JPH0331767A - 超音波流速度計 - Google Patents
超音波流速度計Info
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- JPH0331767A JPH0331767A JP1169287A JP16928789A JPH0331767A JP H0331767 A JPH0331767 A JP H0331767A JP 1169287 A JP1169287 A JP 1169287A JP 16928789 A JP16928789 A JP 16928789A JP H0331767 A JPH0331767 A JP H0331767A
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- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims description 14
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000005307 time correlation function Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
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。
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
本発明は、流体の流速度を測定して表示する超音波流速
度計に関するものである。
度計に関するものである。
従来の技術
流体の流速測定は工業計測の分野にとどまらず、広く応
用されている。とりわけ医療診断の分野では超音波診断
装置の技術進歩とあいまって血流速度の測定が診断上、
不可欠と成りつつある。従来の流速度計としては、血流
測定に関し、例えは、バイオメディカル ウルトラソニ
ックス；ＢＩＯＭＥＤＩＣＡＬ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩ
Ｃ８，Ｐ、Ｎ、Ｔ。
用されている。とりわけ医療診断の分野では超音波診断
装置の技術進歩とあいまって血流速度の測定が診断上、
不可欠と成りつつある。従来の流速度計としては、血流
測定に関し、例えは、バイオメディカル ウルトラソニ
ックス；ＢＩＯＭＥＤＩＣＡＬ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩ
Ｃ８，Ｐ、Ｎ、Ｔ。
Ｗｅ １１ ｓ著（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、
１９７７゜ｐ３７０−３７６）に記載されている構成が
知られている。この従来の流速度計では、超音波のドツ
プラ効果による受波信号の位相変化を周波数分析するこ
とにより、流速度を演算し、表示している。
１９７７゜ｐ３７０−３７６）に記載されている構成が
知られている。この従来の流速度計では、超音波のドツ
プラ効果による受波信号の位相変化を周波数分析するこ
とにより、流速度を演算し、表示している。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記従来の流速度計による測定方式では
、超音波のドツプラ効果を利用しているため、流速度に
おける超音波の進行方向の成分については測定すること
ができるが、流速度における超音波の進行方向に対して
直交する方向の成分を測定することができない。このた
め、流体の流れに対し、ある角度（例えば６０°）で超
音波を送波し、ドブプラ７フトを発生させていたが、大
の血管のように体表に対して平行な場合には、流れに対
して垂直に超音波を入射させる方が容易でちる場合が多
いばかりでなく、ある角度をもたせて入射した場合には
、音速の違いによる超音波の屈折のため、実際に測定し
ている位置が不確定になってしまうなどの課題を有して
いた。
、超音波のドツプラ効果を利用しているため、流速度に
おける超音波の進行方向の成分については測定すること
ができるが、流速度における超音波の進行方向に対して
直交する方向の成分を測定することができない。このた
め、流体の流れに対し、ある角度（例えば６０°）で超
音波を送波し、ドブプラ７フトを発生させていたが、大
の血管のように体表に対して平行な場合には、流れに対
して垂直に超音波を入射させる方が容易でちる場合が多
いばかりでなく、ある角度をもたせて入射した場合には
、音速の違いによる超音波の屈折のため、実際に測定し
ている位置が不確定になってしまうなどの課題を有して
いた。
本発明は、従来技術の以上のような課題を解決するもの
で、流体の流れに対して直交する方向から流体の流速度
を測定することができ、したがって、測定位置を明確化
することができ、しかも、容易に測定作業を行うことが
できるようにした超音波流速度計を提供することを目的
とするものである。
で、流体の流れに対して直交する方向から流体の流速度
を測定することができ、したがって、測定位置を明確化
することができ、しかも、容易に測定作業を行うことが
できるようにした超音波流速度計を提供することを目的
とするものである。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、超音
波パルスビームを一定の繰り返し周期で複数のチャンネ
ルで同時に流体に送波し、波体からの反射波を受波して
増幅する並列受波回路と、この並列受波回路の各チャン
ネルの受波信号に疑似雑音符号となる符号を付加する複
数の疑似雑音符号器と、これらの疑似雑音符号器の出力
の相関関数を演算する相関器と、相関関数から流体の流
速を演算する速度演算器と、得られた流速を表示する表
示装置りを備えたものである。
波パルスビームを一定の繰り返し周期で複数のチャンネ
ルで同時に流体に送波し、波体からの反射波を受波して
増幅する並列受波回路と、この並列受波回路の各チャン
ネルの受波信号に疑似雑音符号となる符号を付加する複
数の疑似雑音符号器と、これらの疑似雑音符号器の出力
の相関関数を演算する相関器と、相関関数から流体の流
速を演算する速度演算器と、得られた流速を表示する表
示装置りを備えたものである。
作 用
したがって１本発明によれば、並列受波回路の各チャン
ネルの受波信号に複数の疑似雑音符号器で疑似雑音符号
となる符号を付加することにより空間的に変調し、相関
器で上記変調された複数の受波信号の時間および空間的
な相関関数を求め、速度演算器により上記相関が最も高
くなる位置から流体の速度を求め、表示装置に表示する
。
ネルの受波信号に複数の疑似雑音符号器で疑似雑音符号
となる符号を付加することにより空間的に変調し、相関
器で上記変調された複数の受波信号の時間および空間的
な相関関数を求め、速度演算器により上記相関が最も高
くなる位置から流体の速度を求め、表示装置に表示する
。
実施例
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
する。
第１図は本発明の一実施例における超音波流速度計を示
す機能ブロック図、第２図（ａｌは疑似・雑音符号の一
例としてのＭ系列符号を示す線図、第２図（ｂｌはＭ系
列符号の相関値を示す線図である。
す機能ブロック図、第２図（ａｌは疑似・雑音符号の一
例としてのＭ系列符号を示す線図、第２図（ｂｌはＭ系
列符号の相関値を示す線図である。
第１図において、１は超音波ビームを送受するための超
音波探触子であり、図示しないｎ個の振動子（以下、チ
ャンネルと呼ぶ）が並列されたトランスジューサを有し
ている。この超音波探触子１のトランスジューサの各チ
ャンネル＃ｌ〜＃ｎは、切換回路２に接続されている。
音波探触子であり、図示しないｎ個の振動子（以下、チ
ャンネルと呼ぶ）が並列されたトランスジューサを有し
ている。この超音波探触子１のトランスジューサの各チ
ャンネル＃ｌ〜＃ｎは、切換回路２に接続されている。
この切換回路２は、送波時間の間では、ｎ個のチャンネ
ル＃１〜＃ｎのうち、１ｌｌｆｉ次に個（ｋ≦ｎ）のチ
ャンネルを選択し、送波時１■の間だけに個のチャンネ
ルを送波回路３に接続し、受波時間の間では、ｎ個のチ
ャンネルを増幅・検波器４−１〜４−ｎに接続する。送
波囲路３では、送波パルスを発生するばかりでなく、送
波パルスの位相制御も行い、上記に個のチャンネルから
送波される超音波ビームを制御する。超音波探触子１、
切換回路２、増幅・検波器４−１〜４−ｎにより並列受
波回路Ａが構成されている。５−１〜５−（ｎ−ｉ＋１
）は疑似雑音符号器であり、各疑似雑音符号器はｎ個の
チャンネルの検波信号のうちｉ個（ｉは疑似雑音符号の
符号長で、第２図に示すＭ系列の場合には、１＝＝２ｊ
−１、ｊはビット長で自然数）の検波信号に疑似雑音符
号の各符号の対応する正負の符号を付加する。６は相関
器であり、疑似雑音符号器５−１〜５− （ｎ −ｉ＋
１ ）で符号化された（ｎ−ｉ−ｔ−１）個の信号の相
関関数を求める。７は連速演算器であり、相関器６で得
られた相関関数をもとに流体の速度を求める。８は表示
装置であり、速度演算器６で求められた速度を表示する
。
ル＃１〜＃ｎのうち、１ｌｌｆｉ次に個（ｋ≦ｎ）のチ
ャンネルを選択し、送波時１■の間だけに個のチャンネ
ルを送波回路３に接続し、受波時間の間では、ｎ個のチ
ャンネルを増幅・検波器４−１〜４−ｎに接続する。送
波囲路３では、送波パルスを発生するばかりでなく、送
波パルスの位相制御も行い、上記に個のチャンネルから
送波される超音波ビームを制御する。超音波探触子１、
切換回路２、増幅・検波器４−１〜４−ｎにより並列受
波回路Ａが構成されている。５−１〜５−（ｎ−ｉ＋１
）は疑似雑音符号器であり、各疑似雑音符号器はｎ個の
チャンネルの検波信号のうちｉ個（ｉは疑似雑音符号の
符号長で、第２図に示すＭ系列の場合には、１＝＝２ｊ
−１、ｊはビット長で自然数）の検波信号に疑似雑音符
号の各符号の対応する正負の符号を付加する。６は相関
器であり、疑似雑音符号器５−１〜５− （ｎ −ｉ＋
１ ）で符号化された（ｎ−ｉ−ｔ−１）個の信号の相
関関数を求める。７は連速演算器であり、相関器６で得
られた相関関数をもとに流体の速度を求める。８は表示
装置であり、速度演算器６で求められた速度を表示する
。
以上の構成において、以下、その動作について説明する
。
。
第１図において、送波時には超音波探触子１のトランス
ジューサにおけるｎ個のチャンネルのうち、ｋ個（ｋ≦
ｎ）のチャンネルを用い、各チャンネルの位相調整を行
うことにより、ビーム制御を行う。受波時には超音波探
触子１のトランスジューサにおけるｎ個のチャンネルを
それぞれ切換回路２により増幅・検波器４−１〜４−ｎ
に接続し、各チャンネル毎に増幅する。疑似雑音符号器
ｓ −１〜ｓ −（ｎ−ｉ＋１ ）では、ｎ個の検波信
号のうち、隣り合うｉ個の検波信号に対し、疑似雑音符
号（本実施例の場合には、第２図に示すＭ系列）の各符
号の対応する正負の符号を付加する。
ジューサにおけるｎ個のチャンネルのうち、ｋ個（ｋ≦
ｎ）のチャンネルを用い、各チャンネルの位相調整を行
うことにより、ビーム制御を行う。受波時には超音波探
触子１のトランスジューサにおけるｎ個のチャンネルを
それぞれ切換回路２により増幅・検波器４−１〜４−ｎ
に接続し、各チャンネル毎に増幅する。疑似雑音符号器
ｓ −１〜ｓ −（ｎ−ｉ＋１ ）では、ｎ個の検波信
号のうち、隣り合うｉ個の検波信号に対し、疑似雑音符
号（本実施例の場合には、第２図に示すＭ系列）の各符
号の対応する正負の符号を付加する。
このとき、ｎ−ｉ＋１個の疑似雑音符号器のすべてで同
一の疑似雑音符号を付加し、その結果、ｎ−１＋１個の
疑似雑音符号は空間的に１チャンネル間隔（ｐ）だけ７
フトしながらｎ −ｉ ＋ １個の信号を生成する。
一の疑似雑音符号を付加し、その結果、ｎ−１＋１個の
疑似雑音符号は空間的に１チャンネル間隔（ｐ）だけ７
フトしながらｎ −ｉ ＋ １個の信号を生成する。
第２図（ａｌはビット長３（符号長２３−１＝７）のＭ
系列符号を示している。このＭ系列符号と１符号づつシ
フトさせたＭ系列符号との相関結果を第２図（ｂｌに示
す。同図から明らかなように、シフトのない自分自身と
のＭ系列の相関は、それ以外の時に比べ、その絶対値が
符号長（この場合符号２３−１＝７）倍だけ高くなると
同時に、外部からの雑音に対して強いという特徴を持っ
ている。
系列符号を示している。このＭ系列符号と１符号づつシ
フトさせたＭ系列符号との相関結果を第２図（ｂｌに示
す。同図から明らかなように、シフトのない自分自身と
のＭ系列の相関は、それ以外の時に比べ、その絶対値が
符号長（この場合符号２３−１＝７）倍だけ高くなると
同時に、外部からの雑音に対して強いという特徴を持っ
ている。
ここで、ある時刻ｔでｎチャンネルの同時並列受波回路
Ａで受信された速度Ｖの流体からの時間的および空間的
な反射強度分布をｆ（ｘ−ｖｔ）とし、ｍ番目の疑似雑
音符号器でＭ系列符号付加することにより生じる等剛的
な空間的分布をｇ（ｘ）とすると、ｍ番目の疑似雑音符
号器の出力信号はｆ（ｘ−ｖｔ）・ｇ（ｘ）で表わされ
る。一方、時間τ後のｍ＋１番目の疑似雑音符号器の出
力はｆ（ｘ−ｖｔ−ｖｔ）・ｇ（ｘ−ｐ）となる。相関
器６において、ｍ番目の疑似雑音符号器の出力信号と時
間τ後のｍ＋１番目の疑似雑音符号器の出力信号の時間
的、空間的な相関関数Ｒ（ｐ、 τ）（時空相関関数
）を求めると、次の（１１式のようになる。
Ａで受信された速度Ｖの流体からの時間的および空間的
な反射強度分布をｆ（ｘ−ｖｔ）とし、ｍ番目の疑似雑
音符号器でＭ系列符号付加することにより生じる等剛的
な空間的分布をｇ（ｘ）とすると、ｍ番目の疑似雑音符
号器の出力信号はｆ（ｘ−ｖｔ）・ｇ（ｘ）で表わされ
る。一方、時間τ後のｍ＋１番目の疑似雑音符号器の出
力はｆ（ｘ−ｖｔ−ｖｔ）・ｇ（ｘ−ｐ）となる。相関
器６において、ｍ番目の疑似雑音符号器の出力信号と時
間τ後のｍ＋１番目の疑似雑音符号器の出力信号の時間
的、空間的な相関関数Ｒ（ｐ、 τ）（時空相関関数
）を求めると、次の（１１式のようになる。
Ｒ（ｐ、 Ｔ ）＝／ ｆ （ｘ−ｖｔ） ・ｇ（ｘ）
・ｆ （ｘ−ｖｔ＋ｐ−ｖｔ） ・ｇ（ｘ） ｄｘ・
・・・・・・・・（１１ この（１）式において、τ＝ｐ／ｖで最も相関値が高く
なることがわかる。この隣り合うｍ番目とｍ十１番目の
疑似雑音符号器の出力信号の時空相関関数がピークとな
る時刻τを速度演算器７で求めることにより、流体の流
れに対して直交する方向から流体の速度を求め、表示装
置８に表示することができる。疑似雑音符号器の出力信
号の何番目と何番目の相関をとるかはチャンネルピッチ
と流速との関係で適当な間隔になるように決められる。
・ｆ （ｘ−ｖｔ＋ｐ−ｖｔ） ・ｇ（ｘ） ｄｘ・
・・・・・・・・（１１ この（１）式において、τ＝ｐ／ｖで最も相関値が高く
なることがわかる。この隣り合うｍ番目とｍ十１番目の
疑似雑音符号器の出力信号の時空相関関数がピークとな
る時刻τを速度演算器７で求めることにより、流体の流
れに対して直交する方向から流体の速度を求め、表示装
置８に表示することができる。疑似雑音符号器の出力信
号の何番目と何番目の相関をとるかはチャンネルピッチ
と流速との関係で適当な間隔になるように決められる。
また、上記（１）式よシ求められる相関関数は、単純な
流体から反射強度分布の相関ではなく、更ＫＭ系列符号
で変調された信号の相関関数であり、通常の流体から反
射強度分布の相関に第２図（ｂｌに示したＭ系列符号の
相関が掛は合わされたことになり、相関のピークと、そ
うでないところの差が更に強調されたことになり、流速
測定のＳ／Ｎが高くなると同時に、本来、Ｍ系列符号等
の疑似雑音符号の持つ、外部からの雑音に対して強いと
いう特徴を有する。
流体から反射強度分布の相関ではなく、更ＫＭ系列符号
で変調された信号の相関関数であり、通常の流体から反
射強度分布の相関に第２図（ｂｌに示したＭ系列符号の
相関が掛は合わされたことになり、相関のピークと、そ
うでないところの差が更に強調されたことになり、流速
測定のＳ／Ｎが高くなると同時に、本来、Ｍ系列符号等
の疑似雑音符号の持つ、外部からの雑音に対して強いと
いう特徴を有する。
なお、疑似雑音符号には多くの符号系列があり、その−
例として、Ｍ系列としたが、基本的にどのような系列で
も差し支えない。
例として、Ｍ系列としたが、基本的にどのような系列で
も差し支えない。
以上の説明から明らかなように本実施例によれば、複数
のチャンネルで並列に、しかも、同時に受波し、各チャ
ンネルの受波信号に疑似雑音符号となる符号を付加し、
その相関関数から、流体の流れに対して超音波ビームが
直交する方向からの流体の流速を求めることができる。
のチャンネルで並列に、しかも、同時に受波し、各チャ
ンネルの受波信号に疑似雑音符号となる符号を付加し、
その相関関数から、流体の流れに対して超音波ビームが
直交する方向からの流体の流速を求めることができる。
発明の効果
以上述べたように本発明によれば、並列受波回路の各チ
ャンネルの受波信号に複数の疑似雑音符号となる符号を
付加することにより空間的に変調し、相関器で変調され
た複数の受波信号の時間および空間的な相関関数を求め
、速度演算器により上記相関が最も高くなる位置から流
体の速度を求め、表示装置に表示するようにしているの
で、外部からの雑音に対して強く、しかも、Ｓ／Ｎが高
く、流体の流れに対して直交する方向からの流体の速度
を求めることができる。したがって、測定位置を明確化
することができ、しかも、容易に測定作業を行うことが
できる。
ャンネルの受波信号に複数の疑似雑音符号となる符号を
付加することにより空間的に変調し、相関器で変調され
た複数の受波信号の時間および空間的な相関関数を求め
、速度演算器により上記相関が最も高くなる位置から流
体の速度を求め、表示装置に表示するようにしているの
で、外部からの雑音に対して強く、しかも、Ｓ／Ｎが高
く、流体の流れに対して直交する方向からの流体の速度
を求めることができる。したがって、測定位置を明確化
することができ、しかも、容易に測定作業を行うことが
できる。
第１図は本発明の一実施例における超音波並速度計を示
す機能ブロック図、第２図（ａｌは上記実施例に用いる
疑似雑音符号の一例を示すＭ系列符号の線図、第２図（
ｂｌはＭ系列符号の相関値を示す線図である。 Ａ・・・並列受波回路、ｌ・・・超音波探触子、２・・
・切換回路、３・・・送波器、４−１〜４−ｎ・・・増
幅・検波器、５−１〜５−（ｎ −ｉ＋１ ）−疑似雑
音符号器、 ６・・・相関器。 ７・・・速度演算器、 ８・・・表示袋 置０
す機能ブロック図、第２図（ａｌは上記実施例に用いる
疑似雑音符号の一例を示すＭ系列符号の線図、第２図（
ｂｌはＭ系列符号の相関値を示す線図である。 Ａ・・・並列受波回路、ｌ・・・超音波探触子、２・・
・切換回路、３・・・送波器、４−１〜４−ｎ・・・増
幅・検波器、５−１〜５−（ｎ −ｉ＋１ ）−疑似雑
音符号器、 ６・・・相関器。 ７・・・速度演算器、 ８・・・表示袋 置０
Claims (1)
- 超音波パルスビームを一定の繰り返し周期で複数のチャ
ンネルで同時に流体に送波し、流体からの反射波を受波
して増幅する並列受波回路と、この並列受波回路の各チ
ャンネルの受波信号に疑似雑音符号となる符号を付加す
る複数の疑似雑音符号器と、これらの疑似雑音符号器の
出力の相関関数を演算する相関器と、相関関数から流体
の流速を演算する速度演算器と、得られた流速を表示す
る表示装置を備えたことを特徴とする超音波流速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1169287A JPH0331767A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 超音波流速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1169287A JPH0331767A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 超音波流速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0331767A true JPH0331767A (ja) | 1991-02-12 |
Family
ID=15883723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1169287A Pending JPH0331767A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 超音波流速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0331767A (ja) |
-
1989
- 1989-06-29 JP JP1169287A patent/JPH0331767A/ja active Pending
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