JPH0136152Y2 - - Google Patents

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JPH0136152Y2
JPH0136152Y2 JP1983064380U JP6438083U JPH0136152Y2 JP H0136152 Y2 JPH0136152 Y2 JP H0136152Y2 JP 1983064380 U JP1983064380 U JP 1983064380U JP 6438083 U JP6438083 U JP 6438083U JP H0136152 Y2 JPH0136152 Y2 JP H0136152Y2
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azimuth angle
phased array
azimuth
correction amount
sonar
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、超音波映像装置等に適用する方位角
適応型フエーズド・アレイ・ソーナーに関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an azimuth angle adaptive phased array sonar that is applied to ultrasonic imaging devices and the like.

従来より、複数個の振動子(以下エレメントと
いう)を配列してなるアレイ探触子を使用し、こ
れを位相駆動することによつて送受波超音波ビー
ムを扇状に振らせる(第1図)ようにしたセクタ
走査型のフエーズド・アレイ・ソーナーはよく知
られている。
Conventionally, an array probe consisting of multiple transducers (hereinafter referred to as elements) has been used, and by driving the array in phase, the transmitted and received ultrasonic beams are swung in a fan shape (Figure 1). Such sector scanning phased array sonar is well known.

しかしながら、従来のこの種のフエーズド・ア
レイ・ソーナーでは、超音波ビームの振れ角θす
なわち方位角が0゜(正面方向)より外れるに従つ
てリニヤアレイ探触子の開口が斜めに見えてくる
ため実効寸法がとれず感度が下がるという単純な
ことのみならず、種々の問題を生ずる。
However, in conventional phased array sonar of this type, the aperture of the linear array probe appears diagonally as the deflection angle θ, or azimuth angle, of the ultrasonic beam deviates from 0° (front direction), so the effective In addition to the simple problem of poor dimensions and reduced sensitivity, various problems arise.

まず、エコー信号を増幅するときのゲインを偏
向角θの偶関数で補正しなければシエーデイング
が目立つて実用に耐えない。
First, unless the gain when amplifying the echo signal is corrected by an even function of the deflection angle θ, shading will be noticeable and it will not be practical.

ゲインの補正は、基本的には開口が斜めに見え
る(実効開口APSは狭くなる)という現象を補償
すればよいのであるから、エコー信号を対数圧縮
ののち検波したビデオ信号にその逆の成分すなわ
ち2log10cosθ相当の成分を加算すればよいことに
なる。しかし、現象はこればかりではなく、個々
のエレメントの方位角に対する感度低下という成
分もある。典形的には、方位角45゜において送受
の往復で6〜9dB程度下がり、これを無視するわ
けにはゆかない。
Gain correction basically only needs to compensate for the phenomenon that the aperture appears oblique (the effective aperture APS becomes narrower), so the echo signal is logarithmically compressed and then the detected video signal is added with its inverse component. In other words, it is sufficient to add components equivalent to 2log 10 cosθ. However, this is not the only phenomenon; there is also a component of decreased sensitivity to azimuth angles of individual elements. Typically, at an azimuth angle of 45 degrees, there is a drop of about 6 to 9 dB during the round trip of transmission and reception, and this cannot be ignored.

本考案の目的は、このような点に着目し、方位
角により起る本質的なイメージング能力の低下を
補償して、肉眼に異和感のない、方位角θによら
ず均質で良好なイメージの得られる方位角適応型
フエーズド・アレイ・ソーナーを実現しようとす
るものである。
The purpose of this invention is to focus on these points, compensate for the essential decline in imaging ability that occurs due to azimuth angle, and create a uniform and good image that does not feel strange to the naked eye, regardless of the azimuth angle θ. The purpose of this project is to realize an azimuth-adaptive phased array sonar that provides the following characteristics.

以下図面を用いて本考案を詳細に説明する。第
2図は本考案の実施例図で、補正関数発生器20
の部分を除いては通常の従来のフエーズド・アレ
イ・ソーナーの構成と同一である。
The present invention will be explained in detail below using the drawings. FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which a correction function generator 20
The configuration is the same as that of a normal conventional phased array sonar except for this part.

まず、従来のソーナー部分に匹敵する部分の構
成について説明する。コントローラ7の制御によ
り所定のタイミングでトリガー発生器1よりトリ
ガーパルスが発生する。このトリガーは、アレイ
トランスデユーサ4を位相駆動するに必要な時間
遅延分布を与える送信用デイレーマツプ2a(複
数個のデイレーラインで構成されている)を介し
て所定時間遅延されて出力され、トランスデユー
サ4の各エレメントを個別に付勢するように構成
された複数個のパルサー31〜3oでなるパルサー
群3を付勢する。これによりトランスデユーサ4
から超音波ビームが投射され、その後の対象物か
らの反射波はトランスデユーサ4に受波され電気
信号に変換され、増幅器5を介して適宜増幅され
た後受波用デイレーマツプ2bに導かれる。デイ
レーマツプ2bは送信用デイレーマツプ2aと同様
の構成による同様の遅延時間分布を呈し、ここで
各エコー信号の同時性が補正されて1本のエコー
信号に合成される。合成出力はバンドパスフイル
タ(可変もある)を介して所望の周波数帯域のエ
コー信号のみ抽出し、対数圧縮・検波回路8にて
適宜に対数圧縮しかつ検波し、次いでローパスフ
イルタ9の入力段において後述する補正関数発生
器20の出力と加算した後高周波成分を除去し、
ビデオアンプ10を経由してビデオ信号として送
出される。
First, the configuration of a part comparable to a conventional sonar part will be explained. A trigger pulse is generated by the trigger generator 1 at a predetermined timing under the control of the controller 7. This trigger is output after being delayed for a predetermined time via a transmission delay map 2a (consisting of a plurality of delay lines) that provides the time delay distribution necessary to phase drive the array transducer 4, A pulsar group 3 consisting of a plurality of pulsers 3 1 to 3 o configured to individually energize each element of the transducer 4 is energized. This allows transducer 4
An ultrasonic beam is projected from the target object, and the subsequent reflected wave from the object is received by the transducer 4 and converted into an electrical signal, which is appropriately amplified via the amplifier 5 and then guided to the reception delay map 2b . . The delay map 2b has the same configuration as the transmission delay map 2a and has a similar delay time distribution, and the simultaneity of each echo signal is corrected and combined into one echo signal. The combined output extracts only the echo signal in the desired frequency band through a bandpass filter (variable is also available), is appropriately logarithmically compressed and detected in the logarithmic compression/detection circuit 8, and is then output at the input stage of the lowpass filter 9. After adding it to the output of a correction function generator 20, which will be described later, high frequency components are removed.
The signal is sent out as a video signal via the video amplifier 10.

補正関数発生器20において、21はRAMバ
ツフアメモリで、中央処理装置(CPU)30に
より予め使用探触子に応じて補正関数を演算しな
い補正データテーブルを索引してこのRAMバツ
フアメモリに書き込み、以後走査中はコントロー
ラ7より与えられる方位角θに応じて所定の番地
(トリガー発生器1のタイミングに関連して作動
するスキヤンアドレス発生器22の出力で指定さ
れる)のデータが読み出されるようになつてい
る。読み出されたデータ(補正関数値)はDA変
換器23によりアナログ信号に変換され、続いて
ローパスフイルタ24で高周波成分を除去した後
受信系のローパスフイルタ9に入力される。
In the correction function generator 20, reference numeral 21 is a RAM buffer memory, in which a central processing unit (CPU) 30 indexes a correction data table that does not calculate a correction function according to the probe used and writes it into this RAM buffer memory, and thereafter during scanning. Data at a predetermined address (designated by the output of the scan address generator 22 that operates in conjunction with the timing of the trigger generator 1) is read out according to the azimuth angle θ given by the controller 7. . The read data (correction function value) is converted into an analog signal by the DA converter 23, then high frequency components are removed by the low pass filter 24, and then input to the low pass filter 9 of the receiving system.

RAMバツフアメモリ21に書き込まれる補正
関数は、前述したように方位角θによつて実効開
口の低下を補償する2log10cosθと、個々のエレメ
ントの方位角に対する感度低下の補償分とを合わ
せた補正量がθの関数として示されるものであ
る。
The correction function written in the RAM buffer memory 21 is a correction amount that is a combination of 2log 10 cosθ, which compensates for the reduction in effective aperture depending on the azimuth angle θ, and compensation for the reduction in sensitivity of each element to the azimuth angle, as described above. is expressed as a function of θ.

なお、この補正量は、実施例のようにローパス
フイルタ9の入力段で対数圧縮・検波回路の出力
に加算する場合に限らず、ビデオアンプ10にお
いて受信エコー信号に加算するようにしてもよ
い。
Note that this correction amount is not limited to being added to the output of the logarithmic compression/detection circuit at the input stage of the low-pass filter 9 as in the embodiment, but may be added to the received echo signal in the video amplifier 10.

このような構成によれば、各受波期間ごとに、
補正関数発生器20が作動し、各方位角ごとにそ
の受信エコー信号に前記補正量がリアルタイムで
加算されてゆく。これにより、上述したような方
位角に依存する感度低下分の補償されたビデオ信
号を得ることができる。
According to such a configuration, for each reception period,
The correction function generator 20 operates, and the correction amount is added to the received echo signal for each azimuth in real time. Thereby, it is possible to obtain a video signal that is compensated for the decrease in sensitivity depending on the azimuth angle as described above.

なお、上述の補正量には上限を設け、それ以上
大きな補正量は出力されないようにしておく必要
がある。すなわち、補正(バイアス分)が過ぎる
とエコーのないとき、あるいはノイズのみのとき
にイメージの他の部分が灰色化することになり、
返つて見づらい画面となるからであり、このよう
なバイアスにはリミツトを設ける(いわゆるフア
ー・ゲイン(far gain)を設定する)必要があ
る。
Note that it is necessary to set an upper limit to the above-mentioned correction amount so that a larger correction amount is not output. In other words, if the correction (bias amount) is too much, other parts of the image will turn gray even when there is no echo or only noise.
This is because the screen becomes difficult to view, and it is necessary to set a limit on such bias (setting a so-called far gain).

このようなリミツトはCPU30からメモリ2
1に与えるデータの段階で施されていてよい。
Such a limit is from CPU30 to memory2
It may be applied at the stage of data provided to 1.

第3図は、本考案の他の実施例を示す要部構成
図である。第2図の場合はゲインの補正であつた
のに対し第3図の場合には送波パワーの増強によ
り感度低下を補償しようとするものである。この
ため、パルサー3のパワーとなる電源電圧を方位
角θに対応して制御し、θが増大するにつれて電
源電圧も増大するように構成している。その増強
の程度はリニヤに効くため、送受往復後に補正さ
れた形となるためには1/cos2θ倍とすればよい。
従つて、CPU30は走査実行の都度方位角θに
応じて1/cos2θの関数値を発生し、DA変換器3
1を経てアナログ信号に変換し、この電圧で高圧
レギユレーター32の出力電圧を1/cos2θに比
例せしめる。第4図に方位角θ(+45゜〜−45゜)
に対する関数1/cos2θの変化を示す。
FIG. 3 is a block diagram of main parts showing another embodiment of the present invention. In the case of FIG. 2, the gain was corrected, whereas in the case of FIG. 3, the reduction in sensitivity is compensated for by increasing the transmission power. For this reason, the power supply voltage serving as the power of the pulser 3 is controlled in accordance with the azimuth angle θ, and as θ increases, the power supply voltage is also increased. Since the degree of enhancement is linear, it is sufficient to increase it by 1/cos 2 θ in order to obtain a corrected form after the round trip of transmission and reception.
Therefore, the CPU 30 generates a function value of 1/cos 2 θ according to the azimuth angle θ every time a scan is executed, and the DA converter 3 generates a function value of 1/cos 2 θ.
1 and converted into an analog signal, and this voltage makes the output voltage of the high voltage regulator 32 proportional to 1/cos 2 θ. Figure 4 shows the azimuth angle θ (+45° to -45°)
This shows the change in the function 1/cos 2 θ for .

また、本考案の他の実施例としては、開口を可
変とし、方位角に応じて1/cosθ倍の開口となる
ように制御してもよい。
In another embodiment of the present invention, the aperture may be made variable and controlled to be 1/cosθ times the aperture depending on the azimuth.

以上説明したように、本考案によれば、方位角
により起るイメージング能力の低下を自動的に補
償して、肉眼に異和感のない、方位角θによらず
均質で良好なイメージの得られるフエーズド・ア
レイ・ソーナーを実現することができる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to automatically compensate for the decline in imaging ability caused by the azimuth angle, and to obtain a uniform and good image regardless of the azimuth angle θ, which does not feel strange to the naked eye. A phased array sonar can be realized.

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

第1図は方位角と実効開口の様子を示す図、第
2図は本考案に係る方位角適応型フエーズド・ア
レー・ソーナーの一実施例を示す要部構成図、第
3図は本考案の他の実施例図である。 1……トリガー発生器、2a,2b……デイレー
マツプ、3……パルサー、4……アレイトランス
デユーサ、6……可変バンドパスフイルタ、7…
…コントローラ、8……対数圧縮・検波回路、9
……ローパスフイルタ、10……ビデオアンプ、
20……補正関数発生器、21……RAMバツフ
アメモリ、30……中央処理装置、31……DA
変換器、32……高圧レギユレータ。
Fig. 1 is a diagram showing the azimuth angle and the effective aperture, Fig. 2 is a diagram showing the main part configuration of an embodiment of the azimuth angle adaptive phased array sonar according to the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing the configuration of the main parts of the azimuth angle adaptive phased array sonar according to the present invention. It is another Example figure. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Trigger generator, 2a , 2b ...Delay map, 3...Pulser, 4...Array transducer, 6...Variable bandpass filter, 7...
... Controller, 8 ... Logarithmic compression/detection circuit, 9
...Low pass filter, 10...Video amplifier,
20... Correction function generator, 21... RAM buffer memory, 30... Central processing unit, 31... DA
Converter, 32...High pressure regulator.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) フエーズド・アレイ探触子より得られるエコ
ー信号を適宜に対数圧縮及び検波してビデオ信
号を得るように構成されたフエーズド・アレ
イ・ソーナーにおいて、セクタ走査時の方位角
θに応じて変わる実効開口面積及び該方位角θ
に応じて低下する実効感度それぞれの補正量
を、使用する探触子に応じて求める手段と、セ
クタ走査のタイミング及び方位角θに応じて前
記手段から得られる補正量に基づいて受信エコ
ー信号の処理系のゲイン又は送波パワー系を制
御する手段を具備し、方位角依存性のシエーデ
イングを抑えたことを特徴とする方位角適応型
フエーズド・アレイ・ソーナー。 (2) 前記補正量を求める手段は、2log10cosθによ
る実効開口面積の補償量及び個々のエレメント
の方位角θに対する感度低下の補償量を、方位
角に対応して出力するように構成され、前記制
御手段は出力された補正量を前記対数圧縮及び
検波した後のビデオ信号に加算するように構成
されることを特徴とする実用新案登録請求の範
囲第1項記載の方位角適応型フエーズド・アレ
イ・ソーナー。 (3) 前記補正量を求める手段は、方位角θに対応
して1/cos2θで変化する信号を出力するよう
に構成され、前記制御手段は該信号に基づいて
前記フエーズド・アレイ探触子を付勢するパル
サーのパワーを制御するように構成されること
を特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項記
載の方位角適応型フエーズド・アレイ・ソーナ
ー。 (4) 前記補正量を求める手段は、方位角θに対応
してフエーズド・アレイ探触子の開口の幅を
1/cosθに比例して変化させる信号を出力する
ように構成されることを特徴とする実用新案登
録請求の範囲第1項記載の方位角適応型フエー
ズド・アレイ・ソーナー。 (5) 前記補正量を求める手段は、補正量にフア
ー・ゲインのリミツトが施されるように構成さ
れることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
第2項記載の方位角適応型フエーズド・アレ
イ・ソーナー。
[Claims for Utility Model Registration] (1) In a phased array sonar configured to logarithmically compress and detect an echo signal obtained from a phased array probe to obtain a video signal, during sector scanning. The effective aperture area that changes depending on the azimuth angle θ and the azimuth angle θ
means for determining the amount of correction for each effective sensitivity that decreases in accordance with An azimuth angle adaptive phased array sonar characterized by comprising means for controlling the gain of a processing system or a transmission power system, and suppressing azimuth angle dependent shading. (2) The means for determining the correction amount is configured to output a compensation amount for the effective aperture area by 2log 10 cos θ and a compensation amount for sensitivity reduction of each element with respect to the azimuth angle θ, in correspondence with the azimuth angle, The azimuth adaptive phased video signal generator according to claim 1, wherein the control means is configured to add the output correction amount to the logarithmically compressed and detected video signal. array sonar. (3) The means for determining the correction amount is configured to output a signal that changes at 1/cos 2 θ in response to the azimuth θ, and the control means controls the phased array probe based on the signal. The azimuth adaptive phased array sonar according to claim 1, characterized in that the azimuthal adaptive phased array sonar is configured to control the power of the pulsar that energizes the sonar. (4) The means for determining the correction amount is configured to output a signal that changes the width of the aperture of the phased array probe in proportion to 1/cosθ in response to the azimuth angle θ. An azimuth angle adaptive phased array sonar according to claim 1 of the utility model registration claim. (5) The azimuth adaptive phased sensor according to claim 2, wherein the means for determining the correction amount is configured such that a far gain limit is applied to the correction amount. array sonar.
JP6438083U 1983-04-28 1983-04-28 Azimuth adaptive phased array sonar Granted JPS59170283U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6438083U JPS59170283U (en) 1983-04-28 1983-04-28 Azimuth adaptive phased array sonar

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Publication Number Publication Date
JPS59170283U JPS59170283U (en) 1984-11-14
JPH0136152Y2 true JPH0136152Y2 (en) 1989-11-02

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ID=30194556

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US6676603B2 (en) * 2001-11-09 2004-01-13 Kretztechnik Ag Method and apparatus for beam compounding
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