DE3639205C1

DE3639205C1 - Circuit arrangement for an ultrasound test set

Info

Publication number: DE3639205C1
Application number: DE19863639205
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl-Ing Lather; Raimund Dipl-Ing Lang
Original assignee: KTV SYSTEMTECHNIK GmbH
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-11-15
Filing date: 1986-11-15
Publication date: 1987-09-17

Abstract

The transmitting and receiving coil in an ultrasound test set emits a relatively low power in the receiving mode so that it must be arranged as close as possible to the test object. The cable to the receiver must also be kept as short as possible for this reason. In order to increase the received power, the coil is divided into individual branches which run parallel to one another, a capacitor being connected in each case from one end of one branch to the other end of the adjacent branch. The ends of the branches are in each case connected to the transmitter, via a threshold circuit. The receiver is connected on the one hand to one end of the first branch and on the other via a capacitor to the other end of the last branch. In the transmitting mode, a parallel tuned circuit is produced in this way while a series tuned circuit is produced in the reception mode, whose tuned circuit elements each consist of a capacitor and a coiled branch. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung bei einem Ultraschallmeßgerät nach dem Oberbegriff des An spruches 1.The invention relates to a circuit arrangement an ultrasonic measuring device according to the preamble of the An saying 1.

Bei einem solchen Meßgerät ist die Spule sowohl an den Sendeimpulsgenerator als auch an dem Empfänger ange schlossen, wobei parallel zur Spule ein Kondensator geschaltet ist. Die Spule mit dem Kondensator bildet einen Schwingkreis, der auf die Sendeimpulsfrequenz abgestimmt ist. Die Spule muß sehr nahe am Prüfling angeordnet werden, beispielsweise in einem Abstand von maximal 2 mm. Trotzdem ist die von der Spule empfangene Energie relativ gering, so daß die Leitungen zwischen der Spule und dem Empfänger sehr kurz ausgeführt werden müssen. Einer Erhöhung der Spulenwindungen sind Grenzen gesetzt, da hierdurch die von der Spule ausgehende Stör kapazität vergrößert wird. Die bekannte Schaltungsan ordnung weist im Empfangsbetrieb einen niedrigeren Q- Wert, d. h. Güte bzw. Resonanzüberhöhung auf als dies im Sendebetrieb der Fall ist. Demgemäß ist im Empfangs betrieb das Durchlaßband breiter.In such a measuring device, the coil is connected to both Send pulse generator as well as on the receiver closed, with a capacitor parallel to the coil is switched. The coil forms with the capacitor a resonant circuit that is based on the transmit pulse frequency is coordinated. The coil must be very close to the test object be arranged, for example at a distance of maximum 2 mm. Nevertheless, the one received by the coil Energy relatively low, so that the lines between the coil and the receiver are very short have to. There are limits to increasing the coil turns set because this causes the interference emanating from the coil capacity is increased. The well-known circuit order has a lower Q- in reception mode Value, d. H. Goodness or resonance exaggeration than this is the case in broadcast mode. Accordingly is in reception operated the passband wider.

Es besteht die Aufgabe, die Schaltungsanordnung so auszubilden, daß sich im Empfangsbetrieb ein höherer Q-Wert ergibt.There is the task of the circuit arrangement so train that a higher in the receiving operation Q value results.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This task is solved with the characteristic features of claim 1. Advantageous refinements are the dependent claims.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment is described below with reference to Drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 die an den Sendeimpulsgenerator und an den Empfänger angeschlossene Schaltungs anordnung; Fig. 1, the device connected to the transmission pulse generator and to the receiver circuit assembly;

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild dieser Schaltungs anordnung im Sendebetrieb und Fig. 2 is an equivalent circuit diagram of this circuit arrangement in transmission mode and

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild dieser Schaltungs anordnung im Empfangsbetrieb. Fig. 3 is an equivalent circuit diagram of this circuit arrangement in reception mode.

An die Leitungen S 1 und S 2 ist der Sendeimpulsgenerator angeschlossen. An die Leitungen E 1 und E 2 ist angeschlossen der Empfänger.The transmission pulse generator is connected to the lines S 1 and S 2 . The receiver is connected to lines E 1 and E 2 .

An die Leitungen S 1 und S 2 sind jeweils angeschlossen eine gleiche Anzahl von Diodenpaaren v 1, v 2 . . . vn bzw. v 11, v 12, . . . vnn. Die Dioden d 1 und d 2 jedes Dioden paares sind gegenpolig zueinander geschaltet, derart, daß jeweils die Anode der einen Diode verbunden ist mit der Kathode der anderen Diode.Are to the lines S 1 and S 2 are respectively connected to an equal number of diode pairs v 1, v. 2 . . vn or v 11 , v 12 ,. . . vnn . The diodes d 1 and d 2 of each pair of diodes are connected in opposite poles to one another, such that in each case the anode of one diode is connected to the cathode of the other diode.

Zwischen jeweils zwei Diodenpaare ist ein Spulenzweig geschaltet, der mit seiner Induktivität L bezeichnet ist. Dies bedeutet also, daß zwischen dem Diodenpaar v 1, das mit der Leitung S 1 verbunden ist und dem Dioden paar v 11, das mit der Leitung S 2 verbunden ist, der Spulenzweig L 1 geschaltet ist. In entsprechender Weise gilt dies für die Spulenzweige L 2, L 3, . . . Ln. Der Spulen zweig Ln ist also zwischen den Diodenpaaren vn und vnn geschaltet, die einerseits mit der Leitung S 1 und anderer seits mit der Leitung S 2 verbunden sind. A coil branch, which is designated by its inductance L , is connected between two pairs of diodes. This means that between the pair of diodes v 1 , which is connected to line S 1 and the pair of diodes v 11 , which is connected to line S 2 , the coil branch L 1 is connected. In a corresponding way, this applies to the coil branches L 2 , L 3 ,. . . Ln . The coil branch Ln is therefore connected between the diode pairs vn and vnn , which are connected on the one hand to line S 1 and on the other hand to line S 2 .

Weiterhin sind Kondensatoren C vorgesehen, wobei die Kondensatoren C 2 bis Cn vom einen Ende eines Spulen zweigs L 2 bis Ln zum anderen Ende des benachbarten Spulen zweigs geschaltet sind. Der Kondensator C 2 beispielsweise verläuft vom einen Ende des Spulenzweigs L 2, das mit dem Diodenpaar v 2 verbunden ist, zum anderen Ende des benachbarten Spulenzweigs L 1, der mit dem Diodenpaar v 11 verbunden ist. Der Kondensator C 1 ist zwischen der Leitung E 1 und dem einen Spulenende des Spulenzweigs L 1 geschaltet, während die Leitung E 2 mit dem anderen Ende des letzten Spulenzweigs Ln verbunden ist.Furthermore, capacitors C are provided, the capacitors C 2 to Cn being connected from one end of a coil branch L 2 to Ln to the other end of the adjacent coil branch. The capacitor C 2, for example, runs from one end of the coil branch L 2 , which is connected to the diode pair v 2 , to the other end of the adjacent coil branch L 1 , which is connected to the diode pair v 11 . The capacitor C 1 is connected between the line E 1 and the one coil end of the coil branch L 1 , while the line E 2 is connected to the other end of the last coil branch Ln .

Zwischen den Leitungen E 1 und E 2 ist somit eine Reihen schaltung geschaltet, die aus den einzelnen Reihenschwing kreisgliedern L und C bestehen, die in Reihe geschaltet sind. Es wird somit ein Reihenschwingkreis gebildet.Between the lines E 1 and E 2 , a series circuit is connected, which consist of the individual series oscillating circuit members L and C , which are connected in series. A series resonant circuit is thus formed.

Betrachtet man die Schaltungsanordnung von den Leitungen S 1 und S 2 aus, dann ergibt sich eine Parallelschaltung, die aus den einzelnen Parallelschwingkreisgliedern L und C bestehen, die parallel geschaltet sind. Es wird somit ein Parallelschwingkreis gebildet.If one looks at the circuit arrangement from the lines S 1 and S 2 , the result is a parallel connection which consists of the individual parallel resonant circuit elements L and C which are connected in parallel. A parallel resonant circuit is thus formed.

Der Schwellwert jedes Diodenpaares v ist kleiner als die Amplitude der Sendeimpulse, jedoch größer als die Amplitude der empfangenen Impulse.The threshold value of each pair of diodes v is smaller than the amplitude of the transmitted pulses, but larger than the amplitude of the received pulses.

Werden die Sendeimpulse erzeugt, dann entsteht ein Parallel schwingkreis, bestehend aus den einzelnen Parallelschwing kreisgliedern C 1, L 1 bis Cn, Ln. Beim Empfang der Empfangsim pulse dagegen, sperren die Diodenpaare v, so daß nunmehr ein Reihenschwingkreis entsteht, bestehend aus den einzelnen in Reihe geschalteten Schwingkreisgliedern C 1, L 1 bis Cn, Ln. Im Empfangsbetrieb arbeitet also die Schaltungsanordnung als Q-Vervielfacher, bei dem bei der Einschaltung jedes Gliedes C, L wohl die Resonanz frequenz des Schwingkreises konstant bleibt der Q-Wert jedoch ansteigt.If the transmission pulses are generated, then a parallel resonant circuit is formed, consisting of the individual parallel resonant circuit members C 1 , L 1 to Cn , Ln . On the other hand, when receiving the receive pulse, block the diode pairs v , so that now a series resonant circuit is formed, consisting of the individual resonant circuit elements C 1 , L 1 to Cn , Ln connected in series. In reception mode, the circuit arrangement works as a Q multiplier, in which, when each element C, L is switched on, the resonance frequency of the resonant circuit remains constant, but the Q value increases.

Im Sendebetrieb ergibt sich ein Ersatzschaltbild nach Fig. 2, bei dem die Induktivität L der Kapazität nC parallel geschaltet ist. Im eingeschwungenen Zustand giltIn the transmission mode is an equivalent circuit diagram obtained according to FIG. 2, in which the inductance L is the capacitance connected in parallel nC. The following applies in the steady state

1/nwC = wL 1 / nwC = wL

Im Empfangsbetrieb ergibt sich das Schaltbild nach Fig. 3, bei dem die Induktivität n ² L mit der Kapazität C/n in Serie geschaltet ist. Im eingeschwungenen Zustand giltIs in the receive mode, the switching picture is shown in FIG. 3, in which the inductance L ² n with capacity C / n connected in series. The following applies in the steady state

n/wC = n ² wL n / wC = n ² wL

wobei w die Frequenz im eingeschwungenen Zustand dar stellt. Hieraus können bei gegebenem w die Werte von L und C bestimmt werden.where w represents the steady state frequency. The values of L and C can be determined from this given w .

Die Schaltungsanordnung ermöglicht, größere Spaltbreiten zwischen dem Prüfling und der Spule einzuhalten. Bei einer Spaltänderung, ändert sich die Resonanzfrequenz im Sende- und Empfangsbetrieb in gleicher Weise. Je größer der Spalt, um so besser ist der Wert von Q.The circuit arrangement enables larger gap widths between the test object and the coil. At a change in gap, the resonance frequency changes in transmit and receive mode in the same way. Each the larger the gap, the better the value of Q.

Da im Empfangsbetrieb sich die ohmschen Widerstände der Spulenzweige L addieren und somit zu einer Erhöhung des Wellenwiderstands des Schwingkreises führen, sollte die Anzahl n der Spulenzweige 10 bis 12 nicht übersteigen.Since the ohmic resistances of the coil branches L add up in reception mode and thus lead to an increase in the wave resistance of the resonant circuit, the number n of the coil branches should not exceed 10 to 12.

Claims

1. Circuit arrangement in an ultrasonic measuring device with a transmitting and receiving coil which is connected to a transmitting pulse generator and to a receiver and which is assigned at least one capacitor which forms a resonant circuit tuned to the transmitting pulse frequency with the coil, characterized in that the coil in at least two branches is divided (L 1, L 2) provided with at least two alternately to the branches arranged capacitors (L 1, L 2) (C 1, C 2) are connected in series to this series connection of the receiver (E 1 , E 2 ) is connected and to the coil branches (L 1 , L 2 ) the leads leading to the transmission pulse generator (S 1 , S 2 ) each via a threshold circuit (v 1 , v 11 , v 2 , v 12 ) are connected, each having a higher threshold value for the amplitude of the received signal.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the threshold circuits (v) each consist of two diodes connected in opposite poles (d 1 , d 2 ).

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the coil branches ( L) each have the same inductance and the capacitors (C) each have the same capacitance.

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the number of coil branches (L) is a maximum of 12.