JPS5861741A - 超音波検査方法 - Google Patents

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】 本発明は、篭検査すべき物体の断面の超音波検査に当り
複数の送受信トランスデユーサを含む少なくとも１ｌ１
５の送受信トランスデユーサ行を備えた測定ヘッドを使
用し、送信パルスにより前記トランスデユーサを付勢し
た場合前記トランスデユーサ行が該トランスデユーサ行
の垂線に対し前記送信パルス間の位相差に左右される角
度で超音波ビームを送信して前記トランスデユーサ行ノ
種々のトランスデユーサを付勢するようにする超音波検
査方法に関するものである。本発明は、測定結果を実時
間または非実時間にて使用できるようにする超音波断層
撮影装置に対し特に効果的に適用することができる。

方向を特定できる超音波ビームを、例えば相互にほぼ瞬
接する圧電細条で構成した送信トランスデユーサ行によ
り送信できることは既知である。

超音波ビームを所望方向に送信するためには、電気信号
の相対位相推移につき所定の影響を及はして、各トラン
スデユーサを付勢するようにする。

かかる構成は、例えば１９６８年７月発行の”　ＵＬＴ
ＲＡＳＯＮＩＯ８”、　Ｖｏｌ、６　、第１５３〜１５
９頁におけるＪ、　Ｏ，Ｓｏｍｅｒの論文″Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃＳｅｃｔｏｒ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｆｏｒ　
Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ”　　。

および１９６７年４月１４１日および１５日にｇｒｌａ
ｎｇｅｎ　（ドイツ）で開催された”　ｓｙｍｐｏｓｉ
ｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｄＩＫｃｈｏ−Ｂｎ
ｃｅｐｈａｌｏｇｒａｐｈｉｅ”において刊行された”
　ＰＲＯＩＥＤＩＮＧＳ　ＩＮ　ＥＮＯＥＰＨＡＬＯＧ
ＲＡ−ＰＨＹ″′における同じ著者による論文”　Ｉｎ
５ｊａｎｊａｎ−ｎｅｏｕｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｉｎｕ
ｏｕｓ　Ｐｉｃｔｕｒｅｓ　０ｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　
ａＮｅｗ　Ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｔｉｏｎａｌ　５ｃａｎ
　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｗｉｔｈ　ａＳｔａｔｉｏｎａ
ｒｙ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ”に記載されている。

本発明の目的は、上記の方法を改善し、異なる超音波源
のエコー信号を再生することができ、一般的に受信につ
き課せられる制限を除去することである。

かかる目的を達成するため本発明による超音波検査方法
は、前記測定ヘッドが相互蛾し方向に配設した多数個の
送信トランスデユーサ行を備え、毎時そのうちの１トラ
ンスデユ一サ行を多数回にわたり順次付勢して毎回トラ
ンスデユーサ行が異なる方向に超音波ビームを送信する
ようにする一方、毎回のけ勢俵に受信器として接続した
多数のトランスデユーサを群の形態に順次選択し、この
選択過程を、送信器として動作するトランスデユーサ行
から始め、トランスデユーサ行の垂線に対する送信ビー
ムの方向に左右される方向と、前記送信ビームおよび前
記垂線の間の角度に左右される速度とにおいて前記測定
ヘッドに沿って進行させるようにすることを特徴とする
。

図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図には、図示しない測定ヘッドの送受信面ｌ　ＬＥ
Ｒ上に分布したｎ１ｌＪの送信点のうち８個の送信点Ｅ
工、　ＥｌおよびＥｎを示す。これらｎ個の送信点の各
々は直線ＬＥＲの方向に延設するｍ個の超音波送受信ト
ランスデユーサより成る１トランスデユ一サ行の中心を
示す。従って測定ヘッドは、各行がそれぞれｍ（ＩＩの
トランスデユーサを含むｎ個のトランスデユーサ行を備
える。これら送信点を結ぶ直線ＬＥＲは、検査すべき物
体例えば身体の断面（曲線Ｃで示す）を配置する分析領
域の境界を構成する。

前述したように本発明による方法は （１）　　送信点Ｅ　から始めて送信点Ｅｎまでこれら
送信点を順次付勢して各送信点から異なる送信方向に超
音波ビームを送信させ；従って図示のように分析領域を
種々の方向において超音波ビームが横切るようにしｌ＠
超音波ビームを超音波パルスの形態で所定方向に送信し
、 （２）　　このように送信した各超音波パルス列に対し
、関連送信方向を示す直線が位置する分析領域部分を関
連送信点につき限定するトランスデユーサ行のトランス
デユーサ（受信器として接続）を順次選択するようにす
る。例えば、直線ｆ０によって示した送信方向に対して
は送信点Ｅ０・・・Ｅｎにおける受信器が順次選択され
る一方、直Ｉｓｆ土によって示す送信方向に対しては送
信点Ｅ土・・・Ｅ□における受信器が順次選択される。

第１図から明らかなように直＄ｆ・およびｆｏは、その
交さ領域において、曲Ｈａで示した検査すべき物体の一
部を構成するインタフェースまたは境界面ｓｓと遭遇す
る。このインターフェースにより、例えに送信点Ｅ　か
らの送信および送信点Ｅ１からの送信の場合において［
Ｍｆｒで示したビームをもちむ反射超音波ビームが形成
される。ＳＳの如きインターフェースから送受信直線Ｌ
ＥＲに対し垂直方向の反射によってエコー信号ｆｒの如
きエコー信号が形成されたことを検出するためには、こ
の垂直方向と交さし、かつ受＠器として接続したトラン
スデユーサを選択し、これらトランスデユーサによって
供給される電気信号を関係式ｘ　＝　ｖｔ　ｃｏｓα／
（１＋Ｓｉｎα）によって決まル瞬時ｔ　ニ位相推移を
寸前することなく加算することにより検出することがで
き、ここに ｘハ、１ｌ１７？されたトランスデユーサとエコー信号
を生せしめるビーム送信点との間の距離、■は、関連媒
体における超音波振動の速度、αは、送信ビームと送信
器として作動するトランスデユーサ行に対する垂線との
間の角度の補角であり、従ってαは実際上は送信ビーム
と送受信直線ＬＥＲとによってはさまれる角度で、ある
。

このようにして各送信パルス後に受信トランスデユーサ
行が速度 にて選択された場合、送信ビームが各トランスデユーサ
行に対する垂線と交さする箇所に位置する任意インター
フェース上で形成されたエコー信号が受信されることと
なる。

第２図は本発明の方法を実施する超音波検査装置の一例
の構成を示すブロック図である。第２図にはｎ個の超音
波トランスデユーサ行ＥＲ□ｌ　ＥＲＱｊ・・・、　Ｅ
Ｒｎ−□、　ＥＲｎのうち４１固のトランスデユーサ行
を示し、また各トランスデユーサ行のｍ（ｌｉＩｉＩの
トランスデユーサのうち第１トランスデユーサオヨび最
終トランスデユーサをも示しである。また第２図は、分
析領域の平面において検出したインターフェースを表示
するための陰極線管ＴＣを示し、またこの陰極線管のウ
ェーネルト電極ｗｔひにＸ方向偏向系およびＹ方向偏向
系をも示す。

更に超音波検査装置は、 各走査の開始時にパルスを供給する同期パルス（クロッ
ク）発生器Ｈと、 クロック発生器Ｈにより同期化する制御ユニットＢを備
える。制御ユニットＢのプログラム部はトランスデユー
サ行の数に対応するｎ段を備え（なおこれらトランスデ
ユーサは順次選択される）。

各トランスデユーサ行は制御ユニツ）Ｂにより発生する
アドレａｄによって規定し、従って制御ユニツ）Ｂはト
ランスデユーサ行ＥＲ□〜ＥＲｎのアドレスを順次供給
する。プログラム部の各段は選択されたトランスデユー
サ行のアドレスに応じて変化する走査数を含み、本発明
方法の原理を示す第１図の近接検査から分るように例え
ば送信点Ｅ工およびＥｎに対しては送信点Ｅｉと同数の
走査方向を使用せず、原理的に分析領域の幅を制限する
のが効果的である。各走査は角度値ａｎおよび方向Ｓに
より規定され、これらデータは両方弁制御ユニツ）Ｂに
よって供給する。更に本例装置は、超音波パルス列を供
給し、かつクロック発生器Ｈにより同期化される超音波
パルス発生器Ｇと、超音波パルス発生器Ｇの出力に結合
され、（ｐ＋１）個の信号組を供給する移相器りを備え
、各信号組はｍｌ１ｌｉｌの信号を含み（ｍは各行当り
のトランスデユーサの数）かつ信号組ｄｏ　（これをｆ
＃成する信号は移相推移を伴なわず、送信方向はトラン
スデユーサ行に垂直）から信号組ｄｐ（垂直方向に対し
可能な最大角度を成すビームを送信させるための移相し
た信号）にわたるものである。

移相器りの出力に角度選択回路ＤＡを結合し、この角度
選択回路は移相器りにより供給される信号組の１つを制
御ユニツ）Ｂにより供給される角度情報ａｎの関数とし
て選択する。

角度選択回路ＤＡの出力に方向選択回路ＤＳを結合し、
この方向選択回路は角度選択回路ＤＡにより選択した信
号組のけ勢順序または動作順序を制御ユニツ）Ｂにより
供給される方向情＠Ｓに応じて進度するかまたは進度し
ない。

またｎ１ｌｉｊｄの伝送スイッチ０ＥＩＯＫ２．・・・
。

ＣＥｎ−０，ＣＥｎを設け、図面にはこれらスイッチの
うち４（ｌｉ！ｉｌのスイッチを示し、これらｎ］固の
伝送スイッチのうち毎時１貼の伝送スイッチが閉成さね
（制御ユニツ）Ｂにより供給されるアドレス情報ａｄの
ル０御の下に）、方向選択回路ＤＳにより供給された信
号組をこれと関連するトランスデユーサ行に供給するよ
うにする。

ｎ−ｍ個の送受分離器Ｓ□、・・・Ｓｎｍ　”即ち各ト
ランスデユーサ行当りｍ個の送受分離器即ち各トランス
デユーサに対し１個の送受分離器を設け、これら送受分
離器を介し一方では送信信号を通過させ、他方では受信
信号を通過させ、これら信号については鋳で詳細に説明
する。

この種の送受分離器は既知であり、実際これら送受分離
器は送信に当り増幅器として動作し、受信に際しては送
信電圧が受信信号にｌ１を及ぼすことができないように
する転送器として動作する。

ｎ、ｍ１ＩＷＩ：ＤＡＮＤＡＮＤゲート、ｐ、、を設け
、その出力を増幅器Ａに結合し、増幅器Ａを陰極線管Ｔ
ｏのウェーネルト電極Ｗに結合し、各ＡＮＤゲートの第
１入力端子はｎ・ｍ＠の送受分離器即１つに結合し、か
つ第２入力端子は２方向に動作するシフトレジスタＲＤ
のｎ−ｍ１ｌｌの出力の１つに（１１） 結合する。

シフトレジスタＲＤはｎ　−ｍ１１５のレジスタ位置を
備え、このシフトレジスタは、 （１）　　シフトレジスタの始動レジスタ位置をトラン
スデユーサ行のアドレスの関数として決定する情＠ａｄ
と、 （２）　　シフトレジスタにおいて情報をシフトする方
向を決定する方向情報Ｓと、 （８）　　シフトレジスタにおける情報のシフトをＲ１
ｔｊ３させるクロック発生器Ｈからの同期信号と、（４
）角度情報ａｎを供給させるシフト制御回路ＯＰによっ
て供給され、前記関係式 を供給される。従ってシフト制御回路ＣＰは、そのパル
ス発生周波数を、角度情報ａｎと、寸法Ｘ即ち送信に当
り一側で選択されたトランスデユーサ行および他側にお
ける選択された受信トランス（１２） デューサ行の間の距離を示す情報との関数として変化で
きるパルス発生器を構成し、その場合後者は直線ＬＥＲ
に沿って時間的に先行し１陵者の情報の基本は２個の瞬
接トランスデユーサ間の固定距離によって形成される。

更に第２図に示した超音波検査装置は循環ユニットＣを
備え、この循環ユニットはアドレス情報ａｄ、方向情報
Ｓおよび角度情報ａｎを供給され、陰極線管Ｔｏの偏向
系に供給するＸ信号およびＸ信号を形成する。

受信の際に行なわれる選択につい寸は既に説明したよう
に、アドレス情１１ｄａｄがシフトレジスタＲＤに供給
され、走査の開始時にこの情報は送信用に選択したトラ
ンスデユーサ行のｍ個のトランスデユーサに接続された
ＡＮＤゲートを開放させる。この始動トランスデユーサ
行から、角度情報ａｎによって決まる周波数における情
報Ｓによって決まる方向においてシフトが行なわれ、ｍ
個のＡＮＤゲートより成るゲート群のＡＮＤゲートを開
放することにより、シフト制御回路ＣＰにより供給され
る各パルスに応答して１ゲートのシフ）が行なわれる。

１ランスデユーサにより供給される信号を同相で収集、
加算するから、上述の如く形成され選択された６受信ト
ランスデユーサ″の中心に垂直に反射されたエコー信号
が受信されることとなる。

陰極線管ＴＯのウェーネルト電極Ｗは常時は遮断され、
この電極ＷはＡＮＤゲートの開放により選択されたトラ
ンスデユーサ群から生じ、増幅器Ａにより増幅された信
号によって非遮断状態となる。

例えば娼婦の胎児を検査する必要がある場合には、超音
波検査装置にはそれぞれ１６ｉ１ｉ’Ｊのトランスデユ
ーサを含む１２個のトランスデユーサ行を備えることが
でき、送信点当りの送信方向の数は５〜１０（平均８）
とすることができ、走査動作の持綬時間は約５００μ秒
程度にすることができ、宗主な１画像に対し約５０ｍ秒
の走査時間を要するので、１秒当り２０画像が生ずるこ
ととなる。

選定した数値によって毎秒当り一層少い画像が生じ、こ
れにより許容できないちらつきが生ずる場合、または画
像を実時間にて検査する必要がないので画像品位を教養
するため毎秒当りの画像数を減少できる場合には、超音
波検査装置にディジタルメモリ群の如き記憶装置または
蓄槽形オシロスコープを設けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す路線図、 第２図は本発明方法を実施する装置の一例を示すブロッ
ク図である。 Ｅｌ、　Ｅ１＋　ＥＨ・・・送信点　　ＬＥＲ・・・送
受信直線ＳＳ・・・インターフェース ＬＥＲ・・・測定ヘッド ＥＲ−ＥＲｎ・・・トランスデユーサ行Ｓ□、〜Ｓｎｍ
・・・トランスデユーサＴｏ・・・陰極線管　　　　Ｈ
・・・クロック発生器Ｂ・・・制御ユニツ）　　　　Ｇ
・・・超音波パルス発生器Ｄ・・・移相器　　　　　　
ＤＡ・・・角度選択回路Ｄ　Ｓ　、、、方向選択回路 ＯＦ、〜ＣＥｎ・・・伝送スイッチ ８１□〜Ｓｎｍ・・・送受分離器 （１５） Ａ・・・増幅ｎ　　　　　　　ＲＤ・・・シフトレジス
タＣＰ・・・シフト制御回路　Ｃ・・・循環ユニット特
許出願人　　エヌ・べ−・フィリップス・フルーイラン
ペンファプリケン （１Ｂ　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　検査すべき物体の断面の超音波検査に当り複数の送
   受信トランスデユーサを含む少なくとも１個の送受信ト
   ランスデユーサ行を備えた測定ヘッドを使用し、送信パ
   ルスにより前記トランスデユーサを付勢した場合前記ト
   ランスデユーサ行が該トランスデユーサ行の垂線に対し
   前記送信パルス間の位相差に左右される角度で超音波ビ
   ームを送信して前記トランスデユーサ行の種々のトラン
   スデユーサを付勢するようにする超音波検査方法におい
   て、前記測定ヘッドが相互延長方向に配設した多数個の
   送受信トランスデユーサ行を備え、毎時そのうちの１ト
   ランスデユ一サ行を多数回にわたり順次付勢して毎回ト
   ランスデユーサ行が興なる方向に超音波ビームを送信す
   るようにする一方、毎回の酊勢彼に受信器として接続し
   た多数のトランスデユーサを群の形態に順次選択し、こ
   の選択過程を、送信器として動作するトランスデユーサ
   行から始め、トランスデユーサ行の垂線に対する送信ビ
   ームの方向に左右される方向と、 次式 ％式％ で決まる速度とにおいて前記測定ヘッドに沿って進行さ
   せるようにし、ここにＸは瞬時ｔに選択された受信トラ
   ンスデューサト瞬時０に超音波ビームが送信された点と
   の間の距離、αは送信ビームと送信器として動作するト
   ランスデユーサ行に対する垂線との間の角質の補角、 ■は関連媒体における超音波振動の伝播速度を表わすよ
   うにしたことを特徴とする超音波検査方法。