JPH03151944A

JPH03151944A - パルスドプラ計測装置

Info

Publication number: JPH03151944A
Application number: JP1288908A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Nishiyama; 久司西山; Toshio Ogawa; 俊雄小川; Kageyoshi Katakura; 景義片倉
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1989-11-08
Filing date: 1989-11-08
Publication date: 1991-06-28
Also published as: US5111825A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野１本発明はパルスドプラ計測装置に関し、特に超音波によ
り物体の速度を検出する装置、例えば。生体内の血流速度をリアルタイムで測定する場合に、高
い信号対雑音比で計測が可能なパルスドプラ計測装置に
関する。【従来の技術】音波のドプラ効果により物体の流速を知る装置としては
、従来から種々のものが知られている。特に、パルスドプラ法を用いる装！！（例えば、「日本
音響学会誌」第２９巻第６号（１９７３年）ｐＰ３５１
〜３５２参照）では、超音波パルス（ｐｕｌｓａｄ　ｃ
ｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｗａｖｅ）　を繰り返し送波し、
受波信号に計測部位までの距離に対応したタイムゲート
をかけることにより、測定部位を特定することが可能で
あることが知られている。従来の超音波ドプラ血流計装置としては１例えば、特開
昭５８−１８８４３３号公軸、同６０−１１９９２９号
公報、同６１−２５５２７号公報に開示されている如く
、血管に向けて超音波を送信し、血管中の血液で反射し
た超音波のドプラ偏移周波数を測定して、血液の流れの
方向と超音波送信方向とのなす角度をθ、血流の速度を
Ｖとしたときｖｃｏｓθを測定することにより、血流を
計測する装置が知られている。

【発明が解決しようとする課Ｍ】

上述の如く、ドプラ周波数を測定することにより、物体
または血流等の速度を知ることが可能である。ところが
、人体内の血流を計測するには、血管壁、心臓壁等の壁
の動きと血流とを分離するため、ＭＴＩ（固体物除去）
フィルタを用いる必要がある。このＭＴＩフィルタによ
り血流速度が遅い場合、ドプラ信号の利得が低下するた
め、ドプラ速度計泥部に誤差をもたらし、真の血流速度
とは異なる速度として測定するという問題がある。以下、これにつき、図面に基づいて説明する。第５図は、従来の、各種のドプラ計測装置の特性を示す
ものであり、横軸は真の血流速度に対応する入力位相、
縦軸は測定された速度に対応する出力位相であり、シミ
ュレーションにより得た結果である。その際、ドプラ信
号である位相比較器の出力信号のモデルとして。ｘｎ＝Ａｎ　ｅｘｐ　（ｊ　Ｉａｆｔ）　＋Ｂｎ　（ｗ
ｎ’　＋ｊＷｎ’　）を用いている。但し、ここで位相
雑音Ｗ　、　ＩＷ　ｎ′は白色雑音であるとし、正規分
布Ｎ（０゜１）に従う正規乱数を用いている。Ｗｎ″はＷ、′とは乱数の初期値を違えて発生させるこ
とにより、無相関のものを用いている。この雑音の発生
要因としては、血流の微視的な変動による反射信号の毎
回ごとの変化や、音波の伝播過程における組織の不均一
さから生ずる音響的雑音と、測定装置における信号増幅
に用いている増幅器における電気的雑音等を考慮してい
る。なお、Ｗ　ｎ　’は実部における雑音、　Ｗｎ’は
虚数部における雑音を表わしている。なお、ω４はドプ
ラ周波数である。例えば、米国特許第４５８３４０９号に示される自己相
関法と呼ばれる種類の従来のパルスドプラ計測では、低
速血流に対しては誤差を生じ、真の速度と大きく異なる
速度が推定されるという問題があったことは前述の通り
である。この理由は、自己相関法において、ドプラ信号
同志の位相差を検出する際に生じるものである。すなわ
ち、パルスくり返し同期ごとにＭＴＩを介して得たドプ
ラ信号同志の自己相関をとって得た位相差ベクトルを加
算する演算において、雑音振＠Ｂｎが小さい（Ｂ、＜１
）ときには、位相差ベクトルの位相項において、雑音が
互いに打消し合う効果がある。そのため、位相差ω−Ｔ　（Ｔ　＝　ｔ　ｌｌ＋ｌ　　
ｔ　ｎ）が正確に求まるが、雑音振＠Ｂｎが大きい（Ｂ
ｎ＞１）加算回数）となり、不正確なものとなる。また
、位相差ベクトルを加算するのに代えて、ドプラ信号位
相（角度）を検出し、毎回の計測くり返しごとの角度差
Δθを得、その角度差をｃｏｓ成分、　ｓｉｎ成分に分
け、この２成分を加算平均した後に２成分の示す位相差
を求める２構成分法と呼ばれる方法（特開昭６３−８４
５５３号）においても、上記の自己相関法と全く同様の
誤差が生じる。第５図はこれら自己相関法もしくは２構
成分法における計測速度に対応する出力位相を真の血流
速度に対応する入力位相に対して前述のシミュレーショ
ンで求めた曲線であり、低速領域にて大きな検出誤差が
あることが明らかにされている。一方、計測くり返しごとのドプラ信号の位相差を得、こ
の位相差の値を直接複数回加算して平均化した位相差を
得、これを速度に変換する方法が１９７８ウルトラソニ
ツクス・シンポジウム・プロシーデインゲス（Ｕ　１ｔ
ｒａｓｏｎｉｃｓ　Ｓ　ｙｍｐｏｓｉｕｍＰ　ｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ）第３４８〜３５２頁に示されている。以
下これを位相差平均法と呼ぶ。この方法では、真の血流
速度に対応する位相差がπもしくは一π近くであれば、
雑音による検出位相差の変動により毎回の検出位相差は
πもしくは−πを越える場合が生じ、πおよび−πにお
ける値の折り返しにより、加算結果が零付近の値になり
、低速血流として誤検出する欠点があるため、使用でき
ない。第６図（ａ）に示した如く、血流速度Ｖが正の場合、位
相差Δθ１〜Δθ、の８回の加算において。位相差Δθ１．Δθ、が＋πを越えるため負の角度とな
り、加算平均の結果Δθは零付近の正の角度となる。こ
こで、Δθは二軸成分法（あるいは自己相関法）の結果
であり、おおよその角度が表示できる。血流速度Ｖが負
の場合も同様であり、位相差Δθ１〜Δθ。の８回の加
算において、位相差Δθ、、Δθ、が−πを越えるため
、間違って正の角度となり、加算平均の結果Δθは零付
近の負の角度となる（第６図（ｂ）参照）。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の、位相差平均法に基づくパルスド
プラ計測装置における上述の如き問題を解消し、高い信
号対雑音比で計測が可能なパルスドプラ計測装置を提供
することにある。

【課迎を解決するための手段】

本発明の上記目的は、物体により反射された超音波パル
スを受波して該超音波パルスの位相差を検出し、位相差
を加算平均した後、該平均位相差（角度）を超音波パル
スの送波間隔で除算して周波数変動を求めることにより
、前記物体の速度を算出するパルスドプラ計測装置にお
いて、前記位相差の加算平均もしくは重み付き加算平均
を行なう際に位相差の補正を行なう手段及び前記平均位
相差を修正する位相差修正手段を設けたことを特徴とす
るパルスドプラ計測装置によって達成される。

【作用】

本発明に係わるパルスドプラ計測装置においては、前述
の位相差平均法を基本とし、ドプラ偏角の角度補正を行
うようにしたので、中低速（偏角な速度測定が可能なこ
とは言うまでもない。更に、高速の物体に対しても、第
４図（ａ）（ｂ）に示した如く、物体の速度Ｖに対応す
る位相差（ドプラ偏角）が±π近辺のときも、分散する
位相差のお軸よその中心角度Δθを基準側とする新座標軸上での角度
に変換されて、低速と同様の角度の単純累加が可能とな
り、信号対雑音比の改善作用がある。従って、低速から高速までの物体の速度がより正確に検
出可能となる。さらに単位な加算平均ではなく、各位相信号のパワーを
加味して重み付き累加を行なって重心位相差をもとめ、
速度に変換する構成においても上記のようなΔθを基準
軸とする新座標上での角度における重み付き累加により
重心位相差の算出が行なわれるので、正確な重心位相差
が求められ。正確な速度検出が可能となる。

【実施例】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。第２図は本発明の一実施例を示すパルスドプラ計測装置
のブロック構成図である。図において、１は超音波トラ
ンスデユーサ、２は送波回路、３は受渡回路、４は位相
比較器、５はＡ／Ｄ変換器、６はＭＴＩフィルタ、７は
速度演算部、８はスイッチ、９はディジタル処理装置、
１０は除算器、１１は表示装置、１２は操作卓そして１
３は制御装置を示している。なお、第１図は上記速度演
算部７の詳細を示すものであり、第３図は上記ディジタ
ル処理装置１３のフローチャートを示すものである。こ
れらについては、後にそれぞれ詳述する。本実施例に示すパルスドプラ計８１！装置は、信号対雑
音比が向上する位相差平均法を基本とし、ドプラ偏角の
加算の際、ドプラ偏角を補正した後、位相差平均法を実
施するものであり、その−ヒで更に位相の修正を行なう
、その動作の概要は以下の通りである。送波回路２で送出された超音波パルスを、超音波トラン
スデユーサ１から反射物体１４に向けて、等間隔Ｔで繰
り返し送波する６反射物体１４により反射された超音波
パルスは、受波回路３により受波され、位相比較器４に
おいて、参照信号α＝Ａｃｏｓωｏ１と、 α’　　＝Ａｓｉｎω。ｔとの位相比較が行われ、それぞれの出力ＶＲ，Ｖｌが得
られる。今、反射体１４についての位相比較器４の出力をＶＲＩ
Ｉ、　Ｖｘｎ　（ここで、ｎ　＝　１　、２、−）と表
わすと、Ｖ　Ｒｎｌ　Ｖｔｎは次式で示すことができる
。ＶＲｎ＝Ａｎ　　ｃｏｓθ１Ｖｌｌｌ：Ａｌｌ　　ｓｉｎθ７・・・　（１）・・・　（２）簡単のため、上式（１）、（２）を次式でまとめて、下
記の如く記述するものとする。Ｖｎ’　　：：Ａｎ　ａｘｐ　（ｊ　ｏｎ＞　　　　　
　　　−（３）これは、Ａ／Ｄ変換器５の出力である。次に、Ａ／Ｄ変換器５の出力Ｖ　、　ＩがＭＴＩ６に入
力されると、ＭＴＩ６の出力ｖａを得る。ＭＴＩを一次差分回路とすると、Ｖ、＝Ｖ、’　　−Ｖ、’　＋４　　　　　　　　−（
４）テーブルが格納されており、■ｏの位相（偏角）θ
０が出力される１位相差検出部７３２は一時刻前の７３
１の出力θｎ−１と現在の７３１の出力θ１との差をと
ることにより、位相差Δθ１を得る。ただし、Δθ、は±πの範囲内の角度として検出される
ため、次式のように表わせる。である。以下、上記Ｖ。を位相ベクトルと呼ぶ。上記の位相ベクトルｖ１を示す信号は速度演算部７に次
々と与えられる。速度演算部７の詳細は第１図に示され
ている。まずＭＴＩフィルタから位相ベクトルｖ１１が
与えられるごとに、パワー演算器はその実部Ｒ，と虚部
■１から次式により位相ベクトルのパワーｐＨを算出す
る？、＝Ｒ，”＋Ｉ− ・・・　（５）一方位相ベクトルｖｎはＡＴＡＮメモリ７３１に入力さ
れる。ＡＴＡＮメモリにはベクトルの大部及び虚部の値
からそのベクトルの偏角への変換Δθ、二〇、−ｏｎ−
２，ｆｏｒｌθ、−６−４１≦１８０’＝θ。−θｎ−
ｌ　　３６０”　、ｆｏｒｏｎ−〇。−０＞１８０”＝
θ。−θｎ−、＋３６０’　、ｆｏｒθ。−θｌｌ−，
＜　１８０’（６）この位相差Δθ０は、補正値検出部７４０と位相差平均
部７３０とに与えられる。補正値検出部７４０では、まず正負判別及び個数カウン
ト器７４１にてΔθ、の正負が判別され。正の個数にと負の個数りがカウントされる。さらに７４
１からは、正の位相差Δθｈ（ｋ＝ｌ、Ｋ）と負の位相
差Δθ慮（Ω＝１．Ｌ）とにΔθ。がふり分けられて出
力される。すなわち、重心演算器７４２では、毎回のパワー演算器７３６の出
力Ｐイのうち、Δθ。が正の時のパワー出力Ｐｋを加味
して正の位相差Δθにの重み付き平均値（重心角度）Δ
θ、を求める。また重心演算器７４３では、Ｐｎのうち
へθイが負の時のパワーは次式で表わされる。に Σ　ＰｋΔ　θ１ Δ　θυ＝に Σ　Ｐｋ・・・　（８）し Σ　Ｐ處Δ　θ處 Δ　θＬ＝このときΔθＵは第１．２象限における位相差Δθ、の
重心角度であり、ΔθＬは第３，４象限における位相差
Δθ。の重心角度となる。このように象限を分けて重心
を得た理由は、すでに説明したように位相差Δθ。が±
πの範囲に制限されているために、位相差Δθ。の平均
値を求めるとき。 ±π近辺の位相差が相互にキャンセルし合って、平均値
が零に近づく誤差を生じることを除くためである。Ｃｏ
Ｓメモリ７４４．ＳＩＮメモリ７４５にはそれぞれ角度
と余弦値、角度と正弦値の変換テーブルが格納されてお
り位相差Δθ５を余弦成分と正弦成分に変換する。Ｃｏ
Ｓメモリ７４６、ｓｉｎメモリ７４７は位相差Δθしを
同様に余弦成分と正弦成分にそれぞれ変換する。加算器
７３７では、パワー演算器７３６の出力Ｐｎのうち７４
１で位相差θ７が正と判別され、たときの出力Ｐｋ（ｋ
＝１．・・・Ｋ）を加算する。同様に加算器７３８では
Ｐｎのうちθ□が負と判別されたときの７４１の出力ｐ
ａ［＝１．・・・Ｌ）を加算する。乗算器７４８，７４９ではＣｏＳメモリ７４４とＳＩＮ
メモリ７４５の出力値に加算器７３７の出力値ΣＰｋつ
まり正の位相差を示す信号のパワー合計を乗算する。同
様に乗算器７５０，７５１ではＣｏＳメモリ７４６とＳ
ＩＮメモリ７４７の出力値加算器７３８の出力ΣＰ、つ
まり負の位相差を示す信号のパワー合計を乗算する。Ｃ
ＯＳメモリ同志の加算結果すなわち１乗算器７４８とＸ
Ｉとおけば、ＸＲ，ＸＩは次の様に表わせる。ＸＲ，ＸＩを複素数の実数部、虚数部とすればＸ＝ＸＲ
＋ｊＸｔ・・・　（１０）で表わせ、このとき偏角をΔθとおけば、Δθはである
。ＡＴＡＮメモリ７５２はＸＲとＸＩから１丁を出力す
るメモリである。このようにして求めた位相差Δθは、
毎回の位相ベクトル信号同志の位相差のうち、正の位相
差の重心値を示す２成分と、負の位相差の重心値を示す
２成分とから各成分（正弦値と余弦値）の平均値を求め
て得た角度であり、この平均値を求めるに際しても正の
位相差を示す信号、及び負の位相差を示す信号のそれぞ
れのパワー、及びその数を加味しているので、毎回の位
相差が±πをまたがって分散している場合でも、その分
散のほぼ中心の位相差を示す。よってこの出力Δθは、
位相差の加算平均を行なう場合の補正値として用いるこ
とができる。以上は補正値検出部７４０の概要である。ただし、八〇を補正値としてではなく、求めたいドプラ
偏角として使用することも可能である。位相差平均部７３０は分散する位相差Δθ□を加算平均
して、ドプラ偏角を求める。ただし、Δθ、が±πをま
たいで分散する場合でも第５図に現れるような値の低下
が生じないよう、上記Δθの示す方向を基準軸とする新
たな座標での角度に各Δθ。の値を変換してから加算平
均を行ない、得られた平均角度を再びもとの座標での角
度に変換する動作を行なう。角度補正器７３３はΔθイ
から補正値Δθを条件にしたがい減算する。補正された位相差をΔθ、とおけば、Δθ、はで表わさ
せる。Δθ、を加算平均した結果をで表わせる。加算平
均器７３４はΔθ、から平均位相差τｉ′を演算出力す
る。補正が不要の場合ｈｅの値を零とすればよい。Ｓ／
Ｎが非常によい場合で各位相差Δθ。が±π付近でなけ
れば、補正は不要である。このことにより座標の原点を
τ丁を中心にして左回りに＋１８０”、右回りに−１８
０”にとった新座標軸上に位相差Δθ。は変換され、Δ
θ訛なった。そのΔθ、を使っての加算平均（（１２）
式及び７３４）は１位相差の″′零落”現象が生ぜず、
誤差の少ないＳ／Ｎ良＆良計Ｎ計測能である。平均位相
差τａ’は加算器７３５により１丁が加算され、元の座
標軸での平均位相差に逆変換される。その平均位相差を
τ丁′と表わせばτ丁′は次式で示される。 Δθ′　＝Δθ′＋八〇　　へ　　　・・・（１４）以
上速度演算部７について詳述した。第２図に戻って説明を続けると、スイッチ８は制御部１
３の指令により切替る。ａ側に切換ると位相差ｈＢがデ
ィジタル処理装置９へ入力され、スイッチ８がｂｓに切
換ると位相差Δθ′が八〇としてディジタル処理装置９
に入力される。ディジタル処理装置９による位相修正過程のためのフロ
ーチャート（Ｐ　Ａ　Ｄ　：　Ｐ　ｒｏｂｌｅｍＡ　ｎ
ａｌｙｓｉｓ　Ｄ　ｉａｇｒａｍ）を第３図に示してい
る。位相差修正アルゴリズムは位相差平均法で発生する誤差
を補正するものであり、各種位相差平均法に共通して適
用できる基本のアルゴリズムである。パケット内で位相差をＮ回加算する際、折り返しがある
場合、誤差となる。すなわち、位相差が一度、＋１８０
”あるいは−１８０”　を越えると、加算Ｎ回に付き＋
３６０８あるいは一３６０°の誤差を生じる。したがっ
て、加算平均結果として、＋３６０°／Ｎ、あるいは−
３６０＠／Ｎの誤差となる０位相差が同一方向に二度、
＋１８０’あるいは一１８０°を越えると、加算Ｎ回に
付き、計＋７２０°あるいは計−７２０°の誤差を生じ
る。そのため、加算平均結果として、＋７２０゜／Ｎ、
あるいは−７２０＠／Ｎの誤差となる。対策としては、
折り返しを検知し、補正を行えばよい、しかし、折り返
しは容易には検知できな＆Ｎので、つぎの方式を取る。第４図を用いて説明する。理想的定常血流として、単一
ドプラ周波数を持ち、雑音のなし）場合を想定する。そ
のとき、位相変化はパルス送波時間に比例する。真値の
一点鎖線に対し、−回折り返しが発生すると本来より下
の一点鎖線あるｂ）は本来より上の一点鎖線（真値の一
３６０°あるし）は真値の＋３６０’）に一致する。そ
こで、各位相値θ魚と真の位相値（−点鎖線）との差を
取り。パワー最小となるように、各位相値を修正する。以下第３図フローチャートを用い説明する。５ＴＡＲＴ８０１後、繰返し工程８０２でに＝１゜Ｍと
し、各理想的位相変化に対する全位相誤差を工程８２６
でＡ（１）〜Ａ　（Ｍ）を演算する。そのためには、ま
ず工程８０３で総位相誤差の変数Ｓの初期値と工程８０
４で位相の初期値０．此をそれぞれ零に設定する。繰返
し工程８０５は９＝％　Ｎと設定し、各位相誤差２位相
修正９位相誤差の絶対値の積算（工程８２３）及び修正
位相値の演算をＮ回繰返し実施する。工程８０６では位相差Δθ量から位相値θ３處（第４図
θ、に相当）を演算する。工程８０７では位相の真値に
対する位相値θ□との差を演算する。位相修正工程８０
８〜８２２では例えば第４図点線の如く位相を修正する
。工程８１１〜８１６では位相θ、處が真値に比べ大き
く、差Ｄ工が３６０＠以上のとき、３６０’　を減算す
ることにより、差Ｄ０が３６ｏ°以内となるまで減算す
る。工程８１７〜８２２は位相値θ、１が真値に比べ小
さく、差Ｄ１が一３６０＠以下のとき、３６０＠を加算
することにより、差Ｄ工が−３６０”以上となるまで３
６０′″を加算する。工程８２３では総位相誤差の変数Ｓに差Ｄユの絶対値を
積算する。工程８２４，８２５では修正された位相差θ
ｋｌを得る。工程８０５における繰返し数Ｎはパケット
内のデータ数（位相差Δθｔ）である、工程８０２にお
ける繰返し数Ｍを５とおけば、位相の真値の＋３６０＠
、＋７２０＠−３６０＠　−７２０’の誤差まで対応で
きる。工程８２６は各位相値に対する全位相誤差を演算する。工程８２７〜８３０は全位相誤差最小の位相値θｂｌａ
Ｎを選択する。真値＋３６０°の位相値の全位相誤差が
最小ならばに−ｔｏ”４でありθ、Ｎが選択される。こ
のとき、平均位相差ΔθはΔθ＝θｋＩＩ＆、ｌＮ／Ｎ
　　　　　　　　　・・・　（１５）で示される。工程
８３１でこれらの処理は終了する。第２図において、位相差Δθが除算器１０により除算さ
れる。このときドプラ角周波数ωｄはω４＝Δθ／Ｔ　
　　　　　　　　　・・・　（１６）で表わされる。ス
イッチ８は制御部１３を介して。操作卓１２と接続しており、装置の使用者の操作卓１２
の操作により１表示部１１へはΔθあるいはｉＴ′のど
ちらか一方あるいは同時に並列表示も可能である。ある
いは操作卓１２の指示により。デジタル処理装置の位相修正アルゴリズムを使用しない
１位相差の表示も可能である。また、上記の如く、操作
卓１２を用いモード指示した場合、表示装置には、その
旨が表示される。すなわち、操作卓のダイヤルが００（
スイッチ８はａ側接Ｍ）、０１（スイッチ８はｂ側接続
）、１０（スイッチ８はｂ側接続及びディジタル処理装
置の位相修正工程使用）に応じて表示装置１１では、各
位相差の表示（１次元あるいは２次元表示）と共位相差
平均モード、可変基軸位相差平均モード、可変基軸位相
差平均＆位相差修正モードの表示がある。これにより装置使用者はどのモードを使用することも可
能である。上記、実施例によれば、位相差の単純加算において、Ｎ
回の加算平均で信号対雑音比の改善は。Ｎ／Ｊ２倍（８回では４７２倍）行ねれる効果があり、
従来の７Ｎ倍に比べ、より正確なドプラ周波数の推定が
可能になる。第７図は、本発明の別の実施例を示す。第７図の回路も
第１図のものと同様に第２図の構成中で速度演算部７と
して用いられる。第７図の回路にて、ＡＴＡＮメモリ７
３１９位相差検出部７３２゜パワー演算器７３６、及び
補正値検出部７４０の構成は第１図と全く同じである。したがってこれらの動作も先に説明した通りであり、補
正値検出部７４０は位相差Δθ。のうちの正の位相差の
重心角度、及び負の位相差の重心角度をそれぞれ求め、
それぞれの正弦成分、余弦成分の和から分散するΔθ、
のほぼ中心を示す補正値Δθが得られる。一方、位相差
平均部７３０′は、このΔθの示す方向を基準軸とする
新たな座標軸上の角度にΔθ１を変換してその平均をと
る点は第１図の７３０と同じであるが、ここでは単なる
加算平均ではなく、パワー演算器７３６の出力Ｐｎを利
用して重心角度（重心位相差）の算出が行なわれる。すなわち、補正器７３３は、先に述べた（１２）式の演
算により、７４０から得る補正値Δθを用いて各々の位
相差へ〇、を、Δ０の方向を基準軸とする新座標軸上で
の角度Δ０１に変換する。重心演算器７３４′はパワー
演算器７３６より得る各位相信号のパワーＰ、（補正前
のΔθ、を示す位相信号のパワーＰｎと補正後のΔθ、
を示す位相信号のパワーＰ、は同じなので、ここでは７
３６の出力をＰ、とじて表示）を用い、次式によりΔＯ
１の重心角度（重心位相差Δθ′）を求める。 Σ　Ｐ昌　θ１ Δ　θ′　＝・・・　（１７）に Σ　ｐＨ加算器７３５では、このようにして得た重心位相差ｉＴ
′を、もとの座標軸における重心位相差−＃Ａτｉ′に
もどす。すなわち Δ・θ′　＝Δθ′　＋ΔＯ・・・　（１８）このよう
にして得られたΔθ′は、第１図の実施例と同様に第２
図のディジタル処理装置９に与えられ、折り返しによる
誤差が修正された後に、除算器により速度に変換される
。以上のように、第７図の実施例で得た重心位相差Δθ′
は、時には±πの角度をまたがって分散するΔθ、に対
して、その分散のほぼ中心の角度Δθを基準軸とする新
座標軸上での重み付き累加を行なって得る重心位相差で
あるので高速部分での値の低下が生じず高いＳ／Ｎ比で
ドプラ速度を示すことができる。また第１図の実施例と
比べると重み付き累加が行なわれているので、雑音混入
に際してもより正確な速度の検出が可能となる。（発明の効果］以上述べた如く、本発明によれば、物体により反射され
た超音波パルスを受波して該超音波パルスの位相差を検
出し、位相差を加算平均した後。該平均位相差（角度）を超音波パルスの送波間隔で除算
して周波数変動を求めることにより、前記物体の速度を
算出するパルスドプラ計測装置において、前記位相差の
加算平均もしくは重み付き加算平均を行なう際に分散す
る位相差のほぼ中心を基準軸とする座標軸上での加算平
均演算が行なわれるので雑音混入により位相差が広く分
散する場合も信号対雑音比の良好な計測が可能であるパ
ルスドプラ計測装置を実現できる効果が有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すパルスドプラ計測装置
の主要部である速度検出部のブロック構成図、第２図は
実施例のパルスドプラ計測装置全体、第３図は第２図デ
ィジタル処理装置における処理の流れを示すＰＡＤフロ
ーチャート、第４図は第３図の位相修正フローの原理を
説明する図、第５図は従来の各種のドプラ計測装置の特
性を示す図、第６図は従来技術の問題点を説明する図。第７図は本発明の別の実施例の主要部を示すブロック構
成図である。符号の説明２・・・送波回路、３・・・受波回路、４・・・位相比
較器、５・・・Ａ／Ｄ変換器、６・・・ＭＴＩフィルタ
、７・・・速度検出部、８・・・スイッチ、９・・・デ
ィジタル処理装置、１０・・・除算器、１１・・・表示
部、１２・・・操作卓。１３・・・制御部、７３０・・・位相差平均部、７４０
・・・補正値検出部、７３１．７５２・・・ＡＴＡＮメモリ、７３２・・・遅
延器、７３３・・・角度補正器、７３６・・・パワー演
算器。７３４・・・加算平均器、７４１・・・正負判別及び個
数カウント器、７４４，７４６・・・ＣＯＳメモリ。７４５．７４７・・・ＳＩＮメモリ、７４８．７４９，７５０，７５１・・・乗算器。第≠図工、入力４ｆｌ相

Claims

【特許請求の範囲】１、物体により反射された超音波パルスを受波して該超
音波パルスの位相差を検出し、位相差を加算平均した後
、該平均位相差（角度）を超音波パルスの送波間隔で除
算して周波数変動を求めることにより、前記物体の速度
を算出するパルスドプラ計測装置において、前記平均位
相差を修正する位相差修正手段を設けたことを特徴とす
るパルスドプラ計測装置。２、前記位相差修正手段として、各位相値と直線位相変
化値との差の絶対値が最小となるように各位相値に２π
あるいは２πの倍数を加算あるいは減算することにより
修正する手段を有することを特徴とする請求項１に記載
のパルスドプラ計測装置。３、前記位相差修正手段として、各位相値と直線位相変
化値との差の電力が最小となるように各位相値に２πあ
るいは２πの倍数を加算あるいは減算することにより修
正する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の
パルスドプラ計測装置。４、物体により反射された超音波パルスを受波して該超
音波パルスの位相差を検出し、位相差を加算平均した後
、該平均位相差（角度）を超音波パルスの送波間隔で除
算して周波数変動を求めることにより、前記物体の速度
を算出するパルスドプラ計測装置において、前記位相差
の加算を行なう際に位相差の補正を行なう手段及び前記
平均位相差を修正する位相差修正手段を設けたことを特
徴とするパルスドプラ計測装置。５、物体により反射された超音波パルスを受波して該超
音波パルスの位相差を検出し、位相差を加算平均した後
、該平均位相差（角度）を超音波パルスの送波間隔で除
算して周波数変動を求めることにより、前記物体の速度
を算出するパルスドプラ計測装置において、前記位相差
の加算を行なう際に位相差の補正を行なう手段及び前記
平均位相差を得る際、パワーの重み付けにより重心角度
（平均位相差）を得る手段及び前記平均位相差を修正す
る位相差修正手段を設けたことを特徴とするパルスドプ
ラ計測装置。