JPS5924276A - フエイズドアレイ振動子駆動方式 - Google Patents

フエイズドアレイ振動子駆動方式

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JPS5924276A
JPS5924276A JP57134550A JP13455082A JPS5924276A JP S5924276 A JPS5924276 A JP S5924276A JP 57134550 A JP57134550 A JP 57134550A JP 13455082 A JP13455082 A JP 13455082A JP S5924276 A JPS5924276 A JP S5924276A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wave
voltage
time
grating side
ultrasonic
Prior art date
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Pending
Application number
JP57134550A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Shimazaki
島崎 通
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Hokushin Electric Corp filed Critical Yokogawa Hokushin Electric Corp
Priority to JP57134550A priority Critical patent/JPS5924276A/ja
Publication of JPS5924276A publication Critical patent/JPS5924276A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52003Techniques for enhancing spatial resolution of targets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、位相合成によって所望の方向に対して超音波
を送波又は受波することのできる7エイズドアレイ振動
子において、グレーティングサイドロープを低減し得る
7工イズドアレイ振動子駆動方式に関するものである。
従来より、複数個の超音波変換素子を一定間隔で直線状
に配列したりニアアレイ振動子によりて超音波を送波又
は受波する際に、プレイ振動子の位置と方向は変えるこ
となく、対象とする複数個て送波又は受波することがで
きることは、良く知られている。
しかしながら、その超音波の主ビームは所望の方向に向
けられるが、その方向とは別な方向において大きな強度
を有する波面いわゆるグレーティングサイドロープが生
ずることがある。大きなグレーティングサイドロープは
診断画像上に擬像を生むこととなシ、誤診を招来する結
果ともな抄かねない。第1図は主ローブとグレーティン
グサイドロープの関係を説明する図である。すなわち、
今、例えば4個の超音波変換素子TD  −TD  を
位1    4 相駆動(TD、、 TD3. TD2. TDエ の順
によシ遅く駆動)すると、主ローブは左下方向に、また
サイドロープは右下方向に向き、その各々の合成波は図
示のように主ビームMRBとグレーティングサイドロー
串 ブGSRBとなる。この場合の各素子のGSRBは互い
に成されたGSRBの大きさはパルス音場では正弦波音
場よシも軽減されはするが、第2図の(イ)に示すよう
に1素子当シM山(この場合M=3)のバースト波(波
長λ、大きさ人)が送波されると第2図の(ロ)に示す
ように最大値がM−A、波の長さが(N + M)(N
は素子数)となる。また、反射受信波についてもやはり
1波長ずつずれて重なり1反射能を1とすればN > 
Mの場合第2図の(ハ)に示すように略三角波の包絡線
を呈する長い波長(送信波の場合の2倍)で、そのピー
ク値は約N、M−Aとなる。従って、パルス音場でのグ
レーティンクサイトロープレベルは主ビームのレベルに
比してN−M/N2− M/Nとなシ、極めて大きなも
のとなる。
このようなグレーティングサイドロープを低減する方法
として、■送波パルスを短くする、■素子のピッチを短
くする、■素子よシ発生する波長を長くする(低周波化
する)、などが考えられる。
しかし、上記■は素子のダンピング制御が困難であり、
■は開口(素子数×ピッチ)に制限を加え(3) るための超音波ビームを電子フォーカッシングにより集
束させる場合十分に細くならず分解能が低下し、また■
の場合にも分解能の低下を招くといったこれらの理由か
ら、いずれの方法も得策で杜ない。
本発明は、このような点に鑑み、その目的とするところ
は、送信波形を改良しグレーティングサイドロープな抑
圧し得るフェイズドアレイ振動子駆動方式を提供するこ
とにある。
本発明の特徴とするところは、送信波形が1波長は正相
で、他の1サイクルは逆相となる2波長のバースト波と
なるように超音波変換素子を励起し、フェイズドアレイ
のグレーティングサイドロープのレベルを抑圧するよう
にした点である。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。第3図は本
発明の詳細な説明する波形図である。各超音波変換素子
から同図0)に示すような振幅がA。
波長がλの正相と逆相の2サイクルよりなる音波が送信
されるものとする。この場合グレーティングサイドロー
プ付近での各素子からの音波は同図(4) の(ロ)〜(ホ)のように1波長ずつずれて伝播し、そ
の合成送波面は同図の(へ)に示すように2相が互いに
分離して全長が(N+1)λとなった波形である。また
、グレーティングサイドロープ方向における受信波形は
反射能を1と仮定すれば同図の(ト)に示すような波形
となる。
図からも明らかなように、グレーティングサイドロープ
付近の合成送信波(同図0)及び受信波共にその波高値
は人であるから、主ビームに対するグレーティングサイ
ドロープはA/N2A −1/N21で改良されたこと
になる。
このような方式によれば、所望の開口を得るのに必要な
素子数を削減できる上に、十分な分解能をも得ることが
でき、また時間分解能についても2波長で実用上十分表
分解能となっている。
次に第3図(イ)に示すような送信波形を得る方法につ
いて説明する。第4図の0)に示すような電圧波形で超
音波変換素子を励起する。この場合の、正極性駆動−負
極性駆動−正極性駆動の時間間隔Tは T−λ/v ただし、Vは伝播媒質中での音速 となっている。超音波変換素子TDが十分に高いQ第4
図の(−ウ、t3時点での正極性駆動によっては第4図
のに)に示すように励振する。これらの振動は減衰振動
を呈するが、少なくとも3山程度の間はほとんど減衰せ
ず一様な波高値であり、従って結果として生ずる送信波
形は第4図の(ホ)に示すような波形となり第3図の(
イ)と同一の波形を得ることができる。
第5図は上述のような駆動方法を実現するための駆動回
路の一実施例を1個の超音波変換素子を駆動する回路に
ついて示した構成図である。同図において、DLは主ビ
ームを所望の方向に向けるために必要な時間遅延を得る
ための遅延回路で、所定の時間遅延後2種類の信号A、
Bすなわち1時間だけ+VよJ) OV電圧に下る信号
Aと信号AよfiT時間時間開様に1時間の間今度は逆
に−VよりOV電圧イツチングトランジスタで、Q工の
エミッタは+V電圧が印加され、そのコレクタは抵抗R
3を介してコモンラインに接続されると共にQ2のコレ
クタに接続され、そのQ2のエミッタには−V電圧が印
加されている。更に、Qlのベースには抵抗R□を介し
て+V電圧が印加されると共にコンデンサC□を介して
DLの出力信号Aが与えられる。一方Q2のベースに社
抵抗R2を介して−V電圧が印加されると共にコンデン
サC2を介してDLの他の出力信号Bが与えられる。
超音波変換素子TDは抵抗R3に並列に接続され、受信
信号は抵抗R4を介し、て受信用遅延回路RDLに導か
れるようになっている。RDLの遅延時間線DLの遅延
時間に等しくとられ、各素子間の同時性を補償している
このような構成において、DLよシ信号A、 Bが送出
されると、第6図の(ハ)、に)に示すようKQ□t 
Q2はON −OFF作動する。信号Aによ)C□を介
してQoにベース電流が流れQ工がON状態となり、−
にはT時間+Vの電圧が印加される。続いて、信号Bに
より(7) C2を介してQ2にベース電流が流れQ2がON状態(
Q□はOFF状態)となシ、これによJ)TDには続く
1時間だけ一■電圧が印加される。この1時間経過後は
従ってTDには第6図のに)に示すような第4図の(へ
)と同一波形の駆動電圧が印加される。このようにして
TDを励起した後、同素子TDで受波された反射波は電
気信号に変換され抵抗R4を介して受信用遅延回路RD
Lに導かれ適宜に処理される。
なお、TDが有する容量COと同調をとってTDの電気
的Qを高める目的のためにインダクタンスをTDに並列
接続してもよい。また、TDを励起する電圧の大きさは
実施例に限ったことはなく、それぞれ半分の大きさ、例
えば文2→■→0→カのように変化する半分の大きさの
ものでもよい。この場合は節電に貢献できる効果がある
以上説明したように、本発明によれば、1サイクルずつ
正相と逆相となるような矩形波状の駆動電圧を発生する
手段を具え、この駆動電圧によシ(8) 高いQを有する超音波変換素子を励起するようにしたの
で、送波及び受波の際に生ずるグレーティングサイドロ
ーブを抑圧することができ、擬像の発生を抑止すること
ができる。
また、本発明の方式によれば、所望の開口を得るために
必要な素子数をかな)大幅に削減でき、それでいて十分
な分解能を得ることができる。また時間分解能は最大2
波長であるが、この分解能はλに依存することから実用
上十分な分解能といえる。更に超音波変換素子のダンピ
ングは必ずしも良好である必要はなく、むしろ自由振動
に近いものでよいという利点がある。
また、一般に第3図の(イ)のような短いパルス送波を
実現することは極めて困難である。例えば、超音波変換
素子にバッキング材を接合して音波を吸収しくすなわち
素子の機械的Qを下げる)、急速にダンピングさせる等
の手法によるものはあるが、超音波エネルギーの大半を
吸収してしまうため電気−機械変換効率が悪く、実用上
問題があった。しかしながら本発明によれば、そのよう
な困難な問題も容易に解消され、理想的な短いパルス送
波を容易に実現することができる。
本発明は、主ビームの斜め方向角度が固定の場合に限ら
ず、その角度を順次に変えるセクタ走査の場合にも適用
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は主ローブとグレーティングサイドロープの関係
を説明する図、第2図はグレーティングサイドロープを
説明するための図、第3図は本発明の詳細な説明するた
めの図、第4図は本発明の詳細な説明するための各部の
波形図、第5図は駆動回路の一実施例を示す要部構成図
、第6図は第5図における各部の動作波形図である。 TD□〜′rD4・・・超音波変換素子、DL・・・遅
延回路、Q1+ Q2・・・スイッチングトランジスタ
%’ R1−R4・・・抵抗、C□、C2・・・コンデ
ンサ、RDL・・・受信用遅延回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)遅延回路を介して多数の超音波変換素子を位相駆
    動し所望の方向に対して超音波を送波及び受波すること
    のできる7エイズドアレイ振動子−駆動方式において、
    各超音波変換素子に対して1サイクルずつ正相及び逆相
    となるような矩形波状の駆動電圧を発生する手段を具備
    し、前記駆動電圧によシ超音波変素子を励起し、送波及
    び受波の際に生ずるグレーティングサイトロープを抑圧
    したことを特徴とする7工イズドアレイ振動子駆動方式
    。 (2)前記超音波変換素子は高いQを有し、前記駆動電
    圧で励起されたとき少々くとも3回振動が持続するよう
    に構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の7工イズドアレイ振動子駆動方式。 (5)前記遅延回路は所定の時間遅延した後付勢信号と
    してそれぞれの時間幅がλ/vであって順次に発生する
    2つの信号を送出し、かつ前記駆動電圧を発生する手段
    は前記2つの信号に応じてそれぞれON・OFF作動す
    る2つのスイッチングトランジスタを通じて最初のλ/
    v時間中にはある一定の大きさの正相電圧を発生し、次
    の4/v時間中には前記正相電圧とは極性のみ逆となっ
    た逆相電圧を発生するように構成されたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の7工イズドアレイ振動子
    駆動方式。 ただし、λは超音波変換素子よシ生ずる超音波の波長、
    Cは伝播媒質中の音速。
JP57134550A 1982-07-30 1982-07-30 フエイズドアレイ振動子駆動方式 Pending JPS5924276A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6186587U (ja) * 1984-11-13 1986-06-06
US4809982A (en) * 1986-01-31 1989-03-07 Maruman Gold Co., Ltd. Golf club head
JPH02156933A (ja) * 1988-12-08 1990-06-15 Toshiba Corp 超音波駆動装置
JP2007232638A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 Japan Probe Kk 超音波測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51123659A (en) * 1975-04-22 1976-10-28 Tokyo Keiki Co Ltd An ultrasonic wave emitter
JPS5521063U (ja) * 1978-07-27 1980-02-09

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