JPH02134146A - Ultrasonic non-linear parameter measuring device - Google Patents

Ultrasonic non-linear parameter measuring device

Info

Publication number
JPH02134146A
JPH02134146A JP63287134A JP28713488A JPH02134146A JP H02134146 A JPH02134146 A JP H02134146A JP 63287134 A JP63287134 A JP 63287134A JP 28713488 A JP28713488 A JP 28713488A JP H02134146 A JPH02134146 A JP H02134146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
wave
measured
measurement
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63287134A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirokuni Sato
佐藤 拓宋
Kazuyoshi Inoue
和佳 井上
Isamu Yamada
勇 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP63287134A priority Critical patent/JPH02134146A/en
Publication of JPH02134146A publication Critical patent/JPH02134146A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To improve the measuring accuracy of an ultrasonic nonlinear parame ter by medium filter processing by cutting out portions corresponding to plural arbitrary parts of a measured medium from two kinds of measuring wave signals received in the cases where a pump wave exists and where no pump wave exists, detecting orthogonal waves, and obtaining a phase difference to calculate an ultrasonic non-linear parameter. CONSTITUTION:Measuring wave ultrasonic pulse and a pump wave are transmit ted top a measured medium 21 by ultrasonic vibrators 4, 5 and a time gate 8 cuts out portions corresponding to plural arbitrary parts of a measured medi um 21 from a measuring wave signal received by the ultrasonic vibrator 5 and inputs same to an orthogonal wave detection circuit 22 to detect the orthogo nal wave. According to the detected orthogonal real components and imaginary components, a phase difference is obtained to measure ultrasonic non-linear parameter.

Description

【発明の詳細な説明】 (概要) 被測定媒体の超音波非線形パラメータを測定する測定装
置に関し、 受信した測定波信号から複数の任意部分についてのみ直
交検波して、測定波の位相急峻部位の直交検波後の信号
に与える影響を回避した上で、位相差などから超音波非
線形パラメータを求め、メディアンフィルタ処理などに
よって超音波非線形バラメークの測定精度を向上させる
ことを目的とし、 被測定媒体に対して高周波かつ低音圧の測定波用超音波
パルスを送信すると共に反射した測定波を受信する超音
波振動子と、被測定媒体に対して低周波かつ高音圧のポ
ンプ波を送信する超音波振動子と、上記超音波振動子に
よって受信した測定波信号から被測定媒体中の複数の任
意部位に対応する部分を切り出した後に直交検波し、あ
るいは測定波(3号に対して被測定媒体中の複数の任意
部位に対応する部分の時に直交検波するための参照信号
および90°位相が異なる信号を供給して直交検波し、
この直交検波した後の実数成分および虚数成分について
、上記測定波用超音波パルスを上記ポンプ波に重畳させ
て送信した時および測定波用超音波パルスのみを送信し
た時の両者を求め、あるいは上記測定波用超音波パルス
を上記ポンプ波に重畳させるポンプ波上の位置を変えて
送信した時の両者を求め、これらいずれかの両者に基づ
いて被測定媒体中の複数の任意部位の超音波非線形パラ
メータを測定するように構成する。
[Detailed Description of the Invention] (Summary) Regarding a measuring device that measures ultrasonic nonlinear parameters of a medium to be measured, orthogonal detection is performed only on a plurality of arbitrary parts from a received measurement wave signal, and orthogonality detection is performed on only a plurality of arbitrary parts of the measurement wave signal. The purpose of this method is to obtain ultrasonic nonlinear parameters from phase differences, etc., after avoiding any influence on the signal after detection, and to improve the measurement accuracy of ultrasonic nonlinear parameters through median filter processing. An ultrasonic transducer that transmits ultrasonic pulses for measurement waves of high frequency and low sound pressure and receives reflected measurement waves; and an ultrasonic transducer that transmits pump waves of low frequency and high sound pressure to the medium to be measured. , after cutting out parts corresponding to a plurality of arbitrary parts in the medium to be measured from the measurement wave signal received by the ultrasonic transducer, orthogonal detection is performed, or the measurement wave (for No. 3) orthogonal detection by supplying a reference signal for orthogonal detection and a signal with a 90° phase difference when the part corresponds to an arbitrary part,
Regarding the real component and imaginary component after this orthogonal detection, find both when the ultrasonic pulse for the measurement wave is superimposed on the pump wave and when only the ultrasonic pulse for the measurement wave is transmitted, or when the ultrasonic pulse for the measurement wave is transmitted. Superimpose the ultrasonic pulse for the measurement wave on the pump wave. Obtain both when changing the position on the pump wave and transmit. Based on either of these, ultrasonic nonlinearity of multiple arbitrary parts in the medium to be measured is calculated. Configure to measure parameters.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、被測定媒体の超音波非線形パラメータを測定
する測定装置に関するものである。生体Mi織などに対
する音速が、音圧に対して一次近催の範囲では一定値で
あるが、二次近イ以の範囲では音圧に比例するという非
線形性を示す性質を利用し、被測定媒体の非線形性パラ
メータを精度良く測定することが望まれている。
The present invention relates to a measuring device for measuring ultrasonic nonlinear parameters of a medium to be measured. Taking advantage of the non-linear property that the sound velocity against biological tissue, etc., is a constant value in the first-order range relative to the sound pressure, but is proportional to the sound pressure in the second-order range and beyond, It is desired to accurately measure the nonlinearity parameters of a medium.

「従来の技術と発明が解決しようとする課題〕従来、生
体)111Thなどの被測定媒体の非線形性パラメータ
を求める手法(例えば特開昭60−119926号)と
して、第12図(alに示すように低周波かつ高音圧の
ポンプ波を被I11定媒体に送信すると共に、(kl+
、(c)に示すようにこのポンプ波の正および負の最大
値の部分で高周波かつ低音圧の測定波用超音波パルスを
被測定媒体に送信して反射してきた両者の測定波の位相
差を測定し、被測定媒体中の超音波非線形バラメークで
ある位相シフトパラメータNや、B / Aを求めるよ
うにしていた。また、ポンプ波を被測定媒体に送信した
場合と送信しない場合とにおける反射してきた両者の測
定波の位相差を測定し、超音波被1腺形パラメータを求
めるようにしていた。
``Problems to be solved by conventional techniques and inventions'' Conventionally, as a method (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 119926/1983) for determining the nonlinearity parameters of a medium to be measured such as a living body (111Th), as shown in Fig. 12 (al), At the same time, a pump wave of low frequency and high sound pressure is transmitted to the constant medium of I11, and (kl+
, as shown in (c), a high frequency and low sound pressure measurement wave ultrasonic pulse is transmitted to the measured medium at the positive and negative maximum value portions of this pump wave, and the phase difference between the two reflected measurement waves is determined. was measured, and the phase shift parameter N and B/A, which are ultrasonic nonlinear variables in the medium to be measured, were determined. Furthermore, the phase difference between the reflected measurement waves when the pump wave is transmitted to the medium to be measured and when the pump wave is not transmitted is measured to determine the ultrasound parameters.

しかし、この従来の手法は、反射してきた両者の測定波
の位相差を算出する際に、例えば第13図(イ)に示す
ように、測定波用トランスデユーサ(超音波振動子)に
よって受信した両者の測定波に・ついていわば連続に演
算処理して位相差を求めていたため、第13図(イ)の
(a、3)の解析値に示すように、測定波中の位相がt
、 tl+qする部位の影響によって当該解析値(位相
シフト量)が大幅に変化してしまう部分が発生し、精度
良好に測定(推定)し得ないという問題があった。第1
3図(イ)従来例シこついて簡華に説明する。
However, in this conventional method, when calculating the phase difference between the two reflected measurement waves, for example, as shown in FIG. Since the phase difference between the two measured waves was calculated continuously, as shown in the analysis values (a, 3) of Figure 13 (a), the phase of the measured wave was t.
, tl+q There is a problem where the analysis value (phase shift amount) changes significantly due to the influence of the part, and it is not possible to measure (estimate) with good accuracy. 1st
Fig. 3 (a) A conventional example will be briefly explained.

第13図(イ)において、(a、l)は測定波用I・ラ
ンスデューサおよび散乱体(被測定媒体)の位置関係を
示す。散乱体中の点A、点Bは、今、位相シフト量を求
めようとする部位である。尚、測定波用トランスデユー
サの外に低周波かつ高音圧のポンプ波を散乱体に送信す
るトランスデエーサが図示外に設けられている。
In FIG. 13(a), (a, l) show the positional relationship between the measurement wave I transducer and the scatterer (measurement medium). Point A and point B in the scatterer are the locations where the amount of phase shift is now to be determined. In addition to the measurement wave transducer, a transducer (not shown) is provided which transmits a low frequency, high sound pressure pump wave to the scatterer.

(a、2)は、測定波用トラスデューサによって測定し
た測定波を示す。
(a, 2) shows a measurement wave measured by a measurement wave transducer.

(a、3)は、(a、2)に示す測定波と、ポンプ波に
測定波用超音波パルスを重畳させた時の測定波の位相シ
フトi Y MLを示す。実線が演算して求めた解析値
、点線が理論値である。この解析値は、既述したように
、(a、2)の測定波の位相が急峻する部位の影響によ
って波うってしまい、精度良好に求め得ないという問題
があった6 本発明は、受信した測定波信号から複数の任意部分につ
いてのみ直交検波して、測定波の位相急峻部位の直交検
波後の信号に与える影響を回避した上で、位相差などか
ら超音波非線形パラメータを求め、メディアンフィルタ
処理などによって超音波非線形パラメータの測定精度を
向上させることを目的とする。
(a, 3) shows the phase shift i Y ML of the measurement wave shown in (a, 2) and the measurement wave when the measurement wave ultrasonic pulse is superimposed on the pump wave. The solid line is the calculated analytical value, and the dotted line is the theoretical value. As mentioned above, this analytical value has a problem in that it cannot be obtained with good accuracy because it is distorted by the influence of the part where the phase of the measurement wave (a, 2) is steep. After performing orthogonal detection on multiple arbitrary parts of the measured wave signal to avoid the influence of the steep phase part of the measured wave on the signal after orthogonal detection, ultrasonic nonlinear parameters are determined from the phase difference, etc., and the median filter is applied. The purpose is to improve the measurement accuracy of ultrasonic nonlinear parameters through processing.

〔課題を解決する手段〕[Means to solve problems]

第1図、第4図および第13図(ロ)を参照して課題を
解決する手段を説明する。
Means for solving the problem will be explained with reference to FIGS. 1, 4, and 13 (b).

第1図において、超音波振動子4は、被測定媒体21に
対して低周波かつ高音圧のポンプ波を送信するものであ
る。
In FIG. 1, an ultrasonic transducer 4 transmits a pump wave of low frequency and high sound pressure to a medium 21 to be measured.

超音波振動子5は、被測定媒体21に対して高周波かつ
低音圧の測定波用超音波パルスを送信すると共に反射し
た測定波を受信するものである。
The ultrasonic transducer 5 transmits a measurement wave ultrasonic pulse of high frequency and low sound pressure to the medium 21 to be measured, and receives the reflected measurement wave.

時間ゲート8は、超音波振動子5によって受信した測定
波信号から被測定媒体21中の複数の任意部位に対応す
る部分を切り出すものである。
The time gate 8 cuts out portions corresponding to a plurality of arbitrary locations in the medium 21 to be measured from the measurement wave signal received by the ultrasonic transducer 5 .

時間ゲート9−1.9−2は、超音波振動子5によって
受信した測定波信号に対して被測定媒体21中の複数の
任意部位に対応する部分の時に直交検波するための参照
信号および90°位相が異なる信号を直交検波回路22
に供給するものである。
The time gate 9-1.9-2 includes a reference signal 90 for orthogonally detecting the measurement wave signal received by the ultrasonic transducer 5 at a portion corresponding to a plurality of arbitrary parts in the medium 21 to be measured. °The quadrature detection circuit 22 detects signals with different phases.
It is intended to supply

演算部19は、直交検波回路22によって直交検波され
た虚数成分および実数成分に基づいて位相差などを演算
し、超音波非線形パラメータを測定する゛ものである。
The calculation unit 19 calculates phase differences and the like based on the imaginary components and real components orthogonally detected by the orthogonal detection circuit 22, and measures ultrasonic nonlinear parameters.

〔作用〕[Effect]

本発明は、第1図、第4図および第13図(ロ)に示す
ように、超音波振動子4.5によって測定波用超音波パ
ルスおよびポンプ波を被測定媒体21に送信し、時間ゲ
ート8が超音波振動子5によって受信した測定波信号か
ら被測定媒体21中の複数の任意部位に対応する部分を
切り出して直交検波回路22に入力し、あるいは時間ゲ
ート9−1.9−2が測定波信号に対して被測定媒体2
1中の複数の任意部位に対応する部分の時に直交検波す
るための参照信号および90’位相が異なる信号を直交
検波回路22に入力し、直交検波する(第13図(ロ)
の(b、2)参照)。これら直交検波した実数成分およ
び虚数成分に基づいて、位相差などを求めて超音波非線
形パラメータを測定するようにしている(第13図(ロ
)の(b、3)参照)。
As shown in FIG. 1, FIG. 4, and FIG. The gate 8 cuts out portions corresponding to a plurality of arbitrary locations in the medium to be measured 21 from the measurement wave signal received by the ultrasonic transducer 5 and inputs them to the orthogonal detection circuit 22, or time gate 9-1.9-2. is the measured medium 2 for the measurement wave signal.
A reference signal for orthogonal detection and a signal having a different 90' phase is input to the orthogonal detection circuit 22, and orthogonal detection is performed (Fig. 13 (b)).
(see (b, 2)). Based on these orthogonally detected real and imaginary components, phase differences and the like are determined to measure ultrasonic nonlinear parameters (see (b, 3) in FIG. 13(b)).

従って、例えばポンプ波あり、なしの場合に受信した2
種の測定波信号から被測定媒体21中の複数の任意部位
に対応する部分を切り出して直交検波し、位相差を求め
ることにより、測定波の位相急峻部位の影響を回避する
と共に、メディアンフィルタ処理などを行って精度良好
に非線形パラメータの推定値を求めることが可能となる
Therefore, for example, the received 2
By cutting out parts corresponding to a plurality of arbitrary parts in the medium 21 to be measured from the seed measurement wave signal and performing orthogonal detection to obtain the phase difference, the influence of the part where the phase of the measurement wave is steep is avoided, and median filter processing is also performed. By doing so, it becomes possible to obtain estimated values of nonlinear parameters with good accuracy.

〔実施例〕〔Example〕

まず、第1図および第2図を用いて本発明の1実施例の
構成および動作を説明する。
First, the configuration and operation of one embodiment of the present invention will be explained using FIGS. 1 and 2.

第1図において、タイミング発生器1は、超音波振動子
4が放射するポンプ波と、超音波振動子5が放射する測
定波用超音波パルスとの送信タイミングを制御するタイ
ミング信号などを発生するものである。例えば第2図(
a)は測定波用超音波パルスを送信するタイミング信号
を表し、第2図tb)はポンプ波を送信するタイミング
信号を表す。
In FIG. 1, a timing generator 1 generates a timing signal etc. that controls the transmission timing of the pump wave emitted by the ultrasonic transducer 4 and the measurement wave ultrasonic pulse emitted by the ultrasonic transducer 5. It is something. For example, Figure 2 (
a) represents a timing signal for transmitting an ultrasonic pulse for a measurement wave, and FIG. 2 tb) represents a timing signal for transmitting a pump wave.

ポンプ波送信回路2ば、タイミング発生器1から入力さ
れたタイミング信号(第2図(b))に対応して、超音
波振動子4から低周波かつ高音圧のポンプ波を送信させ
る回路である。
The pump wave transmitting circuit 2 is a circuit that transmits a pump wave of low frequency and high sound pressure from the ultrasonic transducer 4 in response to the timing signal input from the timing generator 1 (FIG. 2(b)). .

測定波送信回路3は、タイミング発生器1から入力され
たタイミング信号(第2図(a))に対応して、超音波
振動子5から高周波かつ低音圧の測定波用超音波パルス
を送信させる回路である。
The measurement wave transmission circuit 3 causes the ultrasonic transducer 5 to transmit ultrasonic pulses for measurement waves of high frequency and low sound pressure in response to the timing signal input from the timing generator 1 (FIG. 2(a)). It is a circuit.

超音波振動子4は、低周波かつ高音圧のポンプ波を被測
定媒体21に向けて送信するものである。
The ultrasonic transducer 4 transmits a pump wave of low frequency and high sound pressure toward the medium 21 to be measured.

超音波振動子5は、高周波かつ低音圧の測定波用超音波
パルスを被測定媒体21に向けて送信すると共に、反射
してきた測定波を受信するものである。
The ultrasonic transducer 5 transmits a measurement wave ultrasonic pulse of high frequency and low sound pressure toward the medium 21 to be measured, and receives the reflected measurement wave.

プリアンプ6は、受信した測定波信号を増幅するもので
ある。
The preamplifier 6 amplifies the received measurement wave signal.

BPF (バンドパスフィルタ)7ば、ポンプ波の低周
波成分やノイズ成分を除去するフィルタである。このB
PF7によってフィルタした後の波形を第2図(C)に
示す。
BPF (band pass filter) 7 is a filter that removes low frequency components and noise components of pump waves. This B
The waveform after being filtered by PF7 is shown in FIG. 2(C).

時間ゲート8は、BPF7によってフィルタした後の測
定波信号から、被測定媒体21中の複数の任意部位に対
応する部分の信号を切り出す回路である。例えば第2図
(dlに示すゲート信号A、Bによって、被測定媒体2
1中の部位A、Bから反射して受信された測定波信号を
切り出すようにしている(第2図(e))。
The time gate 8 is a circuit that cuts out signals corresponding to a plurality of arbitrary portions in the medium 21 to be measured from the measurement wave signal filtered by the BPF 7 . For example, by gate signals A and B shown in FIG. 2 (dl), the measured medium 2
The measurement wave signals reflected and received from parts A and B in 1 are cut out (Fig. 2(e)).

参照信号10は、直交検波回路22に供給するSINω
tの信号である。
The reference signal 10 is SINω supplied to the quadrature detection circuit 22.
This is the signal of t.

90°位相シフタ11は、参照信号であるStNωtの
位相を90°シフトさせたCO3ωtの信号を生成する
ものである。
The 90° phase shifter 11 generates a CO3ωt signal by shifting the phase of the reference signal StNωt by 90°.

直交検波回路22は、乗算器12.15、LPF(ロー
パスフィルタ)13.16から構成され、時間ゲート8
から人力された第2図(elの受信波形(測定波信号)
に対し、乗算器12.15によってSINωtあるいは
CO8ωtをそれぞれ乗算し、直交検波して第2図ff
)サイン成分(虚数成分)および第2図(glコサイン
成分(実数成分)を生成するものである。第2図ffl
中のASI、BSlはポンプ波を送信しない場合の被測
定媒体A、Bにおける直交検波信号のサイン成分を夫々
示し、第2図(9中のACI、BCIはポンプ波を送信
しない場合の被測定媒体A、Bにおけるコサイン成分を
夫々示す。また、第2図ffl中のAS2、BS2はポ
ンプ波に測定用超音波パルスを重畳させた場合の被測定
媒体A、Bにおけるサイン成分を夫々示し、第2図+g
l中のAC2、BO2はポンプ波に測定波用超音波パル
スを重畳させた場合の被測定媒体A、Bにおけるコサイ
ン成分を夫々示す。
The quadrature detection circuit 22 includes a multiplier 12.15, an LPF (low pass filter) 13.16, and a time gate 8.
Figure 2 (received waveform of el (measurement wave signal)
are multiplied by SINωt or CO8ωt by multiplier 12.15, and orthogonal detection is performed to obtain the result shown in Fig. 2ff.
) A sine component (imaginary component) and a cosine component (real component) are generated.
ASI and BSI in the middle indicate the sine components of the orthogonal detection signals in the media A and B under test when no pump wave is transmitted, respectively, The cosine components in media A and B are respectively shown. Also, AS2 and BS2 in FIG. Figure 2 +g
AC2 and BO2 in l indicate cosine components in the measurement medium A and B, respectively, when the ultrasonic pulse for measurement wave is superimposed on the pump wave.

LPF (ローパスフィルタ)13.16は、2ωを成
分以上の高周波成分を除去するフィルタである。
LPF (low pass filter) 13.16 is a filter that removes high frequency components equal to or higher than the 2ω component.

ADC(アナログ・デジタル変換器)14.17は、直
交検波した後のサイン成分およびコサイン成分をディジ
タル値に夫々変換するものである。
ADC (analog-to-digital converter) 14.17 converts the sine component and cosine component after orthogonal detection into digital values, respectively.

メモリ18は、ADC14,17によってディジタル値
に変換したサイン成分およびコサイン成分を記憶させる
ものである。
The memory 18 stores the sine and cosine components converted into digital values by the ADCs 14 and 17.

演算部19は、点A、点已における位相シフト置型A、
V、を後述する式α匂あるいは式(20+を用いて演算
し、更に点A1点Bの間の位相シフトパラメータNを後
述する式051を用いて演算などするものである。この
演算した位相シフトパラメータNを表示用メモリ20に
格納し、デイスプレィ上に表示する。また、超音波振動
子4.5を被測定媒体21に対して2次元的に走査して
、空間的に位相シフトパラメータを表示用メモリ20に
格納し、デイスプレィ上に画像として表示する。
The calculation unit 19 calculates a point A, a phase shift position type A at the point A,
V, which will be described later, is calculated using the formula α or formula (20+), and the phase shift parameter N between points A and B is calculated using the formula 051, which will be described later.This calculated phase shift The parameter N is stored in the display memory 20 and displayed on the display.The ultrasonic transducer 4.5 is scanned two-dimensionally with respect to the medium 21 to be measured to spatially display the phase shift parameter. The image is stored in the memory 20 and displayed as an image on the display.

第2図は第1図構成の動作説明図を示す。FIG. 2 shows an explanatory diagram of the operation of the configuration shown in FIG.

第2図において、falは、測定波の送信タイミングを
示す。これは、第1図超音波振動子5から被測定媒体2
1に送信される測定波用超音波パルスの送信タイミング
を表す。
In FIG. 2, fal indicates the transmission timing of the measurement wave. This is from the ultrasonic transducer 5 to the medium to be measured 2 in FIG.
1 represents the transmission timing of the measurement wave ultrasonic pulse transmitted at 1.

(blは、ポンプ波の送信タイミングを示す。これは、
第1図超音波振動子4から被測定媒体21に送信される
ポンプ波の送信タイミングを表す。
(bl indicates the transmission timing of the pump wave. This is
FIG. 1 represents the transmission timing of a pump wave transmitted from the ultrasonic transducer 4 to the medium 21 to be measured.

(C1は、受信波形(測定波の波形)を示す。(C1 indicates the received waveform (waveform of the measurement wave).

(diは、ゲート信号を示す。これは、第1図時間ゲー
ト8が、受信した測定波信号から、被測定媒体21中の
点A、点Bの部位に対応する信号を切り出すためのゲー
ト信号である。
(di indicates a gate signal. This is a gate signal used by the time gate 8 in FIG. 1 to extract signals corresponding to points A and B in the medium to be measured 21 from the received measurement wave signal. It is.

(e)は、ゲート後の受信波形(測定波13号)を示す
。これは、第1図時間ゲート8によって、受信した測定
波信号から切り出された測定波信号を表す。
(e) shows the received waveform (measurement wave No. 13) after the gate. This represents the measurement wave signal extracted from the received measurement wave signal by the time gate 8 in FIG.

fflは、直交検波後のサイン成分を示す。これは、第
1図直交検波回路22を構成する乗算器12、LPF 
l 3によって生成されたサイン成分(虚数成分)を表
す。
ffl indicates the sine component after orthogonal detection. This includes the multiplier 12 and the LPF that constitute the orthogonal detection circuit 22 in FIG.
represents the sine component (imaginary component) generated by l3.

fglは、直交検波後のコサイン成分を示す。これは、
第1図直交検波回路22を構成する乗算器15、LPF
16によって生成されたコサイン成分(実数成分)を表
す。
fgl indicates a cosine component after orthogonal detection. this is,
Multiplier 15 and LPF constituting quadrature detection circuit 22 in FIG.
represents a cosine component (real number component) generated by 16.

第3図は、直交検波後の信号例を示す。FIG. 3 shows an example of a signal after orthogonal detection.

第3図において、“ポンプ波なしの時の受信信号の直交
検波後の信号の振幅”および“ポンプ波ありの時の受信
信号の直交検波後の信号の振幅“について、”SINω
【との乗算1および″CO3ωtとの乗算”した時の夫
々の値が格納されており、これらを図示のようにγ、1
、γゎいTsz、γ、と表す。ただし、図中で■、は受
信信号強度、1、は参照信号強度である。
In FIG. 3, regarding "the amplitude of the signal after quadrature detection of the received signal when there is no pump wave" and "the amplitude of the signal after quadrature detection of the received signal when there is a pump wave", "SINω
The values obtained when multiplied by [1] and "multiplied by CO3ωt" are stored, and these are converted into γ, 1 as shown in the figure.
, γゎiTsz, γ. However, in the figure, ■ indicates the received signal strength, and 1 indicates the reference signal strength.

第4図は、第1図時間ゲート8の代わりに、時間ゲート
9−1.9−2を設けた他の実施例構成を示す。第5図
は第4図構成の動作説明図を示す。
FIG. 4 shows another embodiment configuration in which time gates 9-1 and 9-2 are provided in place of the time gate 8 shown in FIG. FIG. 5 shows an explanatory diagram of the operation of the configuration shown in FIG.

この第4図構成は、SINωtおよびCO8ωtの信号
を直交検波回路22に対して、被測定媒体21の点A、
点Bの部位から反射して受信した測定波信号の部分に対
応する時にのみ、供給するようにしたものである。これ
により、第5図(e)および(flに示すようなSIN
ωtおよびCO8ωtを直交検波回路22に供給し、第
4図(幻および(hlに示すような直交検波後のサイン
成分およびコサイン成分を生成するようにしている。
This configuration in FIG.
The signal is supplied only when it corresponds to the part of the measurement wave signal reflected and received from point B. As a result, the SIN as shown in Fig. 5(e) and (fl)
ωt and CO8ωt are supplied to the quadrature detection circuit 22 to generate sine and cosine components after quadrature detection as shown in FIG.

第5図は第4図構成の動作説明図を示す。FIG. 5 shows an explanatory diagram of the operation of the configuration shown in FIG.

第5図において、(alは、測定波の送信タイミングを
示す。これは、第4図超音波振動子5から被測定媒体2
1に向けて送信される測定波用超音波パルスの送信タイ
ミングを表す。
In FIG. 5, (al) indicates the transmission timing of the measurement wave.
1 represents the transmission timing of the ultrasonic pulse for the measurement wave transmitted toward 1.

中)は、ポンプ波の送信タイミングを示す、これは、第
4図超音波振動子4から被測定媒体21に向けて送信さ
れるポンプ波の送信タイミングを表す。
4) indicates the transmission timing of the pump wave. This represents the transmission timing of the pump wave transmitted from the ultrasonic transducer 4 in FIG. 4 toward the medium 21 to be measured.

(C1は、受信波形(測定波の波形)を示す。(C1 indicates the received waveform (waveform of the measurement wave).

(d)は、ゲート信号を示す、これは、第4図時間ゲー
ト9−1.9−2が被測定媒体21中の点A、点Bの部
分のみに対応する時刻にSINωtおよびCO8ωtを
直交検波回路22に供給するためのゲート信号である。
(d) shows the gate signal, which means that the time gates 9-1 and 9-2 in FIG. This is a gate signal to be supplied to the detection circuit 22.

Telは、ゲート後の参照信号のサイン成分である。Tel is the sign component of the gated reference signal.

これは、第4図時間ゲート9−1から乗算器12に供給
するSINωtの信号である。
This is the SINωt signal supplied from the time gate 9-1 in FIG. 4 to the multiplier 12.

fflは、ゲート後の参照信号のコサイン成分である。ffl is the cosine component of the gated reference signal.

これは、第4図時間ゲート9−2から乗算器15に供給
するCO8ωtの信号である。
This is the signal of CO8ωt supplied from the time gate 9-2 in FIG. 4 to the multiplier 15.

fglは、直交検波後のサイン成分を示す。これは、第
4図直交検波回路22を構成する乗算器12、LPF1
3によって生成されたサイン成分(虚数成分)を表す。
fgl indicates a sine component after orthogonal detection. This is the multiplier 12 and LPF 1 that constitute the orthogonal detection circuit 22 in FIG.
represents the sine component (imaginary component) generated by 3.

(hlは、直交検波後のコサイン成分を示す。これは、
第4図直交検波回路22を構成する乗算器15、LPF
16によって生成されたコサイン成分(実数成分)を表
す。
(hl indicates the cosine component after orthogonal detection. This is
FIG. 4 Multiplier 15 and LPF constituting quadrature detection circuit 22
represents a cosine component (real number component) generated by 16.

第6図は、本発明に係わる差分増幅回路例を示す。これ
は、第1図あるいは第4図LPF13.16と、ADC
14,17との間に挿入するものであって、差分を増幅
(K倍)してADC14,17によってアナログ信号を
ディジタル信号に精度良好に変換する(量子化エラーを
少なくして変換する)ものである。第7図に動作説明図
を示す。
FIG. 6 shows an example of a differential amplifier circuit according to the present invention. This is the same as the LPF13.16 in Figure 1 or Figure 4 and the ADC.
14, 17, and amplifies the difference (K times) and converts the analog signal into a digital signal with good accuracy (converts with less quantization error) by ADC 14, 17. It is. FIG. 7 shows an explanatory diagram of the operation.

第6図において、LPF (ローパスフィルタ)13.
16の出力は直交検波信号のサイン成分、あるいはコサ
イン成分であり、第7図(a)、(blに対応している
In FIG. 6, LPF (low pass filter) 13.
The output of 16 is the sine component or cosine component of the orthogonal detection signal, and corresponds to FIGS. 7(a) and (bl).

選択信号発生回路30は、直交検波信号の各成分(AS
I、BSI、As2、BS2、ACI、BCI、A、C
2、BO2)を選択するための信号(第7図(C)、f
dl、Tel、if)参照)を発生したり、これらの成
分をホールドするための信号(第7図(gl、(hl、
(1)、(J)参照)を発生したりなどするものである
The selection signal generation circuit 30 generates each component (AS
I, BSI, As2, BS2, ACI, BCI, A, C
2, BO2)) (Fig. 7(C), f
dl, Tel, if)) or to hold these components (see Figure 7 (gl, (hl, if)).
(1), (J)).

信号選択回路(1)31、信号選択回路+2132は、
直交検波信号のサイン成分(ASI、BSI、As2、
B52)、コサイン成分(ACI、BCI、AC2、B
O2)を夫々選択する回路である。
The signal selection circuit (1) 31 and the signal selection circuit +2132 are
The sine component of the quadrature detection signal (ASI, BSI, As2,
B52), cosine component (ACI, BCI, AC2, B
This is a circuit that selects O2) respectively.

SH(サンプルホールド)回路33ないし40は、選択
信号発生回路30からの選択信号に対応して直交検波信
号のASI、As2、BSI、BS2、ACI、AC2
、BCIXBC2を夫々サンプルホールドする回路であ
る(第7図(幻、Thl、(1)  TJ)参照)。
The SH (sample and hold) circuits 33 to 40 detect orthogonal detection signals ASI, As2, BSI, BS2, ACI, and AC2 in response to the selection signal from the selection signal generation circuit 30.
, BCIXBC2 (see FIG. 7 (phantom, Thl, (1) TJ)).

作動アンプ41ないし44は、SH回路にホールドされ
た信号の差分をに倍した図示信号を生成するものである
(第7図(kl、(1)参照)。
The active amplifiers 41 to 44 are for generating an illustrated signal which is twice the difference between the signals held in the SH circuit (see FIG. 7 (kl, (1)).

信号選択回路(3145,46は、図示のように88回
路、作動アンプによってホールドあるいは作動増幅され
た信号を選択し、ADC14,17に順次入力するもの
である。
The signal selection circuits (3145 and 46 select the signals held or operationally amplified by the 88 circuits and operational amplifiers as shown in the figure) and sequentially input them to the ADCs 14 and 17.

以上の構成によって、演算部18で超音波非線形パラメ
ータを算出するために必要は信号、特に差分をに倍に増
幅した後、ADC14,17によってアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換することにより、当該ADC14,
17による量子化誤差を軽減して超音波非線形パラメー
タを精度良好に演算することが可能となる。
With the above configuration, in order to calculate the ultrasonic nonlinear parameters in the arithmetic unit 18, it is necessary to amplify the signal, especially the difference, by a factor of two, and then convert the analog signal into a digital signal by the ADCs 14 and 17.
It becomes possible to reduce the quantization error caused by 17 and calculate the ultrasonic nonlinear parameters with good accuracy.

第7図は、第6図回路の動作説明図を示す。FIG. 7 shows an explanatory diagram of the operation of the circuit of FIG. 6.

第7図において、(al、(blは、LPF後のサイン
成分、コサイン成分を示す。これらは、第6図LPF1
3.16によって高調波成分を除去した後の直交検波信
号のサイン成分、コサイン成分を表す。図中、ASI、
BSI、AS2、BS2、ACl、BCl、AC2、B
O2は、第2図ffl、tglあるいは第5図(gl、
Fhl中に示す記号に対応している。
In FIG. 7, (al, (bl) indicate the sine component and cosine component after LPF.
3.16 represents the sine component and cosine component of the quadrature detection signal after removing harmonic components. In the figure, ASI,
BSI, AS2, BS2, ACl, BCl, AC2, B
O2 is shown in Figure 2 ffl, tgl or Figure 5 (gl,
It corresponds to the symbol shown in Fhl.

(C1、(dl、(el、(flは、(al、(bl中
の該当信号を選択する信号である。これは、第6図選択
信号発生回路30が信号選択回路(1131,32に入
力する選択信号である。
(C1, (dl, (el, (fl) is a signal that selects the corresponding signal in (al, (bl. This is the selection signal to

tgl、(hl、(11、(」)は、88回路によって
ホールドするホールドタイミングを示す。また、信号A
Slのホールドされた値を7ASl とする。同様に、
信号ACI、BSI、BCI、AS2、AC2、BS2
、BO2のホールドされた値を夫々γAC−γ11S1
%7ICI%T*5zsTAC21γBS2%γ寥c2
 とする。
tgl, (hl, (11, ('')) indicates the hold timing held by the 88 circuit.
Let the held value of Sl be 7ASl. Similarly,
Signal ACI, BSI, BCI, AS2, AC2, BS2
, the held values of BO2 are respectively γAC−γ11S1
%7ICI%T*5zsTAC21γBS2%γ寥c2
shall be.

+kl、(1)は、A点、B点の八り変換を示す。これ
は、88回路によってホールドされた信号のうち矢印を
用いて示す信号についてAD変換し、ディジタル値に変
換することを意味している。具体的に説明すれば、ポン
プ波なしの状態で、(g+のγ1、TAc3、(h)の
γ11S1 、γgel について、AD変換する。更
に、ポンプ波ありの状態で、(klで差分をに倍した信
号であるK(TAsz−γA5.)、K(γscz  
r sc+ ) 、(IIで差分をに倍した信号である
K(γmst  Tms+ ) 、K (1MC2Ts
c、)について、AD変換する。これらAD変換した値
は、−旦メモリ18に格納する。そして、演算部19が
メモリ18から取り出して位相シフトパラメータを計算
する。後述する弐09に従うと、点Aまでの位相シフト
置型、は、下式(21)によって計算される。
+kl, (1) indicates the eight-fold transformation of point A and point B. This means that among the signals held by the 88 circuits, the signals indicated by arrows are subjected to AD conversion and converted into digital values. To be more specific, in a state without a pump wave, perform AD conversion on γ1, TAc3 of (g+), γ11S1 and γgel of (h).Furthermore, with a pump wave, multiply the difference by (kl). K(TAsz-γA5.), K(γscz
r sc+ ), (K (γmst Tms+ ), which is the signal obtained by multiplying the difference by II, K (1MC2Ts
AD conversion is performed for c,). These AD-converted values are stored in the memory 18. Then, the arithmetic unit 19 retrieves it from the memory 18 and calculates the phase shift parameter. According to Section 209, which will be described later, the phase shift position up to point A is calculated by the following equation (21).

A (K2(γ ac2− γAc+)”+  K”(T 
Asz−γ 、、、)Z)l/Z  1(γ1.′+γ
As、 2)l/2        K・(21) また、同様に、点Bまでの位相シフトを甲、は下式(2
2)によって計算される。
A (K2(γ ac2- γAc+)”+ K”(T
Asz-γ ,,,)Z)l/Z 1(γ1.'+γ
As, 2) l/2 K・(21) Similarly, the phase shift up to point B is expressed by the following formula (2
2).

ち (γsc+  ”+ r ms+  ”) ””・ ・
 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 
・ ・ ・ ・ ・ ・(22)上記の甲6、甲、を用
いると、点A、点Bの間の位相シフトパラメータNは後
述する式a9によって計算できる。
Chi(γsc+ ”+ r ms+ ”) ””・・
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ ・ ・ (22) Using the above A6 and A, the phase shift parameter N between points A and B can be calculated using equation a9 described later.

第8図は、被測定媒体21の深さ方向に対して複数の任
意点の位相シフトパラメータを測定する構成を示す。こ
れは、直交検波回路を22−1.22−2の2組を設け
、タイミング発生器1がら時間ゲート8−に人力された
HレヘルおよびLレヘルが交互に変わるタイミング信号
に同期し、■ルーベルの時に左側の直交検波回路22−
1に被測定媒体21から受信した測定波信号を人力して
直交検波し、一方、Lレヘルの時に右側の直交検波回路
22−2に被測定媒体21から受信した測定波信号を入
力して直交検波するようにしている(第9図(dl、(
0)、(fl参照)、このように、2組の直交検波回路
22−1.22−2を設けてこれらに受信した測定波信
号を交互に入力して直交検波することにより、いわば測
定波信号を区切った状態で第9図(g)、(hlに示す
ように直交検波後のサイン信号およびコサイン信号を止
成し、測定波信号の位相の色峻な部位による影響を最小
限に限定すると共に、後述するメディアンフィルタなど
によってバラツキを軽減することが可能となる。
FIG. 8 shows a configuration for measuring phase shift parameters at a plurality of arbitrary points in the depth direction of the medium 21 to be measured. This is achieved by providing two sets of orthogonal detection circuits 22-1 and 22-2, and synchronizing the timing signal from the timing generator 1 to the time gate 8- with the H level and L level changing alternately. When the left quadrature detection circuit 22-
1, the measurement wave signal received from the medium to be measured 21 is manually subjected to orthogonal detection, while at the L level, the measurement wave signal received from the medium to be measured 21 is input to the right quadrature detection circuit 22-2 to perform orthogonal detection. I am trying to detect the wave (Figure 9 (dl, (
0), (see fl) In this way, by providing two sets of orthogonal detection circuits 22-1 and 22-2 and alternately inputting the received measurement wave signals to these and performing orthogonal detection, the measurement wave With the signals separated, the sine and cosine signals after orthogonal detection are stopped as shown in Figure 9 (g) and (hl), and the influence of the phase of the measurement wave signal is minimized. At the same time, it is possible to reduce variations by using a median filter, which will be described later.

第9図は、第8図構成の動作説明図を示す。FIG. 9 shows an explanatory diagram of the operation of the configuration shown in FIG.

第9図において、fatは、測定波の送信タイミングを
示す。これは、第8図超音波振動子5から被測定媒体2
1に向けて送信される測定波用超音波パルスの送信タイ
ミングを表す。
In FIG. 9, fat indicates the transmission timing of the measurement wave. This is from the ultrasonic transducer 5 to the medium 2 to be measured in FIG.
1 represents the transmission timing of the ultrasonic pulse for the measurement wave transmitted toward 1.

(blは、ポンプ波の送信タイミングを示す。これは、
第8図超音波振動子4から被測定媒体21に向けて送信
されるポンプ波の送信タイミングを表す。
(bl indicates the transmission timing of the pump wave. This is
FIG. 8 represents the transmission timing of a pump wave transmitted from the ultrasonic transducer 4 toward the medium 21 to be measured.

(C1は、ポンプ波なしおよびポンプ波ありの場合の受
信波形(測定波の波形)を示す。
(C1 shows the received waveform (waveform of the measurement wave) without a pump wave and with a pump wave.

+d+は、ゲート信号を示す。これは、第8図タイミン
グ発生器1が時間ゲート8−1に供給するゲート信号を
示す。
+d+ indicates a gate signal. This shows the gating signal that timing generator 1 in FIG. 8 supplies to time gate 8-1.

(elは、ゲート後の受信信号1を示す。これは、時間
ゲート8−1に対してHレベルのゲート信号が供給され
た時に、(C)の測定波信号から切り出したものである
(el indicates received signal 1 after gate. This is cut out from the measurement wave signal in (C) when an H level gate signal is supplied to time gate 8-1.

(flは、ゲート後の受信信号2を示す。これは、時間
ゲート8−1に対してLレベルのゲート信号が供給され
た時に、(c+の測定波信号から切り出したものである
(fl indicates the received signal 2 after the gate. This is extracted from the measurement wave signal of (c+) when the L level gate signal is supplied to the time gate 8-1.

(gl、(hlは、受信信号1の直交検波後のサイン信
号、コサイン信号である。
(gl, (hl are the sine and cosine signals after orthogonal detection of the received signal 1.

(i>は、位相シフト量の演算結果を求める位置を示す
。図中!1、平1、甲、・・・の位置で位相シフト量が
演算されることを表している。
(i> indicates the position where the calculation result of the phase shift amount is calculated. In the figure, it is shown that the phase shift amount is calculated at the positions !1, H1, A, . . .

fj)、(klは、受信信号2の直交検波後のサイン信
号、コサイン信号である。
fj) and (kl are the sine and cosine signals of the received signal 2 after orthogonal detection.

(1)は、位相シフト量の演算結果を求める位置を示す
。図中甲7、甲、 、V、  ・・・の位置で位相シフ
ト量が演算されることを表している。
(1) indicates the position where the calculation result of the phase shift amount is obtained. This indicates that the phase shift amount is calculated at the positions A7, A, , V, . . . in the figure.

以上のように、直交検波回路22−1.22−2の2組
を設け、受信した測定波信号を交互に入力して直交検波
し、位相急峻による影響を回避した位相シフト量を求め
ることが可能となる。
As described above, it is possible to provide two sets of quadrature detection circuits 22-1 and 22-2, alternately input the received measurement wave signals, perform quadrature detection, and obtain the amount of phase shift while avoiding the influence of phase steepness. It becomes possible.

第10図はメディアンフィルタ/移動平均説明図を示す
FIG. 10 shows an explanatory diagram of median filter/moving average.

第10図fatは、受信信号(測定波信号)を示す。FIG. 10 fat shows a received signal (measurement wave signal).

第1O図(blは、位相シフト貴重、4Lを示す。実線
は、既述した構成によって被測定媒体21の潔さ方向の
複数の部位の位相シフト量+′9.を゛測定によって求
めた解析値をプロ・ツトしたものである。点線は、理論
値を示す。これら解析値のうち、測定波の位相の不連続
点において図示a、bに示すような位相シフト貴重、が
理値値から大きくずれる。
FIG. 1O (bl indicates phase shift value, 4L. Solid line is an analysis obtained by measuring the amount of phase shift +'9. of a plurality of parts in the cleanliness direction of the medium 21 to be measured using the above-mentioned configuration. The dotted line indicates the theoretical value.Among these analytical values, the phase shifts shown in figures a and b at the discontinuous points of the phase of the measured wave differ from the theoretical value. It deviates greatly.

第10図(C)は、メディアンフィルタを掛けた後の位
相を示す。これは、第10図(blの解析値のうち、位
相不連続によって理論値から大きくずれたa、bについ
て、隣合う5点の位相シフト量を小さい順に並べ、中央
の値、即ち小さい方から3番目の(直に置き(負えるフ
ィルり(メデイアンフィルり)処理を行ったものである
。これにより、解析値が理論値から大きくずれる値を除
外することができる。
FIG. 10(C) shows the phase after applying the median filter. This is shown in Fig. 10 (among the analytical values of bl, for a and b that deviate greatly from the theoretical value due to phase discontinuity, arrange the phase shift amounts of five adjacent points in descending order, and calculate from the center value, that is, from the smallest one. The third (directly placed (median fill) processing is performed. This allows values whose analytical values deviate greatly from the theoretical values to be excluded.

第10図(diは、第10図+c+のメディアンフィル
タ処理を行った後、更により滑らかな位相シフト量を得
るために、位相シフト量甲、の移動平均を行ったもので
ある。
FIG. 10 (di is a moving average of the phase shift amount A) after performing the median filter processing of FIG. 10+c+ in order to obtain an even smoother phase shift amount.

第10図(e)は、上段に示す位相シフト量のvlと甲
、から位相シフトパラメータN、 、’P、と甲6から
位相シフトパラメータN2 ・・・のように、最終的な
位相シフトパラメータN、を後述する式05)を用いて
計算したものである。
FIG. 10(e) shows the final phase shift parameters from the phase shift amount vl shown in the upper row and from A to phase shift parameters N, , 'P, and from A to phase shift parameter N2... N is calculated using Equation 05), which will be described later.

また、第10図は深さ方向に対してのみ、メディアンフ
ィルタ/移動平均を行っているが、2次元的に走査し、
得られた位相シフト貴重、Lに対して空間的にメディア
ンフィルタ/移動平均を行うようにしてもよい。
In addition, in Fig. 10, median filtering/moving average is performed only in the depth direction, but scanning is performed two-dimensionally,
The obtained phase shift value, L, may be spatially median filtered/moving averaged.

尚、第11図は、位相シフト量の説明図を示す。Note that FIG. 11 shows an explanatory diagram of the amount of phase shift.

図中、甲はポンプ波なしの場合の位相シフト量を示し、
′P、ILはポンプ波なし、ありの場合の位相シフトt
の差を示す。以下位相シフトパラメータNの算出の原理
について説明する。
In the figure, instep shows the amount of phase shift without pump wave,
'P, IL is the phase shift t with and without pump wave.
shows the difference between The principle of calculating the phase shift parameter N will be explained below.

被測定媒体21内の音圧がゼロの時の音速をC0、密度
をρ。とすると、Pなる音圧が加えられた時の音速Cは
、 B C”’ C。
The speed of sound when the sound pressure in the medium 21 to be measured is zero is C0, and the density is ρ. Then, the sound speed C when a sound pressure P is applied is B C''' C.

+ ・(1) N=            (B/A)  ・ ・ 
・ ・ ・ ・(6)2 ρoco   A aP A              aP である。ここで、添字Sは等エントロピーであることを
示す。
+ ・(1) N= (B/A) ・ ・
・ ・ ・ ・(6)2 ρoco A aP A aP . Here, the subscript S indicates isentropy.

即ち、ポンプ波の音圧Pにより、音速Cは、B ΔC=         P・・・・・・・・(4)2
ρocoA たけ変化することになる。
That is, due to the sound pressure P of the pump wave, the sound speed C is B ΔC= P (4) 2
It will change by ρocoA.

ここで、音速の圧力依存性から直接定義される「位相シ
フトパラメータN」は以下のように定義される。
Here, the "phase shift parameter N", which is directly defined from the pressure dependence of the sound velocity, is defined as follows.

2 ρ。 C0 従って、ρ。、coが既知であれば、NとB/Aの一方
を推定すれば、もう一方は式(6)から計算できる。
2 ρ. C0 Therefore, ρ. , co are known, by estimating one of N and B/A, the other can be calculated from equation (6).

媒体中を伝播する波動は、減衰を無視すると次式のよう
に表される。
Waves propagating in a medium can be expressed as follows, ignoring attenuation.

P  (t  ;x)  −A−3in  (ω(t 
−一))・(71に こで、Pは音圧、Lは時間、Xは空間座標、Aは振幅、
ωが角周波数、Cは音速である。弐(7)において、音
速Cが静圧時の音速C0から微小量ΔCだけ変化したと
き、位相項型は以下のようになる。
P (t ; x) −A−3in (ω(t
-1))・(71 Niko, P is sound pressure, L is time, X is spatial coordinate, A is amplitude,
ω is the angular frequency and C is the speed of sound. In (7), when the sound speed C changes by a minute amount ΔC from the sound speed C0 at static pressure, the phase term type becomes as follows.

甲=ω・ (を−) C0+ΔC aP また、非線形パラメータB/Aと位相シフトパラメータ
Nは以下のような関係がある。
A=ω・(−) C0+ΔC aP Furthermore, the nonlinear parameter B/A and the phase shift parameter N have the following relationship.

Co       C。Co C.

Co           C。Co C.

ΔC C0 これにより、音速変化による位相の変化Δ甲は、Δ甲=
甲−甲。
ΔC C0 As a result, the change in phase due to the change in sound speed, ΔA, is ΔA=
Instep-instep.

ΔC =C・ X ・       ・ ・ ・ ・ ・ ・
 ・ ・ ・ ・(9)となる。従って、音速Cの微小
変化ΔCが非線形性によるものとすると、位相項型の圧
力依存性は式(5)の位相シフトパラメータNを使って
次式のように表現できる。
ΔC = C・X ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ ・(9) Therefore, assuming that the small change ΔC in the sound speed C is due to nonlinearity, the pressure dependence of the phase term type can be expressed as shown in the following equation using the phase shift parameter N in equation (5).

Δ甲     1   ΔC きければ、式(2)における音圧Pはポンプ波の音圧と
考えてよい。従って、このポンプ波の音圧から、X軸上
の音速分布C(x ; t)は、弐(5)の位相シフト
パラメータNを使えば、以下のように表現できる。
If ΔK 1 ΔC is true, then the sound pressure P in equation (2) can be considered to be the sound pressure of the pump wave. Therefore, from the sound pressure of this pump wave, the sound velocity distribution C(x; t) on the X-axis can be expressed as follows using the phase shift parameter N in (5).

C C(x  ;  t)  =C,+=  P  (x)
aP ΔP       Co   ΔP ΔP =C・ x−N ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
 ・ ・ ・GO1以下、位相シフトパラメータNの測
定方法について、基本式を導出する。
C C (x; t) = C, += P (x)
aP ΔP Co ΔP ΔP = C・x−N ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・For GO1 and below, a basic formula will be derived for the method of measuring the phase shift parameter N.

ポンプ波に測定波が重畳している時の音圧は、ポンプ波
の音圧と測定波の音圧との和であるが、ポンプ波の音圧
が測定波の音圧に比べて十分に大P =Co  ”Co    ・N  (x)  ・P  
(x)  ・・・011ここで、N (x)は位相シフ
トパラメータNの空間分布を表す。いま、ポンプ波を送
出した時間t=0とすると、距離りだけ進んだ時、観察
される測定波の位相シフト量Δ’P (L)は、+C0 1+C0 C(x  ;  t) ・ N (x) ・ N  (x) (X) (X) 以下のように導出できる。
The sound pressure when the measurement wave is superimposed on the pump wave is the sum of the sound pressure of the pump wave and the sound pressure of the measurement wave. Large P = Co ”Co ・N (x) ・P
(x)...011 Here, N (x) represents the spatial distribution of the phase shift parameter N. Now, assuming that the time at which the pump wave was sent out is t = 0, the amount of phase shift Δ'P (L) of the measurement wave observed when it has traveled the distance is +C0 1+C0 C(x; t) ・ N (x ) ・ N (x) (X) (X) It can be derived as follows.

C0 ・ dx となる。弐@で、第1項は測定波が長さしだけ伝播する
ことによって起こる線形の位相回転項を表し、第2項が
非線形効果による位相シフト量Δ甲NL(L)を表す。
It becomes C0・dx. In 2@, the first term represents the linear phase rotation term caused by the measurement wave propagating along the length, and the second term represents the phase shift amount ΔKNL(L) due to the nonlinear effect.

Δ甲ML (L)  =−ωJ  N (x)  ・P
  (x)  dx・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・圓 式0争が測定の基本式となる。対象と考えている区間で
N (x)が一定ならば、式α■は次式のように書くこ
とができる。
ΔKML (L) = -ωJ N (x) ・P
(x) dx・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・The round equation 0 race is the basic equation for measurement. If N (x) is constant in the interval considered as the target, the formula α■ can be written as the following formula.

Δ甲ML(L)−−ω−Nf  P(x)dx・−04
1従って、任意の2地点、A、Bを考え(地点A、Bま
での距離をり、 、L、とする)、そこまでの非線形効
果による位相シフト量をそれぞれ甲1、甲、とするとA
−B間の位相シフトパラメータは、甲、−甲A干−ω・
Nf  P  (x)  dxによって、 甲、−甲。
ΔAML(L)--ω-Nf P(x)dx・-04
1 Therefore, if we consider two arbitrary points A and B (the distances to points A and B are , and L), and let the amount of phase shift due to the nonlinear effect up to those points be A1 and A, respectively, then A
The phase shift parameters between -B are
Nf P (x) By dx, A, - A.

N=           ・・・・・・・09−ωf
 P(x)dx 次に、2地点A、Bまでの位相シフト置型え、!、は以
下のように受信信号を直交検波すると計算できる。
N= ・・・・・・09−ωf
P(x)dx Next, set the phase shift between the two points A and B! , can be calculated by orthogonally detecting the received signal as follows.

ポンプ波がない時の受信信号(測定波信号)をI+ S
in (ωt+’P) ポンプ波がある時の受信信号を +1 Sin (ωを生型+’PNL)とおく。また、
直交検波のための参照信号を■、Sinωt、Ir C
osωt とする。但し、甲は線形の位相回転項、′PNLは非線
形効果による位相差、■8は受信信号強度、■7は参照
信号強度である。
The received signal (measurement wave signal) when there is no pump wave is I+S
in (ωt+'P) Let the received signal when there is a pump wave be +1 Sin (ω is the raw type +'PNL). Also,
The reference signal for quadrature detection is ■, Sinωt, Ir C
Let it be osωt. However, A is a linear phase rotation term, 'PNL is a phase difference due to a nonlinear effect, ■8 is a received signal strength, and ■7 is a reference signal strength.

ポンプ波のない時の受信信号と、ポンプ波がある時の受
信信号とのそれぞれに参照信号を乗算し、2ωを以上の
成分をカットする低減フィルタを通すと第3図に示すよ
うな結果を得る。この第3図の結果をベクトルで表現す
ると第11図のようになる。非線形効果による位相シフ
ト量′PNLは微小であるから、 となる。弐〇glを点A、点Bについて計算して、その
時の位相シフト量を′1′1、甲、とおくと、式α9の
関係から点A、点Bの間の位相シフトパラメータNを計
算することができる。また、弐G9+を使わなくても、
次式の関係からも計算できる。
If the received signal when there is no pump wave and the received signal when there is a pump wave are multiplied by a reference signal, and then passed through a reduction filter that cuts components over 2ω, the result shown in Figure 3 is obtained. obtain. If the result of FIG. 3 is expressed as a vector, it will be as shown in FIG. 11. Since the phase shift amount 'PNL due to the nonlinear effect is minute, the following equation holds true. Calculate 2〇gl for points A and B, and set the phase shift amount at that time as '1'1, A. Then, calculate the phase shift parameter N between points A and B from the relationship of formula α9. can do. Also, even if you do not use NiG9+,
It can also be calculated from the relationship of the following formula.

γ @2          γ 、1甲)、L=ta
n−’   −jan−’    ・・・・(2IIl
γcl           Te1 但し、X− 1、−[、・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・αηと
なる。ここで、第11図の幾何学的関係からΔ X ”  ((Tcz   Tc+)  ”  +  (γ
sz  rs+)  ”  )  ””=(rc+” 
 +γ 、Z  )  l/2  ・ ・ ・ ・ ・
 ・ ・ ・ ・αのとなるから、非線形効果による位
相シフト量は8L (7c+2 +711”  )”” 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、例えばポンプ波
あり、なしの場合に受信した2種の測定波信号から被測
定媒体21中の複数の任意部位に対応する部分を切り出
して直交検波し、位相差を求めて超音波非線形パラメー
タを算出する構成を採用しているため、測定波の位相急
峻などによる影響を回避すると共に、メディアンフィル
タ処理などを行ってバラツキのない精度良好な非線形パ
ラメータの推定値を測定することができる。
γ @2 γ, 1A), L=ta
n-'-jan-' ...(2IIl
γcl Te1 However, X- 1, -[, ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ αη. Here, from the geometrical relationship shown in FIG.
sz rs+) ” ) ””=(rc+”
+γ, Z) l/2 ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ ・Since α is, the amount of phase shift due to the nonlinear effect is 8L (7c+2 +711”)”” [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, for example, with and without pump waves, This is because a configuration is adopted in which parts corresponding to a plurality of arbitrary parts in the medium to be measured 21 are cut out from the two types of measurement wave signals received at , it is possible to avoid the influence of the phase steepness of the measurement wave, and to perform median filter processing or the like to measure nonlinear parameter estimates with good accuracy and no variation.

・ ・ ・ ・ ・(191・ ・ ・ ・・(191

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

第1図は本発明の1実施例構成図、第2図は第1図構成
の動作説明図、第3図は直交検波後の信号例、第4図は
本発明の他の実施例構成図、第5図は第4図構成の動作
説明図、第6図は本発明に係わる差分増幅回路例、第7
図は第6図回路の動作説明図、第8図は本発明の他の実
施例構成図、第9回は第8図構成の動作説明図、第10
図はメディアンフィルタ/移動平均説明図、第11図は
位相シフト量の説明図、第12図はポンプ波および測定
波用超音波パルス例、第13は概念説明図を示す。 図中、■はタイミング発生器、4.5は超音波探触子、
8.8−1.9−1.9−2は時間ゲート、10は参照
信号、11は90°位相シフク、12.15は乗算器、
14.17はADC,19は演算部、21は被測定媒体
、22.22−1.22−2は直交検波回路を表す。
FIG. 1 is a configuration diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the configuration shown in FIG. 1, FIG. 3 is an example of a signal after orthogonal detection, and FIG. 4 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention. , FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the configuration shown in FIG. 4, FIG. 6 is an example of a differential amplifier circuit according to the present invention, and FIG.
6 is an explanatory diagram of the operation of the circuit shown in FIG.
11 is an explanatory diagram of the amount of phase shift, FIG. 12 is an example of ultrasonic pulses for pump waves and measurement waves, and FIG. 13 is an explanatory diagram of the concept. In the figure, ■ is a timing generator, 4.5 is an ultrasonic probe,
8.8-1.9-1.9-2 is a time gate, 10 is a reference signal, 11 is a 90° phase shift, 12.15 is a multiplier,
Reference numeral 14.17 represents an ADC, 19 represents an arithmetic unit, 21 represents a medium to be measured, and 22.22-1.22-2 represents an orthogonal detection circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被測定媒体の超音波非線形パラメータを測定する
測定装置において、 被測定媒体(21)に対して高周波かつ低音圧の測定波
用超音波パルスを送信すると共に反射した測定波を受信
する超音波振動子(5)と、 被測定媒体(21)に対して低周波かつ高音圧のポンプ
波を送信する超音波振動子(4)と、 上記超音波振動子(5)によって受信した測定波信号か
ら被測定媒体(21)中の複数の任意部位に対応する部
分を切り出した後に直交検波し、あるいは測定波信号に
対して被測定媒体(21)中の複数の任意部位に対応す
る部分の時に直交検波するための参照信号および90°
位相が異なる信号を供給して直交検波し、この直交検波
した後の実数成分および虚数成分について、上記測定波
用超音波パルスを上記ポンプ波に重畳させて送信した時
および測定波用超音波パルスのみを送信した時の両者を
求め、あるいは上記測定波用超音波パルスを上記ポンプ
波に重畳させるポンプ波上の位置を変えて送信した時の
両者を求め、これらいずれかの両者に基づいて被測定媒
体中の複数の任意部位の超音波非線形パラメータを測定
するように構成したことを特徴とする超音波非線形パラ
メータ測定装置。
(1) In a measurement device that measures ultrasonic nonlinear parameters of a medium to be measured, an ultrasonic device that transmits a high frequency and low sound pressure ultrasonic pulse for measurement waves to the medium to be measured (21) and receives reflected measurement waves. A sonic transducer (5), an ultrasonic transducer (4) that transmits a pump wave of low frequency and high sound pressure to the medium to be measured (21), and a measurement wave received by the ultrasonic transducer (5). Orthogonal detection is performed after cutting out parts corresponding to a plurality of arbitrary parts in the medium to be measured (21) from the signal, or by performing orthogonal detection on the measurement wave signal. Reference signal and 90° for orthogonal detection
Quadrature detection is performed by supplying signals with different phases, and for the real component and imaginary component after this quadrature detection, when the ultrasonic pulse for the measurement wave is superimposed on the pump wave and transmitted, and the ultrasonic pulse for the measurement wave Calculate both when only the ultrasonic pulse for the measurement wave is transmitted, or calculate both when the ultrasonic pulse for the measurement wave is superimposed on the pump wave and transmit it by changing the position on the pump wave, and calculate the amount of damage based on either of these two. An ultrasonic nonlinear parameter measuring device characterized in that it is configured to measure ultrasonic nonlinear parameters at a plurality of arbitrary locations in a measurement medium.
(2)上記超音波振動子(4)、(5)を被測定媒体(
21)に対して2次元的に走査し、空間的な非線形パラ
メータの分布を測定するように構成したことを特徴とす
る第(1)項記載の超音波非線形パラメータ測定装置。
(2) The ultrasonic transducers (4) and (5) are connected to the medium to be measured (
21) The ultrasonic nonlinear parameter measuring device according to item (1), wherein the ultrasonic nonlinear parameter measuring device is configured to two-dimensionally scan the object and measure the spatial distribution of nonlinear parameters.
(3)上記測定された位相シフト量について、メディア
ンフィルタおよび/あるいは移動平均を行い、計算され
た当該位相シフト量のバラツキを減少させるように構成
したことを特徴とする第(1)項、第(2)項記載の超
音波非線形パラメータ測定装置。
(3) Paragraph (1) characterized in that the above-mentioned measured phase shift amount is configured to perform a median filter and/or a moving average to reduce variations in the calculated phase shift amount. (2) The ultrasonic nonlinear parameter measuring device described in section (2).
JP63287134A 1988-11-14 1988-11-14 Ultrasonic non-linear parameter measuring device Pending JPH02134146A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63287134A JPH02134146A (en) 1988-11-14 1988-11-14 Ultrasonic non-linear parameter measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63287134A JPH02134146A (en) 1988-11-14 1988-11-14 Ultrasonic non-linear parameter measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02134146A true JPH02134146A (en) 1990-05-23

Family

ID=17713508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63287134A Pending JPH02134146A (en) 1988-11-14 1988-11-14 Ultrasonic non-linear parameter measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02134146A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010501231A (en) * 2006-08-22 2010-01-21 スーパー ソニック イマジン Ultrasonic imaging probe for imaging temporary changes in media
KR101477607B1 (en) * 2013-07-22 2014-12-31 한양대학교 산학협력단 Ultrasonic wave linear/non-linear hybrid imaging device using filter and method for the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010501231A (en) * 2006-08-22 2010-01-21 スーパー ソニック イマジン Ultrasonic imaging probe for imaging temporary changes in media
KR101477607B1 (en) * 2013-07-22 2014-12-31 한양대학교 산학협력단 Ultrasonic wave linear/non-linear hybrid imaging device using filter and method for the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3462584B2 (en) Ultrasound diagnostic equipment
JP5788229B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JPH0613031B2 (en) Ultrasonic blood flow imaging device
JP4388356B2 (en) Blood flow velocity measuring device and measuring method
JPH10165400A (en) Ultrasonic diagnostic device
JPH0572817B2 (en)
JPH02134146A (en) Ultrasonic non-linear parameter measuring device
JPS6253182B2 (en)
US6425868B1 (en) Ultrasonic imaging system
JP2004329609A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JPH01314552A (en) Ultrasonic doppler blood flowmeter
JP3238467B2 (en) Ultrasound Doppler diagnostic device
JP4787683B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JPH06245932A (en) Ultrasonic doppler diagnostic device
JPS6096232A (en) Ultrasonic blood flow measuring apparatus
JP2823252B2 (en) Ultrasound diagnostic equipment
JPS6241644A (en) Ultrasonic pulse doppler blood flowmeter
JP4357260B2 (en) Acceleration pulse wave measuring device
US20220079564A1 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus and method of determining scanning condition
JP4503802B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JP4288647B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JPH0216138B2 (en)
JPH0549639A (en) Ultrasonic color doppler diagnostic device
JPH08224237A (en) Ultrasonic doppler diagnosing device
JP2003000596A (en) Ultrasonic diagnostic device