierten Verstärker (322) enthält, dessen Ausgang mit einem zweiten Korrekturkreis (33) zum Korrigieren der Übertragungsfunktion des Empfangskreises (31) verbunden ist, und daß zwischen dem ersten Verzögerungskreis (312) und dem Signalverarbeitungskreis (314) ein zweiter Addierer (313) angeordnet ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des Signalverarbeitungskreises (314) verbunden ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des zweiten Korrekturkreises (323) und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des ersten Verzögerungskreises (312) verbunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalzuführungsmittel ein zweites Gatter (321) enthalten, das zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers (219) und der ersten Wandlerschicht (11) angeordnet ist und zum Verbinden der ersten Wandlerschicht (11) ausschließlich mit dem ersten Verstärker (219) beim Senden der Ultraschallsignale und ausschließlich mit dem vierten Verstärker (323) beim Empfang des Echos eingerichtet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalzuführungsmittel eine zwischen der ersten und der zweiten Wandlerschicht (11 bzw. 12) angeordnete und mit dem Eingang des vierten Verstärkers verbundene vierte Wandlerschicht (14) aus piezoelektrischem Werkstoff enthalten.

7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signalzuführungsmittel eine vor der ersten und zweiten Wandlerschicht (11 bzw. 12) angeordnete vierte Wandlerschicht (14′) aus piezoelektrischem Werkstoff enthalten und daß zwischen dem Ausgang des zweiten Korrekturkreises (323) und dem ersten Eingang des zweiten Addierers (319) ein zweiter Verzögerungskreis (324) angeordnet ist.

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder Korrekturkreis (223, 224) einen Addierkreis (225, 325) mit einer Anzahl von Eingängen enthält, die je mit einem Ausgang einer Laufzeitleitung (227 i, 327 i) verbunden sind, deren Eingang mit dem Ausgang eines Abschwächers (226 i, 326 i) verbunden ist.