JPS5863861A - 超音波パルスドプラ法による流れ測定方法および装置 - 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】 かへ流れる媒体の方向に発射され、また流れる媒体で反
射されたパルスがエコー、ペルスとして受信され、送信
パルスと受信パルスとの間の周波数シフトからドプラ信
号が流れる媒体の流れに対する尺度として求められる超
音波パルスドプラ法による流れ測定方法およびかかる方
法を実施するための装置に関する。

この種の方法および装置は特に心臓医学用としてますま
す重要性を増している。この場合、選択可能な体内深部
の小さな信号進入範囲から血流が検出されなければなら
ない。しかしながら心臓医学への超音波ドプラ技術の応
用可能性はまだまだ制限されている。すなわち、エネル
ギー十の理由からパラメータ（たとえば送信周波数など
）が、所定の深部範囲内でまだ非常に高い流れ速度をも
一義的に検出し得るようには選定され得ない。経験によ
れば、流れ速度の範囲限界に対してたとえばファクタ、
２足りない。この問題の理論的解決方法はたしかに既に
知られているが、この解決方法号で作動する。しかし、
これは公知のパルス技術からの離脱を必要とし、技術的
費用が増太し、またドプラ技術とＢスキャン技術との組
み合わせが困備になるので、不利である。

本発明の目的は、パルス−１゛プラＩｋ術から離脱する
ことなく流れ測定の範囲限界を高め得る冒ＱＮｉに記載
した種類の方法および装置を提供することである。

この目的は本発明によれば、特５′１゛請求の範（１１
（第１項に列挙されている過程を含んでいる方法により
達成される。

この方法を実施するための装置は特許請求の範囲第１３
項にあげられている３３ 本発明は下記の認識から用発している。同一の原因事象
（信号進入範囲内の流、れ）の１・゛プラスベクトルは
、櫛状スペクトルを有する１つのパルスシステム内で、
反復して類似形態で並び合って見いだされる。通常のシ
ステムの範囲ＪＹ（ｉｆＭの際には、注流および復流の
ドプラスペクトルまたは逆流が存在しない場合には残留
する流れ成分の部分スペクトルが重々り合うので、はと
んど評価不可能な混合が生ずる。しかし、個別スペクト
ルの重々り合いまたは重畳は櫛状スペクトルの相異なる
周波数位置では相異なって生ずる。この事実を本発明は
利用している。すなわち、本発明が提案するように、２
つの周波数位置のなかで重ね合わされたドプラ信号の同
時スペクトル分析が行なわれると、類似側が守られるか
ぎり補償原理を用いて分離のために利用され得る測定結
果が得られる。こうして本発明は、有限の測定時間によ
るなお許容し得る誤差における注流および復流の分離に
通ずる。

そして、流れ測定の範囲限界が顕著に（たとえばファク
タ５／３＝１．６７だけ）高められ、その際パルス技術
からの離脱を必要としない。

本発明の他の利点および詳細は以下の図面による実施例
の説明および特許請求の範囲第２項ないる。

第１図には、２つの相異なる周波数位置αおよびβで２
つのドプラスペクトルがその断片を拡大して示されてい
る。スペクトル内の相異なる位置は相異なる送信周波数
Ω］およびΩ３による信号進入範囲の同時検査に対応す
る。斑点を伺されている長方形面積は互いに等しいパワ
ＭＯα」ＳよびＭＯβを表わす。中心周波数はω１また
は■く・ω１、帯域幅はΔωまたはＫ・Δωであり、い
ずれも後背の値は前者の値に係数に一Ω３／Ω］を乗じ
た値であてあり、後者の値は前者の値に１−記係数１く
の逆数を乗じた値である。従って、パワまたは面積の等
値関係ＭＯα−ＭＯβが成り立つ。このように両パワス
ペクトルに対して成り立つ類似側が第１図に示されてい
る。しかし、パワスペクトルの類似則とＩ３（１）とも
同一ということにはならない。これらは−・般に相異な
っている。

第２図には、第１図に示されている類似則を応用して、
爪ね合わされた注流および復流に対する補償式多範囲周
波数分析を行なう方法の原理が示されている。第２図中
の［ユ側の図にはρｆび、画周波数位置αおよびβのな
かに各２つの重なり合うスペクトルが示されている。位
置αからのスペク□トルｌＦｂα１２および位置βから
のスペクトルＩＦ＋）β１２　　は注流にＡ゛Ｃ因する
ものである。また、位置αからのスペクトルｌＦ２１α
１２および位置βからのスペクトルＩＴ”αＩ１２　は
復流に起因するものである。フィルタ関数Ｇ、工または
Ｇβ、可変の中心周波数６）　１または■く・ω１およ
び通過帯域幅ΔωまたはＫ・Δ０ノを有する２つのＴｉ
”　Ｔ”　ＴスペクトルアナライザＦＦｊ＋およびＦＦ
Ｔ２を用いて、画周波数位置αおよびβのなかで注流お
よび復流のスペクトルから類似則の考慮下に和パワまた
は断片モーメントＯオーダーが取出される。スペクトル
部分 δＭｏ　β−Ｍｏ　ｂ　］、　−１−Ｍ　ｏ　ａがり、
え「〕ねる。］）［１記のツ１゛１（具間からパワ断片
Ｍ０１）１　、　Ｍｏ１１２およびＭＯ，＋は第２図中
の＋側の図に示されている画周波数位置αおよび、夕に
対して等しい。従って、両スペクトルアナライザＴＩ”
　Ｐ　’Ｉ”　１およびｌ、ｉ　ｌｉｌ　ＩＩＩ　１）
　　の出力信号が（差引回路りで）！ｒいにｉｌ、′：
引かれれば、結１．１として注流のスペクトルからのパ
ワ差Ｎｒｏ旧−へ４　ｏ　ｂ　２が得られる。それに対
して、復流からのパワ部分は消去されている。？１１ら
れたパワ差の２つの部分は、第２図中の下側の図に示さ
れているように、をおいている。

こうして補償式多範囲周波数分析番：１一方の流れ方向
の抑制を許す。抑制されない流れ力向のスペクトル、す
なわち隔離されたスペクトルＩｔ、第４図の原理を応用
して、スペクトルアナライザ“１．１１．１ＴＬおよび
Ｆｌ”Ｔ２のステップ状に変化するω】１、たは１く・
ω］　においてステップ■でスペクトルの縁から始めて
ステップ■、Ｈなどで次々に得られた値を加算すること
により簡単に得られる。

縁値分析は第３図に示されている。この場合、スペクト
ルアナライザＴｉ’　Ｆ　Ｔ　１はその出力端にパワ部
分ＭＯ；ｌのみを与える。なぜならば、この周波数縁範
囲内のスペクトルＩＦ＋）αＩ２　は注流に対して最大
許容される帯域幅において零であるからである。それに
対して、スペクトルアナライザＦ　Ｐ　’Ｉ’　２は周
波数位置ｌく・ω］のなかの縁範囲内で類似則の考慮下
に結果ＭＯｂ　ｌ　＋ＭＯａを与える。

差形成回路りでの差形成の後、パワＭｏｂｌが得られる
。線分析ステップＴｔ７）との縁パワから始めて、第４
図に示されているように、次々と分析ステップｎ　、　
Ｉｆｆ　、　ＴＶなどで得られた差パワＭＯｌ）　１−
　ＭＯｂ２（第２図）が加え合わされる。こうして、第
４図に示されているように、注流の隔離されたパワスペ
クトルｌＴ’ｂ１２が得られる。復流のスペクトル注流
スペクトルのパワ値との同様の差形成により測定され得
る。

以１−に説明したとどを以下に数学的なパワの考察によ
り一層深く説明する。

第２図および第：う図に示したように、相５１眞爆周波
数位置αおよびβの庁かでｉｉ側帯受信機により下記の
スペクトルが受信され？Ｕる。

下ｆｒｉｌｌ　周波％　イ１’装置　（”；１α（ω＋
、）旧”ｌ＋α（’＋＋２））　　（１）上側周波数位
間　（１・、１．り（ω３）旧パ１１β（ω４））（２
）これらの爪ね合わされたスペクトルＴＲＩパワ１（Ｉ
ＩＩ　定と組み合わされたフイルクリンゲを受Ｇ−Ｊる
。フィルタ関数Ｇαおよび（］βは、前４１．ｊとされ
ているｎ′ｉ似条件により１’　ａ　（Ｙおよび１・”
ｉｆβのなかの対応するスペクトル部分がＪＴ、いに等
しく検出される３Ｌうに選定されている。ず々わち、ｒ
ｌ′Ｌ側帯受イ、Ｈｋ術により、たとえばΩ１またはΩ
３を）、（、べ［（とする画周波数位置αおよびβが復
調されて同時に存在するようＧこされている。２つのス
ペクトルアナライザは周波おける帯域幅１（・Δωから
パワを形成する。これらの範囲に対する受信感度αおよ
びβにより次式のパワまたは断片モーメン）Ｏオーダー
が得られる。

７死 ２　　　　　　　　　　（°） 叩　　　　　　　　　（４） 通過範囲ではＩＧα１−１または］Ｇβｌ＝１　である
からΔωが小さいものとし、かつｌＦａα（ω１）・Ｇ
（ｚ　１２＝ＡＣＸ＋　ｌ　Ｆｌ）α（ω２）　・Ｏａ
　１２＝　Ｂα２．ｌＦａβ（ω３）・Ｇβ１′−Ａβ
”、ｌＰｂβ（ω４）・Ｇβ１′−Ｂβ′とおけば、（
３）式は （１９） と書きかえられる。これらの式は、帯域幅Δωまと書き
かえられ、また（４）式は、さらにとおけば、 δＭＯβ−βＡ２ｃｔｌ　　（６Ｊ、）Δω−トβ１３
２β１　（）’　　Ｋｒ、１１．）−にΔω（７） と書きかえられる。

（５）式および（７）式から次式の中間計算結果が得ら
れる。

この式は、 Ｂ２β（ＫＯ２）＝、−１１２α（ｂ＋　２　）　　　
　　　（９）とおくことにより、 Ｂ２β；　（□？２三−−１（ω　１　）　）＝Δω１
くαΔ１（２β　　（１０）または これは、スペクトル内の２つの位置でパワスペクたはＫ
・Δωを有する位置ω２またはにω２およ２π　　　　
　　　　　　　　　２π び（−−−にω１）または（・沿−−ω１）における個
τ 別スペクトルＦｂＣ１″ｔたはＦｂβ中で除去されるパ
ワの差が測定され得ることを示している。フィルタ中心
周波数の差は周波数位置βでは、式で表わされる。

２π　　　　　　２π Δωにβ＝にω２−（コーーにω１）＝Ｋ（−７−ω１
）−（ぞ−え。、）０″′ Δωえβ−￥−（Ｋ−１）　　　　　　　　（１３）中
心送信周波数が３．７　ＭＨｚ、パルス繰返し周波数−
が１５ｋＨｚ、また周波数位置αとβとの間のτ 間隔が６６０ｋＨｚであれば、たとえばΔｆｌ（β＝２
．９７＆３１＜Ｈｚ　　　　　　　　　Ｑ４）となる。

また、周波数位置αに対してはとなる。

トルの振幅が取出されて差が形成された帯域幅Δωを有
するｐ　ｂ　ａの周波数分析として理１’ｌ’ｌされ得
る。

両位置のフィルタ中心周波数＆ｊ、システムパラメータ
τおよび１ぐに関係する一定の間隔を有する１１２）式
および（１３）式）。フィルタ中心周波数は、 ２π Ｆｂβに対しては：上：Ｉぐω２＝に、（−−ω１．）
　　　　　（ＩＧ）τ 下　：　λ正−にω１−−鉢　（Ｋ−１）−１−τ　　
　　　　　　　　　　　τ （１７） １ぐ１′他−１く吻−Δ（１くβ Ｆｂａに対しては：　Ｊ７．　：　（ｄ　２　”　”、
”−ωｌ　　　　　　　　（ＩＲＩ２π　　　　　　　
　　　　２π　　１＜−１下０玉７−゛１−肴−−−１
＜−一−１−０゛２−〇１ ω２−　Δωに、ｆｆ である。

差周波数Δ’Ｋ（Ｉは正確に、”ｈβが帯域幅１／τを
越えて増大しないように（第２図および第３図れていな
ければなら々い周波数間隙の大きさである。

周波数位置βで ２π １ぐω２−−富；−（２０） が成り立つならば、周波数位置αにおける周波数間隙は である。　　　　　　　　　　　　　　　　　（２０こ
の事実は、スペクトル分析の差値からスペクトルそのも
のを知るために利用され得る。

」＝フィルタ位置を、Ｆｂａに関して、範囲ω□＝ヱμ
におけば、範囲超過が存在しなければ（第３図参照）、
ＩＰ　　−Ｇ　　１２＝ｏまたはＢ２ヶ、（（１１２）
−１〕α　　α ０となる。この範囲で、フィルタの選択に応じて設定可
能な帯域幅を有する自由むこ選択可能な位置においてＢ
２ｃｔｊ（ζン、　−、）が直接に測定され得る。

たとえばこれは、Ｆｂａに関しては１０ｋＩ−Ｉｚない
し１２．５　ｋＨｚの２．５ｋＨｚ幅の（最高許容）範
囲１１１１１１１１［１ｔＪ　Ｕ　　　υＪＯυ１　　
％／）が、またＦｂβに関しては１２ｋＨｚないし１５
　ｋＩ−１ｚの３ｋＩ−Ｔｚ　　幅の範囲が□直接に１
ｌｌｆｌ定され得ることを意味する。それよりも下に位
置する範囲は差値の累算により見いだされる（第４図参
Ｉ／ｊ　）。たとえばΔｆＫ、、　＝　２．５　ｋ　Ｉ
Ｔ　ｚの場合には全スペクトルに対して４ステツプの累
算が行なわれる。

逆流のスペクトルは（５）式に従って、たとえばＭ。０
の第３のスペクトル分析により見いだされ、その際同様
に位置するフィルタ（１αに対しては （ＩＡａ、　（、、、）Δω＝δＭＯ（！　（ｏｒ□、
）−α１］２ｆｆｉ　（ｒ＋＞１）Δω　（２つが成り
立つ。帯域幅Δωは周波数のｆｌｌ［関係に一定とみな
されている。

補償式多範囲周波数分析を実施するための原理回路図が
第５図に示されている。この原理回路図で発振器１は中
心送信周波数Ω／２π（たとえば３．７ＭＨｚ）と、パ
ルス繰返し周波数Ｉ／τ（たとえば１５　ｋＨｚ　）お
よび受信・発振器周波数Ω］／２π；Ω３／２πのよう
な補助周波数と、信は進入範囲（２３） の深部位置に対する受信ゲート時間Ｔ。（たとえば２７
μｓ）および時間遅延τ２とを発生する。送信ゲート２
で送信周波数のある数の周期（たとえば１周期）がリズ
ム１／τで通され、送信増幅器３を経て電気−音響交換
器Ｗに送られる。

受信信号は受信増幅器４を経て２つの単側帯受信機５お
よび６に到達する。これらは低い周波数位置α（たとえ
ばΩ１の下側）および高い周波数位置β（Ω３の下側）
で幅１／τの周波数帯を受信する。単側帯受信機はたと
えばクアドラチュア法により動作する。受信機の出力信
号は復調されたドプラ信号であり、これらは注流および
復流により生じた重ね合わされたスペクトルを含み得る
。

両出力信号から積分回路７，８，９．１０（二乗回路お
よび低域通過フィルタの直列回路）でそれぞれの全パワ
（時定数たとえば１７５Ｈｚ　＝　０．２　Ｓ）が形成
され、また除算回路１１でこれらの全パワ値の比α／β
が形成される。

（２４） ナライザＦＦ’ｌ”ｌないし１ｉ”Ｔｉ’Ｔ５（ブロッ
ク１２ないし１６）に与えられる。分析（１’ｊ域幅は
周波数位置αの信号に対してはたとえばΔ””１２５Ｉ
Ｔｚであり、また周波数位置βの信号に対しては１〈・
Δ［＝１ぢＯＴ−Ｔ　ｚ　、ここに１＜＝Ω３／Ω１−
１２である１、先ず、Ｆｌ？’Ｔ２およびｌｌ’　Ｉｉ
’　ｉ’　４の工（回作用について説明する。ｌｉ’　
Ｆｌ”　２は円周波数ω１におけるスペクトルパワを求
め、他方１’　ｔ’　ｉ’　４　ハＫ・ω］におけるス
ペクトルパワを求ｙ）る。ｔ’　ｌｉ”　ｉ”　２の結
果は減算回路１９で、乗算回路１７でα／βを乗算され
たＰ　Ｆ　Ｔ　４の結果から差引かれる。このようにし
て、＋Ｉ”ａ＋”により生じたスペクトル成分は消滅し
、間隔Δｆｋ　で位置するＩＦ、、＋２の２つのスペク
トル成分の差が残存する。０く、ｔｏ　１（’Δω１ｃ
（えであるかぎり、帯域幅寸たは速度の許容し得ない範
囲超過が存在しなければ、１−１．のパワスペクトルが
直接に範囲Ｉ（第４図参照）で形成される。

ΔωｋＣ１〈］ω、〈：２Δω１□であれば、Ｆｌ、の
バワス■で得られた値との累算が、メモリ２２を前置さ
れた加算回路２４で行なわれる。（測定時間により惹起
される）測定誤差が存在しなｉ」れば、Ｆｌ）。

の全スペクトルが分析されるまで、この仕方で作動が進
められ得る。’＋３　の（また不足している）範囲ｒｎ
　、　ｒｖ　、　ｖが他の仕方で計算されるならば、一
層小さい（また許容し得る）誤差が得られる。

こうしてアナライザｒｉ”　Ｆ　’ｌ”　２およびＴｉ
’　Ｆｌ”　４は帯域幅２Δｆｋｄ（２・２．５　ｋ　
ＩＴ　ｚ　）または２Δｆｋβ（２・３ｋｌＴｚ）にわ
たってしか８蟹とされない。

同様にアナラザイｒ”　Ｆ　Ｔ　３およびｌｉ”　Ｆ′
］’　５の共同作用が行なわれる。これらのアナライザ
は円周波数ω２または■ぐ・ω２において２Δ［１＜（
エ　または２Δｆｋβ（〒−２Δ’　ｋ　ｃｔ　’βか
ら田まで）にわ２π たってしか作動せず、また乗算回路１８における乗算と
差引回路２０における差引と加算回路２５における差値
の累算との後に範囲ｒｖ　、　ｖ内のＦ１ａのスペクト
ルを形成する。これらの範囲ｒｖ　、　ｖ内のＦＩ）。

のスペクトルは、重ね合わされた信号に関（２７） ける分析結果の和の形成により置換され得る。

ハ）の分析結果との差Ｊｆｇ成回開回路）に；Ｉ；　ｉ
−＋る差形Ｙ１兇に」ニリ見いたされる。’　”ｌ＋１
　の１１〉も１：のＱｉｊｊ囲■はｆｌ”　Ｉｉ”Ｉ’
　１の結果に舌りい１、な−１１“乙・「）ば、許容し
得々い範囲感渦が存在し４口れば、１・、１αＩＩこの
範囲に入り込斗をいからである３、同じととか、Ｆａ（
工のまだ不足１〜でいる範囲６’（１！、いだすため、
差形成回路２７で＃＋？ｉ’なわれる。、・・−１゛ｌ
’／　：ｒア費用の点からは、ト１１υｌ’　ｌＩ　Ｊ
　ｉ　、１：ひ１川ｔ″ｉ”　！”ｉ　ｉ：１合わせて
、ト’　ト”　ｉ’　１としてＩｆｌいＣ）わているｆ
ｌｕ　ｌｌｔ’ｉのアーノライザの１つ分に相当する＋
’１．　ｌ”ト”　ｉ’　２　、ｌ’、ｉ　、ｌ’、び
トドｌＴ：＋からの結果は直接にｌｉ’　ｌｉ”　’ｌ
’　Ｉかｒ）もで１．１イ）ことができる。従って、ア
ナライザの！Ｘ−１゛つ１−ア費用として必要とされる
のは、全体で、ｌ”　Ｉ”ｌ’　Ｉとして用いられてい
る種１１′（のアナライリ′の２−）分でル）る。

５つのアナライザにわＧ１て説明したの６１、Ｉ説明を
わかりやすくするためである。ブτＪツク７．８゜９．
１０もハードウェアとしては特に設置−１られてい々く
てよい。それらの機能は両アナライザにＪ、−１（２８
） 示される曲線「が弱渦ぎるスペクトルで（：４省略さブ
ロック２８で、積分関数 に対する近似値が分析結果の和の形成により形成され、
またこれらの関数を用いて、周波数位置αに関してスペ
クトル重ね合わせが存在するが否かが判定される。もし
存在し々ければ、最小可能な誤差を得るために、ＦＦＴ
ｌの分析結果が直接に用いられる。

積分の終値（ω、−ω２−２π／τ）により、１つのス
ペクトルが他のスペクトルにくらべて、許容シ得ない大
きな誤差を顧慮しなければならないほどれることによっ
て、表示装置３／Ｉに示され得る。

あまり分散が大きく庁い値にするため、゛１芝均値形成
回路２９　、３０で複数の隣１ｇする分析値から平均値
が形成される。炬均ずべき値の数Ｇ：１、たとえば周波
数の１０％の大きさである周波数分解に従う。

それによって個別スペクトルが、（１１１ｆの重力り合
いにもかかわらず分離されてその後の処理に用いられる
。そして光およびｊ″？響表示が？１１られる３、スペ
クトルの重なり合いが存在しかいととがブロック２８で
確認されたならば、）′ｆ響表示８１間順々い。次いで
ブロック３２　、　：１３の１一部で信υ・の分離が（
可変）フィルタを介して行なわれ、斗た帯域ｌＦｂα１
が発振器周波ｐｉ１．ｌ／τによる復調に、］：って反
転される。続いて、両方向信じが分離されて再現される
。

重ね合わされたスペクトルの場合、個別スベクまたはｌ
　”　ｂｒＹ　ｌ’　　から（す１′１“Ｉス成用行目
でない。１司９羽のように、パルスドプラシステムの周
波数分解によるドプラスペクトルの”■断片１のみが流
れに閃する情報を表現する。異なる周波数位置から？１
ｔられる同一の流れのドプラ一時間関数はＢ＜相違する
。

従って、流れに関する情報に認めらねるほどの情報喪失
を伴うこと々しに、’　””　ａ　（工１２４たはＩＦ
ｌ、。１２　　によるノイズスペクトルを新たに発生し
かつ音響的に等価関数として再現することが許されてい
なければならない。この場合、時間関数はもともとのド
プラ信号とその１スペクトル特性１のみを共有する、３ 従って、ブロック３２　、３３の下部はアナライザと逆
の動作をする信号シンセサイザたとえば第６図の回路に
よるものを含んでいる。第６図には、最も簡単な例とし
て、（分析範囲に応じた）フィルタ群３５かいし３９ほ
かと各フィルタに対する利得設定可能々増幅器４０ない
し４４はかとから成る信号シンセサイザが示さＡｔでい
る。各フィルタの入力端にはノイズ発生ｚ：）・１５か
ら広帯域白色ノイズが！ｊ−えられている３、各増幅器
の出力Ｇ：１加算回路４６により加え合わされる。増幅
８：）の利得は分析結果に従って設定される３、さらに
ずぐわたディジタル方式の信号シンセサイザを用いるこ
とも考えられる。

スペクトルの光表示は公知の仕方で特に陰極線管のよう
な表示装置３４に３１：す１１゛々わわ１１する。分析
周波数は時間軸を１６“１輔にと−）で表示さね１、容
置波数におけるスペクトルパワ密＋ＣＩが輝度変調され
る。加えて、″１１均周波数自ｇｉ　、、Ｉ：び’Ｉシ
域１１１１．＋　（分散値）σつに対する推定関数が表
示され得る。、　Ｉ１７均周波数は個別スペクトルから
次式に従って、（−１分を有限和でおきかえることにＪ
二り７（１られる３゜帯域幅呻は同様にスペクトルから
次式に従って計算される。

とこに、ＭｏニドプラスベクトルのＯモーメントＭ　２
＝　１’プラスベクトルの２モ一メント表示装置３４に
表されている曲線はｒ±σ２を表わす。

【図面の簡単な説明】

第１図は２つの相異なる周波数位置に対して１つの流れ
方向のパワスペクトルの間の類似側を示す説明図、第２
図は重ね合わされた注流および復流に対する補償式多範
囲周波数分析の原理を示す説明図、第３図はドプラスペ
クトルの縁範囲への第２図の原理の応用を示す説明図、
第４図は隔離されたスペクトルの累算の原理を示す線図
、第５図は補償式多範囲周波数分析の実施例の原理接続
図、第６図は重ね合わされたスペクトルにおけ合成ドプ
ラ信号をｑ＜ｈるための信号シンセーＩＪイザの原理接
続図である。 ■・・・発振器、２・・・送信ゲ−１・、：３・・送信
増幅器、４・・・受信増幅器、５，６・・・学制（ｆ７
受信機、７，８・・・二乗回路、９，１０・低域ｉｍ　
：（、’＆フ・ｒルタ、１１・・・比形成回路（除算回
路）、１２〜１６・スペクトルアナライザ、１７．１８
・・・１東幹回路、１０゜２０・・・減算回路、２１〜
２；３・・・メ千り、２．ｌＩ２５・・・加算回路、２
　（’＋　、　２７・・・減ｔ＋回路、２８・・・ブロ
ック（積分関数近似ｆ１１′ｆ形成）、２ｃ、＋、３ｏ
・・平均値形成回路、３１・・・［、σｌｒ　ｎｌ算回
路、；３２゜３３・・・ブロック（信号分離および合成
）、３４・・表示装置、３５〜３９・・・フィルタ、４
０〜４４・・・利得設定可能彦増幅器、４５・・・ノイ
ズ発生器、４６・・・加算回路、Ｗ−電気−音響変換器
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超音波送信パルスが検査対象のなかへ流れる媒体の
   方向に発射され、また流れる媒体で反射されたパルスが
   エコーペルスとしテ受信され、送信パルスと受信パルス
   との間の周波数シフトからドプラ信号が流れる媒体の流
   れに対する尺度として求められる超音波パルスドプラ法
   による流れ測定方法において、ａ）生ずるドプラ信号の
   同時スペクトル分析が少々くとも２つの相異なりただし
   類似する周波数位置（α、β）のなかで断片パワ（Ｍｏ
   ａ、ＭｏβまたはＭＯｂｌ＋　Ｍｏ１）２．　Ｍｏａ）
   が等しい個所において行なわれる過程と、ｂ）補償重ね
   合わせにより、表示されるべきではないまたは重ね合わ
   された構成部分として分離して表示されるべきであるド
   プラスペクトルの重ね合わされた一部分（ＭＯｏ）が４
   １１１定から消去される過程と、 Ｃ）測定結果が光」５よび（また＋ｊｌ　）音響による
   指示または記録のため指示装置Ｆｔ　（３２。 ３３＋３４）に導かれる過程と を含んでいることを特徴とする超音波パルスドプラ法に
   よる流れ測定方法１゜ ２）周波数分析が相異なる周波数位置（α、β）のなか
   で、中心周波数（ω１またｉ：ｌ：　Ｋ・ω１）および
   その帯域幅（Δωまたは１く・Δω）かに−Ω３／Ω］
   、ここにΩ１おＪ二びΩ３はそれぞれの周波数位置（α
   およびβ）のなかの送信円周波数、を係数とする比例関
   係にあり、かつパワスペクトルのパワ密度＜　Ａ２−１
   ：たはＡ２７４ぐ　）が前記Ｋを係数とする反比例関係
   にあり、従って断片パワが等しい個所において行なわれ
   ることを特徴とする特ｆｌ’ｌ’　＆’Ｊ求の範囲第１
   項記載の方法。 ３）流れる媒体の同（［８に検出される往流５および参
   中学復流において、重ね合わされたスペクトルのうち一
   方の流れ方向に起因するスペクトル（ｌＦｂｌ”）の間
   隔が、少なくとも隔離すべきスペクトルのパワ部分が一
   方の周波数位置（α）なかで零である縁範囲から始めて
   補償法に従い先ず隔離すべきスペクトルの縁値（Ｍｏｂ
   １□）が第２の周波数位置（β）から測定され、また続
   いて変化するドプラ周波数による分析のステップ状の続
   行によって隔離されるスペクトルのその他の差値が２つ
   の相異なる周波数個所において求められかつ順次に先に
   求められた値に加えられることにより行なわれ得ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   方法。 ４）一方の縁値から始めて所与の数のステップだけ一方
   の方向に行なわれる分析が、他方の縁値から始めて同じ
   所与の数のステップだけ他方の方向に行なわれる分析に
   より随伴されることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の方法。　　　　　　゛パパ一”″″′　″″″″
   ″″−ゝ−′５）重ね合わされたスペクトルと先に隔離
   されたスペクトルＩＦｌ）１２　　との間の差が測定さ
   れることにより、スペクトルｌｌ’ａ１２　が逆流方向
   から隔離され得ることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項または第４項記載の方法。 ６）先に測定された側波９ｉ’ｆのかわりに、画周波数
   位置におけるそれぞれ他の側波・ｊ１シが１坪価される
   ことにより、スペクトルｌ　Ｉ”、１１２カ逆流方向か
   ら隔離されイ（Ｉることを１（ｖ徴とする特許請求の範
   囲第３項または？Ｒ４項記載の方法。 ７）相異なる画周波数位置（α、β）における復流およ
   び復流からの重ね合わされた両スペクトルの分析の実行
   前に、重ね合わされたスペクトルの全パワが形成され、
   また全パワに関する情報が、画周波数位置から生ずるド
   プラ信号のレベルを互いに等化するために用いられるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項ないし第６項のい
   ずれかに記載の方法。 ８）重ね合わされた全スペクトルの求められたパワが互
   いに除算され、続いて一方のチャネルのドプラ信号が形
   成された比信号を乗算されることにより、レベル等化が
   行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載
   の方法。 ９）関心のある最低のドプラ周波数においてドプラシス
   テムの不明瞭関係により対応する関心のある最低の流れ
   速度に関する情報を（速度の測定精度に応じて）になう
   帯域幅に相当する絶対帯域幅（Δω、Ｋ・Δω）で分析
   が行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第８項のいずれかに記載の方法。 １０）関心のあるさらに高いドプラ周波数に対して、対
   応するドプラ周波数範囲から生ずる複数個の絶対帯域幅
   （Δω、Ｋ・Δω）の分析値が加え合わされ、その和と
   して、関心のあるさらに高いドプラ周波数においてドブ
   ラシい流れ速度に関する情報をになう帯域幅が生ずるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１）時間関数は重ね合わされたスペクトルに含まれて
   いる時間関数と一致していないけれどもこの時間関数と
   同一のスペクトル特性（パワスペクトル）を有するドプ
   ラ信号が分析結果から遡及的に合成されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれかに
   記載の方法。 １２）スペクトルの輝度変調されたスペクトル表示（時
   間に対する周波数）に曲線として分析結果の平均周波数
   （ｒ）が場合によっては分散値（σＦ）と共に表示され
   得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１
   １項のいずれかに記載の方法。 １３）超音波送信パルスが検査対象のなかへ流れる媒体
   の方向に発射され、また流れる媒体でされ、送信パルス
   と受信パルスとの間の周波数シフトからドプラ信号が流
   れる媒体の流れに対する尺度として求められる超音波パ
   ルスドプラ法により流れ測定装置において、生ずるドプ
   ラ信号のスペクトル分析のため少くとも２つの異なりた
   だし類似する周波数位置（α、β）に、相異々る画周波
   数位置（α。 β）から復調の前または後に類似側の考慮下に同種の和
   パワまたは断片モーメントを取出し得るように選定され
   たフィルタ関数（Ｇα。 Ｇβ）ならびに可変の中心周波数（ω０．Ｋ・ω１）お
   よび通過帯域幅（Δω、Ｋ・Δω）を有する少なくとも
   ２つのスペクトルアナライザ（ＦＩｉ”Ｔ１　。 ＰＦＴ２またはＦＦＴ１々いしＦＦ’Ｔ５　）が設けら
   れていることを特徴とする超音波パルスドプラ法による
   流れ測定装置。 １４）スペクトルアナライザの出力端に取出された和パ
   ワまたは断片モーメントが、好ましくは予めレベル等化
   を行々われた後、差形成のため減算回路（Ｄ）に導かれ
   ることを特徴と　−する特許請求の範囲第１３項記載の
   装置。 １５）差形成の結果が光および（捷たけ）音響による指
   示または記録のため指示装置（３２゜３３　＋　３４　
   ）に導かれることを特徴とする特許請求の範囲第１４項
   記載の装置。 １６）ステップ状の分析を縁値から始めて行々い得るよ
   うにスペクトルアナライザが構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１３項ないし第１５項のいずれ
   かに記載の装置。 １７）分析のステップ状続行の際に得られる断片パワの
   差値を順次に先に求められた値に加算する加算回路（２
   ４，２５）が設けられており、それにより１つの流れ方
   向のパワスペクトルが得られることを特徴とする特許請
   求の範囲第１６項記載の装置。 １８）ステップ状分析を同時に２つの反対向きの周波数
   方向から、それぞれ向かい合っているスペクトルの縁値
   から始めて行々い得るようにもスペクトルアナライザが
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１７
   項記載の装置。 １９）２つの周波数位置（α、β）に対する各１つの単
   側借受信器（５，６）の後に少なくとも各１つのスペク
   トルアナライザ（Ｉｉ’ＦＴ２　。 ＦＦＴ３またはＰＦＴ４　、ＦＦＴ５）が接続されてお
   り、それらにレベル等化のための等化回路（７，９＋８
   ．１０＋１１；１７，１８）が対応づけられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１３項ないし第１８項の
   いずれかに記載の装置。 ２０）逆成分のスペクトル（ｌＦ’ａ１２）を求めるた
   め、（ＦＦＴＩからの）全スペクトルと既に隔離された
   スペクトル（ｌＦｂ１２）との間の差を形成する差形成
   回路（２６，２７）が設けられていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１３項ないし第１９項のいずれかに記
   載の２１）２つの反対向きの周波数方向からのステップ
   状分析の際に少なくとも２つの差形成回路（２６，２７
   ）が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １８項ないし第２０項のいずれかに記載の装置。 ２２）加算回路（２９，３０）好ましくはディジタル加
   算回路が設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１３項ないし第２１項のいずれかに記載の装置。 ２３）信号シンセサイザが設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１３項ないし第２２項のいずれか
   に記載の装置。 ２４）平均周波数（「）および場合によっては分散値（
   σＦ）を形成するための用算回路（３１）が設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１３項ないし第
   ２３項のいずれかに記載の装置。