JPH0749398A - 超音波画像化装置 - Google Patents
超音波画像化装置Info
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- JPH0749398A JPH0749398A JP5195771A JP19577193A JPH0749398A JP H0749398 A JPH0749398 A JP H0749398A JP 5195771 A JP5195771 A JP 5195771A JP 19577193 A JP19577193 A JP 19577193A JP H0749398 A JPH0749398 A JP H0749398A
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- transducers
- imaging apparatus
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】超音波トランスデューサの構成と、複数の超音
波トランスデューサの配置を種々に変えることにより、
超音波再生画像の解像度を向上した超音波画像化装置を
提供する。 【構成】請求項１記載の発明に係る超音波画像化装置
は、液体金属中の構造物を超音波により画像化して監視
する超音波画像化装置において、複数の超音波トランス
デューサ111 〜1NM を直線上または同一平面上に規則的
に配列して、各超音波トランスデューサまたは一部を前
記同一平面に垂直な方向（画像化対象物との距離を変更
する方向）の任意の位置に移動した状態で送受信した超
音波信号を開口合成して３次元超音波画像を得ることを
特徴とする。
波トランスデューサの配置を種々に変えることにより、
超音波再生画像の解像度を向上した超音波画像化装置を
提供する。 【構成】請求項１記載の発明に係る超音波画像化装置
は、液体金属中の構造物を超音波により画像化して監視
する超音波画像化装置において、複数の超音波トランス
デューサ111 〜1NM を直線上または同一平面上に規則的
に配列して、各超音波トランスデューサまたは一部を前
記同一平面に垂直な方向（画像化対象物との距離を変更
する方向）の任意の位置に移動した状態で送受信した超
音波信号を開口合成して３次元超音波画像を得ることを
特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば高速増殖炉の炉
内検査装置に係り、特に原子炉容器内のナトリウム中に
配置した超音波トランスデューサからの超音波走査によ
り、不透明なナトリウム中に設置された炉内構造物の目
視監視を行う超音波画像化装置に関する。
内検査装置に係り、特に原子炉容器内のナトリウム中に
配置した超音波トランスデューサからの超音波走査によ
り、不透明なナトリウム中に設置された炉内構造物の目
視監視を行う超音波画像化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波画像化装置については、図
８の斜視図に示すように超音波トランスデューサ集合体
１は複数の超音波トランスデューサ111 〜1NM を、同一
平面上に等間隔Ｘでマトリックス状に配列して構成され
ている。先ず一つの超音波トランスデューサ111 から広
い指向角の超音波を発信し、残りの超音波トランスデュ
ーサ112 〜1NM で画像化対象物２から反射されたエコー
の超音波を受信する。
８の斜視図に示すように超音波トランスデューサ集合体
１は複数の超音波トランスデューサ111 〜1NM を、同一
平面上に等間隔Ｘでマトリックス状に配列して構成され
ている。先ず一つの超音波トランスデューサ111 から広
い指向角の超音波を発信し、残りの超音波トランスデュ
ーサ112 〜1NM で画像化対象物２から反射されたエコー
の超音波を受信する。
【０００３】同様の処理を全ての超音波トランスデュー
サ111 〜1NM にて順次行うことにより、超音波信号を発
受信した各超音波トランスデューサ111 〜1NM の位置に
従って図示しない計算機により開口合成処理し、同じく
図示しない画面表示装置において３次元超音波画像の再
生をしている。
サ111 〜1NM にて順次行うことにより、超音波信号を発
受信した各超音波トランスデューサ111 〜1NM の位置に
従って図示しない計算機により開口合成処理し、同じく
図示しない画面表示装置において３次元超音波画像の再
生をしている。
【０００４】超音波トランスデューサ111 の単体は、図
９の断面図に示すように金属ケース３内に圧電振動子４
を内蔵し、超音波を授受するためのケーブル５を電極６
を介して接続している。また、超音波に広い指向角を持
たせるために、音響レンズ７に対して、接合層８を介し
て圧電振動子４を接合して構成している。
９の断面図に示すように金属ケース３内に圧電振動子４
を内蔵し、超音波を授受するためのケーブル５を電極６
を介して接続している。また、超音波に広い指向角を持
たせるために、音響レンズ７に対して、接合層８を介し
て圧電振動子４を接合して構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の超音波画像化装
置では、図８で示すように超音波エコー経路９による反
射点（黒丸）が一定の間隔Ｙ（超音波トランスデューサ
の相互間隔Ｘの１／２、Ｙ＝Ｘ／２）で、規則的にスポ
ット状で発生するため、表示される再生画像が斑点状と
なり画像の解像度が低かった。この改善のためには超音
波トランスデューサ111 〜1NM の設置数を増加し、相互
の間隔Ｘを短縮して配置密度をさらに向上すれば良い
が、限られた設置場所では当然限度があり、また経済的
にも極めて劣るという支障があった。
置では、図８で示すように超音波エコー経路９による反
射点（黒丸）が一定の間隔Ｙ（超音波トランスデューサ
の相互間隔Ｘの１／２、Ｙ＝Ｘ／２）で、規則的にスポ
ット状で発生するため、表示される再生画像が斑点状と
なり画像の解像度が低かった。この改善のためには超音
波トランスデューサ111 〜1NM の設置数を増加し、相互
の間隔Ｘを短縮して配置密度をさらに向上すれば良い
が、限られた設置場所では当然限度があり、また経済的
にも極めて劣るという支障があった。
【０００６】また、開口合成を行うために超音波トラン
スデューサ111 の前面に音響レンズ７を設けているた
め、図９に示すように音響レンズ７と圧電振動子４の間
で超音波信号10の反射の繰返し（リンギング）が生じ
て、超音波の減衰特性が悪化して再生画像の解像度が低
下するという課題があった。
スデューサ111 の前面に音響レンズ７を設けているた
め、図９に示すように音響レンズ７と圧電振動子４の間
で超音波信号10の反射の繰返し（リンギング）が生じ
て、超音波の減衰特性が悪化して再生画像の解像度が低
下するという課題があった。
【０００７】本発明の目的とするところは、超音波トラ
ンスデューサの構成と複数の超音波トランスデューサの
配置を種々に変えることにより、超音波再生画像の解像
度を向上した超音波画像化装置を提供することにある。
ンスデューサの構成と複数の超音波トランスデューサの
配置を種々に変えることにより、超音波再生画像の解像
度を向上した超音波画像化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る超音波画像化装置は、液体金
属中の構造物を超音波により画像化して監視する超音波
画像化装置において、複数の超音波トランスデューサを
直線上または同一平面上に規則的に配列して、各超音波
トランスデューサまたは一部を前記同一平面に垂直な方
向（画像化対象物との距離を変更する方向）の任意の位
置に移動した状態で送受信した超音波信号を開口合成し
て３次元超音波画像を得ることを特徴とする。
請求項１記載の発明に係る超音波画像化装置は、液体金
属中の構造物を超音波により画像化して監視する超音波
画像化装置において、複数の超音波トランスデューサを
直線上または同一平面上に規則的に配列して、各超音波
トランスデューサまたは一部を前記同一平面に垂直な方
向（画像化対象物との距離を変更する方向）の任意の位
置に移動した状態で送受信した超音波信号を開口合成し
て３次元超音波画像を得ることを特徴とする。
【０００９】請求項２記載の発明に係る超音波画像化装
置は、複数の超音波トランスデューサを同一平面上に不
規則な配列で配置すると共に、送受信した超音波信号を
開口合成して３次元超音波画像を得ることを特徴とす
る。請求項３記載の発明に係る超音波画像化装置は、複
数の超音波トランスデューサを焦点深度が変更可能なパ
ラボラ状に配置すると共に、送受信した超音波信号を開
口合成して３次元超音波画像を得ることを特徴とする。
置は、複数の超音波トランスデューサを同一平面上に不
規則な配列で配置すると共に、送受信した超音波信号を
開口合成して３次元超音波画像を得ることを特徴とす
る。請求項３記載の発明に係る超音波画像化装置は、複
数の超音波トランスデューサを焦点深度が変更可能なパ
ラボラ状に配置すると共に、送受信した超音波信号を開
口合成して３次元超音波画像を得ることを特徴とする。
【００１０】請求項４記載の発明に係る超音波画像化装
置は、複数の超音波トランスデューサをその配置された
平面に沿って直行する２方向に位置を変更して、送受信
した超音波信号を開口合成して３次元超音波画像を得る
ことを特徴とする。
置は、複数の超音波トランスデューサをその配置された
平面に沿って直行する２方向に位置を変更して、送受信
した超音波信号を開口合成して３次元超音波画像を得る
ことを特徴とする。
【００１１】請求項５記載の発明に係る超音波画像化装
置は、複数の発信用超音波トランスデューサの各々から
独立な時系列信号を同時に発生させる発信回路と、前記
複数の発信用超音波トランスデューサから発信された独
立な時系列信号が混在した超音波エコー信号を受信する
複数の受信用トランスデューサと、この受信用トランス
デューサで検出した独立な時系列信号が混在した超音波
エコー信号を発信用トランスデューサの各々に印加した
独立な時系列信号との相関処理をして再度分離する時間
相関処理回路を備えたことを特徴とする。
置は、複数の発信用超音波トランスデューサの各々から
独立な時系列信号を同時に発生させる発信回路と、前記
複数の発信用超音波トランスデューサから発信された独
立な時系列信号が混在した超音波エコー信号を受信する
複数の受信用トランスデューサと、この受信用トランス
デューサで検出した独立な時系列信号が混在した超音波
エコー信号を発信用トランスデューサの各々に印加した
独立な時系列信号との相関処理をして再度分離する時間
相関処理回路を備えたことを特徴とする。
【００１２】請求項６記載の発明に係る超音波画像化装
置は、圧電振動子を凸型状とすると共に、この圧電振動
子の前面に発受信する超音波の波長の１／10以下の厚さ
の保護層を形成した超音波トランスデューサを設けたこ
とを特徴とする。
置は、圧電振動子を凸型状とすると共に、この圧電振動
子の前面に発受信する超音波の波長の１／10以下の厚さ
の保護層を形成した超音波トランスデューサを設けたこ
とを特徴とする。
【００１３】
【作用】請求項１記載の発明は、複数の各超音波トラン
スデューサの画像対象物に対する距離が不均等であるた
めに、画像対象物における超音波の反射点が周期性を持
たないことから、表示画像が斑点状とならず、再生画像
の解像度が向上する。請求項２記載の発明では、複数の
各超音波トランスデューサ相互の間隔が不規則に配列し
てあるので、画像対象物における超音波の反射点が周期
性を持たないことから、表示画像が斑点状とならず、再
生画像の解像度が向上する。
スデューサの画像対象物に対する距離が不均等であるた
めに、画像対象物における超音波の反射点が周期性を持
たないことから、表示画像が斑点状とならず、再生画像
の解像度が向上する。請求項２記載の発明では、複数の
各超音波トランスデューサ相互の間隔が不規則に配列し
てあるので、画像対象物における超音波の反射点が周期
性を持たないことから、表示画像が斑点状とならず、再
生画像の解像度が向上する。
【００１４】請求項３記載の発明は、複数の超音波トラ
ンスデューサをパラボラ状に配置すると共に、このパラ
ボラの焦点を変化させることにより、超音波エネルギー
をパラボラの焦点に集中させて、遠距離の画像対象物に
ついても良好な解像度が得られる。請求項４記載の発明
は、マトリックス状に配列した複数の超音波トランスデ
ューサを、さらに位置を変えて走査させるため、超音波
トランスデューサの数量を変えずに画像対象物における
超音波の反射点が増加するため、解像度が向上すると共
にスムースズな画像が得られる。
ンスデューサをパラボラ状に配置すると共に、このパラ
ボラの焦点を変化させることにより、超音波エネルギー
をパラボラの焦点に集中させて、遠距離の画像対象物に
ついても良好な解像度が得られる。請求項４記載の発明
は、マトリックス状に配列した複数の超音波トランスデ
ューサを、さらに位置を変えて走査させるため、超音波
トランスデューサの数量を変えずに画像対象物における
超音波の反射点が増加するため、解像度が向上すると共
にスムースズな画像が得られる。
【００１５】請求項５記載の発明は、独立な時系列信号
を同時に発生させる発信回路により複数の発信用超音波
トランスデューサから、異なる時系列信号を同時に発信
させると共に、受信用超音波トランスデューサで受信し
た超音波エコー信号と異なる時系列信号を時間相関処理
回路で時間相関処理して、複数の計測結果を同時に得て
信号処理を行う併行化により、画像処理が高速化され
る。
を同時に発生させる発信回路により複数の発信用超音波
トランスデューサから、異なる時系列信号を同時に発信
させると共に、受信用超音波トランスデューサで受信し
た超音波エコー信号と異なる時系列信号を時間相関処理
回路で時間相関処理して、複数の計測結果を同時に得て
信号処理を行う併行化により、画像処理が高速化され
る。
【００１６】請求項６記載の発明は、凸型圧電振動子を
凸型状としたために音響レンズが不要となり、また、圧
電振動子の保護層を超音波の干渉がない通過超音波の波
長に比べて充分短い波長の１／10以下の厚さとしたの
で、超音波の反射の繰返しがなくなる。
凸型状としたために音響レンズが不要となり、また、圧
電振動子の保護層を超音波の干渉がない通過超音波の波
長に比べて充分短い波長の１／10以下の厚さとしたの
で、超音波の反射の繰返しがなくなる。
【００１７】
【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同
一符号を付して詳細な説明を省略する。第１実施例は、
図１の縦断面図に示すように複数の超音波トランスデュ
ーサ111 〜1NM からなる超音波トランスデューサ集合体
11が、各超音波トランスデューサ111 〜1NM を平面上に
おいては等間隔で、画像化対象物２に対する基準距離を
不均等に配置して、超音波の反射点が周期性を持たない
構成としている。
明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同
一符号を付して詳細な説明を省略する。第１実施例は、
図１の縦断面図に示すように複数の超音波トランスデュ
ーサ111 〜1NM からなる超音波トランスデューサ集合体
11が、各超音波トランスデューサ111 〜1NM を平面上に
おいては等間隔で、画像化対象物２に対する基準距離を
不均等に配置して、超音波の反射点が周期性を持たない
構成としている。
【００１８】すなわち、図１において同一垂直面に並べ
た超音波トランスデューサ111 〜125 の相互距離は、い
ずれも間隔Ｘの等間隔としている。しかしながら画像化
対象物２との垂直な方向の距離（画像化対象物との距離
を変更する方向）は、例えば超音波トランスデューサ11
1 は距離Ｌ1 、この隣の超音波トランスデューサ121は
距離Ｌ2 、さらに隣の超音波トランスデューサ131 は距
離Ｌ3 で、この距離はＬ1 ＜Ｌ2 ＞Ｌ3 ＞Ｌ1 のよう
に、特に隣接の超音波トランスデューサと互いに異なる
寸法に配設した構成としている。
た超音波トランスデューサ111 〜125 の相互距離は、い
ずれも間隔Ｘの等間隔としている。しかしながら画像化
対象物２との垂直な方向の距離（画像化対象物との距離
を変更する方向）は、例えば超音波トランスデューサ11
1 は距離Ｌ1 、この隣の超音波トランスデューサ121は
距離Ｌ2 、さらに隣の超音波トランスデューサ131 は距
離Ｌ3 で、この距離はＬ1 ＜Ｌ2 ＞Ｌ3 ＞Ｌ1 のよう
に、特に隣接の超音波トランスデューサと互いに異なる
寸法に配設した構成としている。
【００１９】従って、上記の構成による作用としては、
各超音波トランスデューサ111 〜1NM の画像化対象物２
に対する距離が不均等であり、特に隣接した超音波トラ
ンスデューサにおいて相違しているため、画像化対象物
２の同一面においても、超音波エコー経路９で示すよう
に、各超音波トランスデューサ111 〜1NM による反射点
が不均等になる。これにより、反射点が規則的でスポッ
ト状に重なることなく、画像は均一で斑点状とならない
ために解像度は向上する。
各超音波トランスデューサ111 〜1NM の画像化対象物２
に対する距離が不均等であり、特に隣接した超音波トラ
ンスデューサにおいて相違しているため、画像化対象物
２の同一面においても、超音波エコー経路９で示すよう
に、各超音波トランスデューサ111 〜1NM による反射点
が不均等になる。これにより、反射点が規則的でスポッ
ト状に重なることなく、画像は均一で斑点状とならない
ために解像度は向上する。
【００２０】第２実施例は図２の縦断面図に示すよう
に、超音波トランスデューサ集合体12は、複数の超音波
トランスデューサ111 〜1NM を画像化対象物２に対する
基準距離を均等にすると共に、相互間は平面上において
不均等に配列することにより超音波の反射点が周期性を
持たない構成としている。
に、超音波トランスデューサ集合体12は、複数の超音波
トランスデューサ111 〜1NM を画像化対象物２に対する
基準距離を均等にすると共に、相互間は平面上において
不均等に配列することにより超音波の反射点が周期性を
持たない構成としている。
【００２１】すなわち、例えば超音波トランスデューサ
111 ，121 ，131 ，141 の平面上における相互間隔
Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 をＸ1 ＜Ｘ2 ＞Ｘ3 ＜Ｘ1 と不均等に
して配設する（超音波トランスデューサ151 ，161 ，17
1 も同様に）と共に、超音波トランスデューサ111 〜17
1 の画像化対象物２に対する基準距離Ｌは同一にして構
成する。
111 ，121 ，131 ，141 の平面上における相互間隔
Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 をＸ1 ＜Ｘ2 ＞Ｘ3 ＜Ｘ1 と不均等に
して配設する（超音波トランスデューサ151 ，161 ，17
1 も同様に）と共に、超音波トランスデューサ111 〜17
1 の画像化対象物２に対する基準距離Ｌは同一にして構
成する。
【００２２】上記構成による作用は、各超音波トランス
デューサ111 〜1NM の画像化対象物２に対して同一平面
上で相互間は不均等な状態で配置されていることから、
図２で示すように超音波トランスデューサ111 〜171 に
入力される超音波エコー経路９は、画像化対象物２から
の反射点が重ならずに均一になるため解像度が向上す
る。
デューサ111 〜1NM の画像化対象物２に対して同一平面
上で相互間は不均等な状態で配置されていることから、
図２で示すように超音波トランスデューサ111 〜171 に
入力される超音波エコー経路９は、画像化対象物２から
の反射点が重ならずに均一になるため解像度が向上す
る。
【００２３】第３実施例は図３の縦断面図に示すよう
に、超音波トランスデューサ集合体13が、複数の超音波
トランスデューサ111 〜1NM を焦点距離が変更可能なパ
ラボラ状に配設して構成としたもので、各超音波トラン
スデューサ111 〜1NM から発信する超音波エネルギーを
パラボラの焦点14に集中させて、画像化対象物２が遠距
離でも良好な解像度が得られるようにしたものである。
に、超音波トランスデューサ集合体13が、複数の超音波
トランスデューサ111 〜1NM を焦点距離が変更可能なパ
ラボラ状に配設して構成としたもので、各超音波トラン
スデューサ111 〜1NM から発信する超音波エネルギーを
パラボラの焦点14に集中させて、画像化対象物２が遠距
離でも良好な解像度が得られるようにしたものである。
【００２４】すなわち、図３は同一垂直面を示したもの
で、各超音波トランスデューサ111〜171 は相互間を間
隔Ｘの等間隔で、パラボラ状の曲面に配置して構成され
ている。なお、パラボラの焦点距離Ｚは各超音波トラン
スデューサ111 〜171 の夫々の指向角度、あるいは取付
位置を規則的に変化させる図示しない調節装置により変
更できるように構成する。
で、各超音波トランスデューサ111〜171 は相互間を間
隔Ｘの等間隔で、パラボラ状の曲面に配置して構成され
ている。なお、パラボラの焦点距離Ｚは各超音波トラン
スデューサ111 〜171 の夫々の指向角度、あるいは取付
位置を規則的に変化させる図示しない調節装置により変
更できるように構成する。
【００２５】上記構成による作用は、各超音波トランス
デューサ111 〜171 から発信された超音波は、図示しな
い調節装置により図３の超音波エコーの広がり15に示す
ように、パラボラの焦点距離Ｚを調節することにより、
容易に画像化対象物２の所定位置に集中させることがで
きるので、画像化対象物２との距離が遠くても高い解像
度を得ることができる。
デューサ111 〜171 から発信された超音波は、図示しな
い調節装置により図３の超音波エコーの広がり15に示す
ように、パラボラの焦点距離Ｚを調節することにより、
容易に画像化対象物２の所定位置に集中させることがで
きるので、画像化対象物２との距離が遠くても高い解像
度を得ることができる。
【００２６】第４実施例は図４の斜視図に示すように、
超音波トランスデューサ集合体16が複数の超音波トラン
スデューサ111 〜1NM を等間隔のマトリックス状に配設
すると共に、この超音波トランスデューサ111 〜1NM を
さらに機械的に走査可能に構成したもので、反射点数を
増加させて、より解像が高く良いスムースズな画像を得
ることができる。
超音波トランスデューサ集合体16が複数の超音波トラン
スデューサ111 〜1NM を等間隔のマトリックス状に配設
すると共に、この超音波トランスデューサ111 〜1NM を
さらに機械的に走査可能に構成したもので、反射点数を
増加させて、より解像が高く良いスムースズな画像を得
ることができる。
【００２７】すなわち、図４において各超音波トランス
デューサ111 〜133 は、同一平面上に互いに均一の間隔
Ｘで配置されている。また、各超音波トランスデューサ
111〜133 と画像化対象物２との基準距離も同一として
いる。さらに、この超音波トランスデューサ集合体16
は、図示しない走査装置により間隔Ｘの１／２だけ移動
可能に構成されている。
デューサ111 〜133 は、同一平面上に互いに均一の間隔
Ｘで配置されている。また、各超音波トランスデューサ
111〜133 と画像化対象物２との基準距離も同一として
いる。さらに、この超音波トランスデューサ集合体16
は、図示しない走査装置により間隔Ｘの１／２だけ移動
可能に構成されている。
【００２８】上記構成による作用は、図４に示すように
超音波トランスデューサ集合体16が基準位置にあるとき
は、各超音波トランスデューサ111 〜133 からの発信に
よる超音波の反射は、画像化対象物２上に黒丸で示す反
射点17で、この反射点17は各超音波トランスデューサ11
1 〜133 相互間の間隔Ｘの１／２で、間隔Ｙの位置に得
られる。
超音波トランスデューサ集合体16が基準位置にあるとき
は、各超音波トランスデューサ111 〜133 からの発信に
よる超音波の反射は、画像化対象物２上に黒丸で示す反
射点17で、この反射点17は各超音波トランスデューサ11
1 〜133 相互間の間隔Ｘの１／２で、間隔Ｙの位置に得
られる。
【００２９】ここで、図示しない走査装置を駆動して、
超音波トランスデューサ集合体16、すなわち複数の超音
波トランスデューサ111 〜133 を、相互の間隔Ｘの１／
４（Ｙ／２）の距離だけ、超音波トランスデューサの配
置に沿って順次（Ｘ／４，０）、（０，Ｘ／４）、（Ｘ
／４，Ｘ／４）の３点の走査を行う。これにより、超音
波による画像化対象物２上の反射位置が、黒丸の反射点
17の他に白丸の反射点18が加えられて、多数の反射点1
7，18が得られるために、きめ細かな画像が得られるこ
とから、解像度を大幅に向上させることができる。
超音波トランスデューサ集合体16、すなわち複数の超音
波トランスデューサ111 〜133 を、相互の間隔Ｘの１／
４（Ｙ／２）の距離だけ、超音波トランスデューサの配
置に沿って順次（Ｘ／４，０）、（０，Ｘ／４）、（Ｘ
／４，Ｘ／４）の３点の走査を行う。これにより、超音
波による画像化対象物２上の反射位置が、黒丸の反射点
17の他に白丸の反射点18が加えられて、多数の反射点1
7，18が得られるために、きめ細かな画像が得られるこ
とから、解像度を大幅に向上させることができる。
【００３０】第５実施例は図５の斜視図に示すように、
超音波トランスデューサ集合体19は、複数の発信用超音
波トランスデューサ211 〜2NM と、複数の受信用超音波
トランスデューサ311 〜3NM を、例えば水平方向で交互
に配列し、各発信用超音波トランスデューサ211 〜2NM
には、夫々独立な時系列信号を同時に発生させる発信回
路である時系列並列発信回路20を、また各受信用超音波
トランスデューサ311〜3NM には、受信した超音波信号
を異なる時系列信号で時間相関処理する時間相関処理回
路21を接続した構成で、複数の計測結果を同時に得て信
号処理を行い、画像処理を併行実施して画像化が高速化
する。
超音波トランスデューサ集合体19は、複数の発信用超音
波トランスデューサ211 〜2NM と、複数の受信用超音波
トランスデューサ311 〜3NM を、例えば水平方向で交互
に配列し、各発信用超音波トランスデューサ211 〜2NM
には、夫々独立な時系列信号を同時に発生させる発信回
路である時系列並列発信回路20を、また各受信用超音波
トランスデューサ311〜3NM には、受信した超音波信号
を異なる時系列信号で時間相関処理する時間相関処理回
路21を接続した構成で、複数の計測結果を同時に得て信
号処理を行い、画像処理を併行実施して画像化が高速化
する。
【００３１】すなわち、図５では画像化対象物２に対峙
した同一垂直面上において、発信用超音波トランスデュ
ーサ211 〜2NM の一部である各発信用超音波トランスデ
ューサ211 〜214 が均等間隔で配置されおり、独立した
時系列信号（振幅または位相で変調された信号）を与え
て、各発信用超音波トランスデューサ211 〜214 より超
音波信号を連続発信させる時系列並列発信回路20が接続
してある。
した同一垂直面上において、発信用超音波トランスデュ
ーサ211 〜2NM の一部である各発信用超音波トランスデ
ューサ211 〜214 が均等間隔で配置されおり、独立した
時系列信号（振幅または位相で変調された信号）を与え
て、各発信用超音波トランスデューサ211 〜214 より超
音波信号を連続発信させる時系列並列発信回路20が接続
してある。
【００３２】また、各受信用超音波トランスデューサ31
1 〜324 は、均等間隔で配置された受信用超音波トラン
スデューサ311 〜3NM の一部で、画像化対象物２から反
射された夫々の超音波エコー信号を受信すると共に、こ
れらの信号の時間相関処理を行う時間相関処理回路21と
接続して構成されている。
1 〜324 は、均等間隔で配置された受信用超音波トラン
スデューサ311 〜3NM の一部で、画像化対象物２から反
射された夫々の超音波エコー信号を受信すると共に、こ
れらの信号の時間相関処理を行う時間相関処理回路21と
接続して構成されている。
【００３３】上記構成による作用としては、各発信用超
音波トランスデューサ211 〜214 は、時系列並列発信回
路20からの独立した振幅または位相で変調された時系列
信号による超音波信号を連続発信する。時系列信号によ
り発信された夫々の超音波エコー信号は、画像化対象物
２で反射され、超音波エコー経路９で示すように各受信
用超音波トランスデューサ311 〜324 で同時に受信され
て、時間相関処理回路21に伝送される。
音波トランスデューサ211 〜214 は、時系列並列発信回
路20からの独立した振幅または位相で変調された時系列
信号による超音波信号を連続発信する。時系列信号によ
り発信された夫々の超音波エコー信号は、画像化対象物
２で反射され、超音波エコー経路９で示すように各受信
用超音波トランスデューサ311 〜324 で同時に受信され
て、時間相関処理回路21に伝送される。
【００３４】この受信用超音波トランスデューサ311 〜
324 で同時に受信された超音波エコー信号は、前記発信
用超音波トランスデューサ211 〜214 から同時に発信さ
れた信号が混在しており、時間相関処理回路21におい
て、時系列並列発信回路20から与えられる独立した複数
の時系列信号との間で時間相関処理を行なって、各発信
用超音波トランスデューサ211 〜214 に対応した超音波
エコー信号に再分解される。従って、この再分解された
超音波エコー信号を用いて開口合成による画像化を行う
ことにより効率の良い画像化データの収集を高速で行う
ことができる。
324 で同時に受信された超音波エコー信号は、前記発信
用超音波トランスデューサ211 〜214 から同時に発信さ
れた信号が混在しており、時間相関処理回路21におい
て、時系列並列発信回路20から与えられる独立した複数
の時系列信号との間で時間相関処理を行なって、各発信
用超音波トランスデューサ211 〜214 に対応した超音波
エコー信号に再分解される。従って、この再分解された
超音波エコー信号を用いて開口合成による画像化を行う
ことにより効率の良い画像化データの収集を高速で行う
ことができる。
【００３５】第６実施例は、超音波画像化装置における
超音波トランスデューサの機能向上に係り、超音波トラ
ンスデューサの圧電振動子を凸型状に形成すると共に、
この前面に通過超音波の波長に比べて充分短い、波長の
１／10以下の厚さの金属あるいはセラミックによる保護
層を形成して構成する。
超音波トランスデューサの機能向上に係り、超音波トラ
ンスデューサの圧電振動子を凸型状に形成すると共に、
この前面に通過超音波の波長に比べて充分短い、波長の
１／10以下の厚さの金属あるいはセラミックによる保護
層を形成して構成する。
【００３６】図６の断面図はその第１例を示し、超音波
トランスデューサ 111ａは、金属ケース３内に超音波に
広い指向角を持たせるために凸型状に加工した凸型圧電
振動子22を配置し、超音波を授受するためのケーブル５
が電極６を介して接続されている。
トランスデューサ 111ａは、金属ケース３内に超音波に
広い指向角を持たせるために凸型状に加工した凸型圧電
振動子22を配置し、超音波を授受するためのケーブル５
が電極６を介して接続されている。
【００３７】なお、凸型圧電振動子22は、超音波信号を
拡散させるためにチタン酸鉛系またはニオブ酸リチウム
等で凸型に形成した圧電振動子で、その前面に設けた保
護層である前面板23はチタン、ステンレスまたは銅等の
金属、あるいは窒化珪素やアルミナ等を用いて、通過す
る超音波の波長の１／10以下程度の厚さとする。
拡散させるためにチタン酸鉛系またはニオブ酸リチウム
等で凸型に形成した圧電振動子で、その前面に設けた保
護層である前面板23はチタン、ステンレスまたは銅等の
金属、あるいは窒化珪素やアルミナ等を用いて、通過す
る超音波の波長の１／10以下程度の厚さとする。
【００３８】この前面板23は、接合層８を介して凸型圧
電振動子22に接合することにより、凸型圧電振動子22で
発生した超音波信号10が効率良く発信されることから、
リンギングの少ない良好な特性が得られて解像度が向上
する。
電振動子22に接合することにより、凸型圧電振動子22で
発生した超音波信号10が効率良く発信されることから、
リンギングの少ない良好な特性が得られて解像度が向上
する。
【００３９】第２例としては図７の断面図に示すよう
に、超音波トランスデューサ 111ｂは、凸型圧電振動子
22の表面に形成する保護層であるコーティング層24が、
通過する超音波の波長の１／10以下程度の厚さで、ニッ
ケル、チタン、ステンレスまたは銅等の金属をメッキ、
蒸着またはスパッタリング等を行うか、あるいは窒化珪
素やアルミナ等の材料を溶射する等の方法でコーティン
グして形成する構成で、これによる機能は上記第１例と
同様であるが、保護層である前面板23に比べてコーティ
ング層24は、機械強度に劣るが薄膜の形成が容易な特徴
がある。
に、超音波トランスデューサ 111ｂは、凸型圧電振動子
22の表面に形成する保護層であるコーティング層24が、
通過する超音波の波長の１／10以下程度の厚さで、ニッ
ケル、チタン、ステンレスまたは銅等の金属をメッキ、
蒸着またはスパッタリング等を行うか、あるいは窒化珪
素やアルミナ等の材料を溶射する等の方法でコーティン
グして形成する構成で、これによる機能は上記第１例と
同様であるが、保護層である前面板23に比べてコーティ
ング層24は、機械強度に劣るが薄膜の形成が容易な特徴
がある。
【００４０】上記超音波トランスデューサにおける発明
の実施態様項としては次のものがある。 (1) チタン酸鉛系またはニオブ酸リチウム等を凸型に形
成した圧電振動子と、この圧電振動子の前面に金属性の
半田または、ろう材により通過する超音波の波長の１／
10以下程度の厚さの窒化珪素やアルミナ等のセラミック
スを接合した超音波トランスデューサを設けたことを特
徴とする超音波画像化装置。
の実施態様項としては次のものがある。 (1) チタン酸鉛系またはニオブ酸リチウム等を凸型に形
成した圧電振動子と、この圧電振動子の前面に金属性の
半田または、ろう材により通過する超音波の波長の１／
10以下程度の厚さの窒化珪素やアルミナ等のセラミック
スを接合した超音波トランスデューサを設けたことを特
徴とする超音波画像化装置。
【００４１】(2) 凸型に形成した圧電振動子と、この圧
電振動子の前面に直接ニッケル、胴、チタン等の金属を
コーティングした超音波トランスデューサを設けたこと
を特徴とする超音波画像化装置。 (3) 凸型に形成した圧電振動子と、この圧電振動子の前
面に直接、窒化珪素やアルミナ等のセラミックスを溶着
した超音波トランスデューサを設けたことを特徴とする
超音波画像化装置。
電振動子の前面に直接ニッケル、胴、チタン等の金属を
コーティングした超音波トランスデューサを設けたこと
を特徴とする超音波画像化装置。 (3) 凸型に形成した圧電振動子と、この圧電振動子の前
面に直接、窒化珪素やアルミナ等のセラミックスを溶着
した超音波トランスデューサを設けたことを特徴とする
超音波画像化装置。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、液体金属中の構造物を
目視化する超音波画像化装置において、画像対象物にお
ける超音波の反射点に周期性を持たせず、再生画像が均
一で解像度が向上し、また、遠距離でも良好な解像度が
得られる。さらに、超音波トランスデューサの設置数を
変えずに、反射点の数を大幅に増加して解像度を向上さ
せる。また、超音波トランスデューサ集合体を走査する
ことによりより解像度の良いスムーズな画像を得られ
る。
目視化する超音波画像化装置において、画像対象物にお
ける超音波の反射点に周期性を持たせず、再生画像が均
一で解像度が向上し、また、遠距離でも良好な解像度が
得られる。さらに、超音波トランスデューサの設置数を
変えずに、反射点の数を大幅に増加して解像度を向上さ
せる。また、超音波トランスデューサ集合体を走査する
ことによりより解像度の良いスムーズな画像を得られ
る。
【００４３】さらに、異なる時系列信号の同時発信と、
受信した超音波エコー信号の時間相関処理により、複数
の計測結果の同時処理を行なって、再生画像が高速化さ
れる。また、超音波トランスデューサ単体の改善により
製造性と超音波画像化装置の機能が向上する効果があ
る。
受信した超音波エコー信号の時間相関処理により、複数
の計測結果の同時処理を行なって、再生画像が高速化さ
れる。また、超音波トランスデューサ単体の改善により
製造性と超音波画像化装置の機能が向上する効果があ
る。
【図１】本発明に係る第１実施例の超音波画像化装置の
縦断面図。
縦断面図。
【図２】本発明に係る第２実施例の超音波画像化装置の
縦断面図。
縦断面図。
【図３】本発明に係る第３実施例の超音波画像化装置の
縦断面図。
縦断面図。
【図４】本発明に係る第４実施例の超音波画像化装置の
斜視図。
斜視図。
【図５】本発明に係る第５実施例の超音波画像化装置の
斜視図。
斜視図。
【図６】本発明に係る第６実施例第１例の超音波トラン
スデューサの断面図。
スデューサの断面図。
【図７】本発明に係る第６実施例第２例の超音波トラン
スデューサの断面図。
スデューサの断面図。
【図８】従来の超音波画像化装置の斜視図。
【図９】従来の超音波トランスデューサの断面図。
１，11，12，13，16，19…超音波トランスデューサ集合
体、２…画像化対象物、３…金属ケース、４…圧電振動
子、５…ケーブル、６…電極、７…音響レンズ、８…接
合層、９…超音波エコー経路、10…超音波信号、14…焦
点、15…超音波エコーの広がり、17…機械走査無し時の
反射点（黒丸）、18…機械走査により増えた反射点（白
丸）、20…時系列発信回路、21…時間相関処理回路、22
…凸型圧電振動子、23…前面板、24…コーティング層、
111〜 171， 11M，1N1 ，1NM ，111ａ， 111ｂ…超音
波トランスデューサ、 211〜 214，2NM …発信用超音波
トランスデューサ、 324，3NM …受信用超音波トランス
デューサ、Ｌ，Ｌ1 〜Ｌ3…超音波トランスデューサと
画像対象物との距離、Ｘ，Ｘ1 〜Ｘ3 …超音波トランス
デューサの間隔、Ｙ…反射点間の距離、Ｚ…焦点距離。
体、２…画像化対象物、３…金属ケース、４…圧電振動
子、５…ケーブル、６…電極、７…音響レンズ、８…接
合層、９…超音波エコー経路、10…超音波信号、14…焦
点、15…超音波エコーの広がり、17…機械走査無し時の
反射点（黒丸）、18…機械走査により増えた反射点（白
丸）、20…時系列発信回路、21…時間相関処理回路、22
…凸型圧電振動子、23…前面板、24…コーティング層、
111〜 171， 11M，1N1 ，1NM ，111ａ， 111ｂ…超音
波トランスデューサ、 211〜 214，2NM …発信用超音波
トランスデューサ、 324，3NM …受信用超音波トランス
デューサ、Ｌ，Ｌ1 〜Ｌ3…超音波トランスデューサと
画像対象物との距離、Ｘ，Ｘ1 〜Ｘ3 …超音波トランス
デューサの間隔、Ｙ…反射点間の距離、Ｚ…焦点距離。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長井 敏 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内
Claims (6)
- 【請求項１】 液体金属中の構造物を超音波により画像
化して監視する超音波画像化装置において、複数の超音
波トランスデューサを直線上または同一平面上に規則的
に配列し、この超音波トランスデューサを前記同一平面
に垂直な方向の任意の位置に移動した状態で送受信した
超音波信号を開口合成して３次元超音波画像を得ること
を特徴とする超音波画像化装置。 - 【請求項２】 液体金属中の構造物を超音波により画像
化して監視する超音波画像化装置において、複数の超音
波トランスデューサを同一平面上に不規則な配列で配置
すると共に、送受信した超音波信号を開口合成して３次
元超音波画像を得ることを特徴とする超音波画像化装
置。 - 【請求項３】 液体金属中の構造物を超音波により画像
化して監視する超音波画像化装置において、複数の超音
波トランスデューサを焦点深度が変更可能なパラボラ状
に配置すると共に、送受信した超音波信号を開口合成し
て３次元超音波画像を得ることを特徴とする超音波画像
化装置。 - 【請求項４】 複数の超音波トランスデューサをその配
置された平面に沿って直行する２方向に位置を変更し、
送受信した超音波信号を開口合成して３次元超音波画像
を得ることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の超
音波画像化装置。 - 【請求項５】 複数の発信用超音波トランスデューサの
各々から独立な時系列信号を同時に発生させる発信回路
と、前記複数の発信用超音波トランスデューサから発信
された独立な時系列信号が混在した超音波エコー信号を
受信する複数の受信用トランスデューサと、この受信用
トランスデューサで検出した独立な時系列信号が混在し
た超音波エコー信号を発信用トランスデューサの各々に
印加した独立な時系列信号との相関処理をして再度分離
する時間相関処理回路を備えたことを特徴とする請求項
１乃至請求項３記載の超音波画像化装置。 - 【請求項６】 圧電振動子を凸型状とすると共に、この
圧電振動子の前面に発受信する超音波の波長の１／10以
下の厚さの保護層を形成した超音波トランスデューサを
設けたことを特徴とする超音波画像化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19577193A JP3320849B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 超音波画像化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19577193A JP3320849B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 超音波画像化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749398A true JPH0749398A (ja) | 1995-02-21 |
| JP3320849B2 JP3320849B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=16346695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19577193A Expired - Fee Related JP3320849B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 超音波画像化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3320849B2 (ja) |
Cited By (5)
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| JP2008089380A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 画像再構成装置 |
| JP2008261889A (ja) * | 2008-08-06 | 2008-10-30 | Jfe Steel Kk | 超音波による内部欠陥の映像化方法、及び、装置 |
| AU2008243991B2 (en) * | 2007-04-28 | 2012-10-04 | Pulsar Process Measurement Limited | Distance measurement apparatus and related methods |
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-
1993
- 1993-08-06 JP JP19577193A patent/JP3320849B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3320849B2 (ja) | 2002-09-03 |
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