JPS6051068B2 - receiving device - Google Patents

receiving device

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JPS6051068B2
JPS6051068B2 JP50096707A JP9670775A JPS6051068B2 JP S6051068 B2 JPS6051068 B2 JP S6051068B2 JP 50096707 A JP50096707 A JP 50096707A JP 9670775 A JP9670775 A JP 9670775A JP S6051068 B2 JPS6051068 B2 JP S6051068B2
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JP
Japan
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output
delay
receiving device
signal
configuration
Prior art date
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JP50096707A
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Japanese (ja)
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JPS5220857A (en
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景義 片倉
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Publication of JPS5220857A publication Critical patent/JPS5220857A/en
Publication of JPS6051068B2 publication Critical patent/JPS6051068B2/en
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    • 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
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルス状超音波により物体の断面構造を観察す
る装置特に物体の運動まてを観察する落速超音波断層撮
像装置の受信音波ビーム合成方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for observing the cross-sectional structure of an object using pulsed ultrasonic waves, and more particularly to a receiving sound wave beam synthesis method for a falling ultrasonic tomography apparatus for observing the motion of an object.

本発明は反射音波信号と参照用正弦波信号との位相比較
を行ない、この参照用信号の遅延を行なうことにより音
波掃査を行なう受信ビーム合成方式である。
The present invention is a receiving beam combining method in which a reflected acoustic wave signal and a reference sine wave signal are phase-compared, and this reference signal is delayed to perform acoustic wave sweeping.

本発明は受信信号の包絡線情報に着目するため、アナロ
グ遅延部の時間精度が大幅に低下し、それにおいて装置
構成を非常に簡単にすることができるようにする方式で
ある。以下本方式の構成を図面により詳細に説明する。
Since the present invention focuses on the envelope information of the received signal, the time accuracy of the analog delay section is significantly reduced, and the device configuration can be made very simple. The configuration of this system will be explained in detail below with reference to the drawings.

第1図iに示す送信音波a(を)を目標へ放射する。J
ここで、 a(を)=A(を)sin6)を(1)A(を)=1(
0≦を≦T0)0(その他) である。
A transmission sound wave a shown in FIG. 1i is emitted to a target. J
Here, a(wo)=A(wo)sin6)(1)A(wo)=1(
0≦≦T0)0 (other).

目標物体に対応して上記ω(■2πf7c: fcは周
波数)、Toは設定される。例えばソーナーにおいては
、fc:100kH2、、To:100μs程度であり
、医用応用ではそれぞれ5MH22μs程度となり種々
変化する。この送信音波は物体により反射された第1図
11に示すように配列受波素子群D。−D..−1に入
射する。このため第1図1に示されるように物体の存在
する方向に対応した時間差γ2を有する素子出力も〜A
n−1が得られる。ここでτ1は物体までの往復音波伝
播時間である。第1図111に現在広く行なわれている
受信ビーム合成方式の構成を示す。
The above ω (■2πf7c: fc is the frequency) and To are set corresponding to the target object. For example, in a sonar, fc: 100 kHz, To: about 100 μs, and in medical applications, each becomes about 5 MH 22 μs, which varies variously. This transmitted sound wave is reflected by an object and sent to an array receiving element group D as shown in FIG. -D. .. -1. Therefore, as shown in FIG. 1, the element output having a time difference γ2 corresponding to the direction in which the object exists is also
n-1 is obtained. Here, τ1 is the round-trip sound wave propagation time to the object. FIG. 111 shows the configuration of a receive beam combining system that is currently widely used.

ここでDLpが受信信号A9を遅延させるアナログ遅延
回路であり、それぞれDpの信号遅延を行なう。ここで
でありこの基本遅延時間γ4を変化させることにより受
信ビーム方向を変化させる。
Here, DLp is an analog delay circuit that delays the received signal A9, and each delays the signal of Dp. Here, by changing this basic delay time γ4, the receiving beam direction is changed.

この遅延回路DLpの出力Bpは受信信号Apがである
ため となり、音波入射方向と受信方向が一致した場合(τ2
=τ4)には第1図1vに示すようにとなり全出力が同
一の波形となる。
The output Bp of this delay circuit DLp is due to the received signal Ap, and when the sound wave incident direction and the receiving direction match (τ2
=τ4), all outputs have the same waveform as shown in FIG. 1v.

このような遅延時間整合ののち加算器Sにより着目方向
受信信;路Cを得る。この目的方位信号Cはとなり大出
力として得られる。
After such delay time matching, an adder S obtains a received signal in the direction of interest; a path C. This target direction signal C is obtained as a large output.

以上は目的方向か!ら到着した信号についてであるが、
希望しない方向からの信号(τ4−τ2=Δ)について
はであるため加算器出力Cは第1図■に示すように各信
号が打消し合い、抑圧された出力となる。以上の基本動
作の説明から理解されるように従来の方式の場合には遅
延回路DLの遅延時間精度が搬送波の周期(τ3)の精
度で必要となりτ3/2程度の精度では目的方位信号も
低下してしまい通常τ3/4程度の遅延時間精度が必要
となり構成が非常に困難となる。本発明による方式の構
成を第2図に示す。
Is this the direction of the goal? Regarding the signal that arrived from
As for the signal from the undesired direction (.tau.4-.tau.2=.DELTA.), the adder output C becomes a suppressed output as the signals cancel each other out as shown in FIG. As can be understood from the above explanation of the basic operation, in the case of the conventional method, the delay time accuracy of the delay circuit DL is required to be as accurate as the carrier wave period (τ3), and if the accuracy is around τ3/2, the target azimuth signal will also decrease. As a result, delay time accuracy of about τ3/4 is usually required, making the configuration extremely difficult. The configuration of the system according to the present invention is shown in FIG.

受信信号A,と参照用信号Esp−Ecpとの乗算を平
衡変調器により構成される乗算器Msp,Mcpにより
行なう。この乗算器Nlsp,Mcpの内部構成は同一
であり説明の便のため別記号とする。この参照信号は遅
延した正弦波であり後述する収束受波等により種々変化
するが、説明の簡単のため中心周波数ω、参照信号の遅
延時間を平面波に対するpτ4とすると、なる互に90
0移相した遅延信号である。
The received signal A and the reference signal Esp-Ecp are multiplied by multipliers Msp and Mcp constituted by balanced modulators. The internal configurations of the multipliers Nlsp and Mcp are the same and are given different symbols for convenience of explanation. This reference signal is a delayed sine wave and changes variously due to convergence reception, which will be described later, but for the sake of simplicity, if we assume that the center frequency is ω and the delay time of the reference signal is pτ4 with respect to a plane wave, then the difference will be 90%.
This is a delayed signal with a 0 phase shift.

このような波形を作成する構成を第3図に示す。周期τ
3なる矩形波をシフトレジスタSHRのデータとし印加
し、SHRの内容をτ4なる周期のクロックにより移動
する。このような構成によりPτ4だけ遅延した波形F
pが得られ、このFpをτ3/4だけの遅延時間を有す
る単安定マルチバイブレータによるディジタル遅延回路
DDpにより遅延させることにより第3図のようにGp
なる信号が得られる。このFp,gpを中心周波数ωな
る共振フィルターFsp,FOpにより整形することに
よりEsp,eOpが得られる。ここでω=2π/τ3
である。乗算器Msp,Mcpの出力Hsp,hOpは
それぞれおよびここで である。
FIG. 3 shows a configuration for creating such a waveform. period τ
A rectangular wave of 3 is applied as data to the shift register SHR, and the contents of the SHR are moved by a clock with a period of τ4. With this configuration, the waveform F delayed by Pτ4
By delaying this Fp by a digital delay circuit DDp using a monostable multivibrator having a delay time of τ3/4, Gp is obtained as shown in FIG.
A signal will be obtained. Esp and eOp are obtained by shaping these Fp and gp using resonant filters Fsp and FOp having a center frequency ω. Here ω=2π/τ3
It is. The outputs Hsp and hOp of the multipliers Msp and Mcp are respectively and here.

このHcp,hspにおいてA3γ,が受信波形の包絡
線成分でありSin(2ωt),COs(2ωt)に比
較して充分低い周波数成分を有する。このためA(γ、
の周波数成分のみを2ω周波数成分を低下させる低域濾
波器Lsp,LOpにより分離抽出可能である。このよ
うな濾波器出力Jsp(t),1cp(t)はそれぞれ
Hsp,hcpの右辺第1項のみとなりとなる。
In Hcp and hsp, A3γ is the envelope component of the received waveform and has a frequency component sufficiently lower than Sin(2ωt) and COs(2ωt). For this reason, A(γ,
Only the frequency components of 2ω can be separated and extracted by low-pass filters Lsp and LOp that reduce the 2ω frequency components. Such filter outputs Jsp(t) and 1cp(t) are only the first term on the right side of Hsp and hcp, respectively.

このような波形をアナログ遅延回路DSp,DCpによ
り遅延させる。このDSp,DCpは互に同一の構成で
あり可変遅延手段(n−p)τ5を与える遅延線てある
。ここで、τ5はアナログ信号用の遅延部DSp,■ら
の遅延時間設定値に関係した値であり、各チャンネルの
遅延時間設定値は実施例において簡単のために使用した
無限遠からの平面波を受信する場合には、各素子に対す
る遅延手段設定値は素子番号pに対応して(n−p)τ
5と与えられる。
Such waveforms are delayed by analog delay circuits DSp and DCp. The DSp and DCp have the same configuration and are delay lines providing variable delay means (n-p) τ5. Here, τ5 is a value related to the delay time setting value of the analog signal delay unit DSp and In this case, the delay means setting value for each element is (n-p)τ corresponding to the element number p.
It is given as 5.

ここで、τ5は設定値であり、実際の動作においてはΔ
pなる誤差が生ずる。このためDSp,■らの出力J3
p,jcpはとなる。
Here, τ5 is a set value, and in actual operation, Δ
An error p occurs. Therefore, the output J3 of DSp, ■ et al.
p, jcp become.

このような信号Jsp,jcpをそれぞれn個について
の総和を得る加算器Ss,SOにより加算する。この加
算出力Ks,kOはそれぞれPVである。
Such signals Jsp and jcp are added by adders Ss and SO that obtain the sum of n signals, respectively. The addition outputs Ks and kO are each PV.

ここで目標方向から音波が入射する場合を考えるとτ2
=τ4=τ5であるためなる信号となり、大きな出力と
なる。
If we consider the case where a sound wave is incident from the target direction, τ2
= τ4 = τ5, so the signal becomes a large output.

この信号を2乗器T5,TOにより2乗し、SBにより
加算し、開平器Rにより開平することにより出力信号C
を得る。この構成により、目標方向信号に対する出力C
はとなり、目標物体までの距離に無関係(τ1に無関係
)に最大出力が得られることになる。
This signal is squared by the squarer T5 and TO, added by SB, and square rooted by the squarer R, and the output signal C
get. With this configuration, the output C for the target direction signal
Therefore, the maximum output is obtained regardless of the distance to the target object (irrespective of τ1).

一方目標以の方向からの音波に関してはτ4−τ2=Δ
τ5−τ2=Δ″とするととなり、(n−1)ωΔが2
π以上となるとKs,kcは小さな値となり抑圧された
出力となる。
On the other hand, for sound waves from the direction beyond the target, τ4−τ2=Δ
If τ5−τ2=Δ″, then (n−1)ωΔ is 2
When the value exceeds π, Ks and kc become small values, resulting in a suppressed output.

このことをKsについて説明する。なおK。についても
同様である。であり、ここで(n−1)ωΔ〉2πとす
ると、p(7)Oからn−1までの変化に対応して、ω
p・ΔがOから2πまで変化する。このためCOs(ω
(p・Δ−γ1))の値がこのωp・Δの変化に対応し
て1周期分変化し、これらの全てを加算して結果である
Ksは正負の値が平均化され小さな値となる。ここで、
A(t−τ1+PΔ″−nτ5)は通常Δ=Δ″である
ことから、PA5々pΔ〈nΔz1ヂニτ3くτoであ
り、反射信号の得られるt=τ1なる時刻近傍において
は、ほとんど変化しない。この(n−1)ωΔ=2πに
対応する方向が指向特性の第1零点となり従来の方式と
同一の指向特性が実現されている。即ち、これまで述べ
たように、Δ,Δ″の変化に対して、A(t−τ1+P
Δ″−nτs)は、反射波の中央付近では変化しない。
This will be explained regarding Ks. Furthermore, K. The same applies to Here, if (n-1)ωΔ〉2π, then ω corresponds to the change from p(7)O to n-1.
p·Δ changes from O to 2π. For this reason, COs(ω
The value of (p・Δ−γ1)) changes by one period in response to this change in ωp・Δ, and when all these are added, the result, Ks, is a small value as the positive and negative values are averaged. . here,
Since A(t-τ1+PΔ″-nτ5) is normally Δ=Δ″, PA5 is pΔ<nΔz1, τ3, τo, and it hardly changes near the time t=τ1 when the reflected signal is obtained. The direction corresponding to (n-1)ωΔ=2π becomes the first zero point of the directional characteristic, and the same directional characteristic as the conventional system is realized. That is, as mentioned above, for changes in Δ, Δ″, A(t−τ1+P
Δ″−nτs) does not change near the center of the reflected wave.

このため、この値をBとすると、となる。Therefore, if this value is B, then it becomes.

βのようなK9のΔに対する変化は、良
一27rく知られたSirlX/x
の形式となり、Δ−;にて0となる。このΔに対応する
方向が第1零点となる。一方、従来方式においても、第
4頁第4行のBpの式を使用するとTωPムFP−υ となり、Δに対する変化は本発明と同一になる。
The change of K9 with respect to Δ, such as β, is
127r well-known SirX/x
It becomes 0 at Δ-;. The direction corresponding to this Δ becomes the first zero point. On the other hand, in the conventional system as well, if the formula for Bp in the fourth line of page 4 is used, TωP FP−υ is obtained, and the change with respect to Δ is the same as in the present invention.

このため、方位分解能も全く同一となる。次に、遅延回
路の遅延手段精度の影響を述べる。
Therefore, the azimuth resolution is also exactly the same. Next, the influence of the accuracy of the delay means of the delay circuit will be described.

参照信号の処理はデジタル処理が可能であり、簡単に所
要の遅延時間が得ら、γ4〜γ2=0と設定可能である
。一方、受信信号成分を遅延させる部分(第2図に示す
DSp,DCp)は振幅情報を要することから構成が複
雑になり、時間精度を高めることは困難である。そこで
、このDSp,DCpの遅延時間誤差が問題となる。こ
の遅延時間設定誤差をΔpとすると、設定遅延時間pγ
5に対するDSp,DCpの実際の遅延時間DEpは、
となる。このため式(8),(9)に対応する遅延手段
から出力Jsp9jcpは、となる。
The reference signal can be processed digitally, the required delay time can be easily obtained, and γ4 to γ2 can be set to 0. On the other hand, since the portions that delay the received signal components (DSp, DCp shown in FIG. 2) require amplitude information, the configuration becomes complicated and it is difficult to improve the time accuracy. Therefore, the delay time error between DSp and DCp becomes a problem. If this delay time setting error is Δp, the setting delay time pγ
The actual delay time DEp of DSp and DCp for 5 is:
becomes. Therefore, the output Jsp9jcp from the delay means corresponding to equations (8) and (9) is as follows.

ここでは、目標方向から入射する音波に対する受信信号
強度についての検討であるから、設定遅延量T5は、τ
5−τ2 (=Δ″)=0となつている。このためτ5
p=t−τ1+Δp−nτ5であり、これらを加算した
加算出力K3,kOは式(10,(11)から、 −I
) ″ となる。
Here, since the received signal strength with respect to the sound wave incident from the target direction is considered, the set delay amount T5 is τ
5−τ2 (=Δ″)=0. Therefore, τ5
p=t−τ1+Δp−nτ5, and the addition output K3, kO obtained by adding these together is −I
) ″.

ここで、位相差ψ9は、であり、目標方向の物体である
ことから同様にτ4−τ2 (=0)=0であり、1と
なる。
Here, the phase difference ψ9 is .Since the object is in the target direction, τ4-τ2 (=0)=0, which is 1.

以上の式よりである。From the above formula.

このような遅延時間誤差Δpが存在する場合における目
的方向についての受信出力C(t)は、
n−1 C(t)2几■■=1ΣA(t−τ1+Δp−nτ5)
2p−0 ”である。
The received output C(t) for the target direction when such a delay time error Δp exists is:
n-1 C(t)2㇠■■=1ΣA(t-τ1+Δp-nτ5)
2p-0''.

ここでA(t−τ1+Δp−nτ5)は、受信開始時刻
がτ1−Δp+nτ5であり、これは時間長τ。なる矩
形パルスである。このため、受信素子pにに対応して誤
差Δpが変化するので、それぞれ受信時刻が変動し、そ
れらの総和であるC(t)がτ。より長くなり、第4図
のようになる。すなわち、nが大きくΔpが一様分布
n−1と仮定するとX。
Here, for A(t-τ1+Δp-nτ5), the reception start time is τ1-Δp+nτ5, which is the time length τ. This is a rectangular pulse. For this reason, since the error Δp changes depending on the receiving element p, the reception time changes, and the sum of these changes, C(t), becomes τ. It becomes longer, as shown in Figure 4. In other words, n is large and Δp is uniformly distributed.
Assuming n-1, X.

A(t−τ1+Δp−nτ5)はΔpの最大?ΔPmに
対応して第4図のように変化する。この図より理解され
るようにΔPm≦ケに遅延回路DCpを構成することに
より最大値の低下なしに目的信号の抽出が可能である。
一方、従来の場合には、A(t)Sin(ωt)の直接
遅延の加算であり、Δpの誤差により加算出力は、とな
る。
Is A(t-τ1+Δp-nτ5) the maximum of Δp? It changes as shown in FIG. 4 in response to ΔPm. As can be understood from this figure, by configuring the delay circuit DCp such that ΔPm≦K, it is possible to extract the target signal without decreasing the maximum value.
On the other hand, in the conventional case, it is a direct delay addition of A(t)Sin(ωt), and the addition output is as follows due to the error of Δp.

このため、加算出力が低下しないためには、が必要であ
り、 である。
Therefore, in order to prevent the addition output from decreasing, it is necessary that .

ここで、通常このγ。は前出τ3に比し大幅に長いため
DSp,■■の遅延時間精度は従来方式における遅延回
路Dしに比較して大幅に楽になる。このようにして、特
定の位置からの信号を得ることが可能となり、この信号
によりブラウン管を輝度変調し、物体形状を知るあるい
は反射波形の分析により特定位置に存在する物体の性質
を知ることが可能となる。
Here, usually this γ. is significantly longer than the aforementioned τ3, so the delay time accuracy of DSp, ■■ becomes much easier than that of the delay circuit D in the conventional system. In this way, it is possible to obtain a signal from a specific location, and by using this signal to modulate the brightness of the cathode ray tube, it is possible to learn the shape of an object, or to learn the nature of an object at a specific location by analyzing the reflected waveform. becomes.

以上は忠実に装置を構成する場合の動作であるが、本方
式の包絡線情報に着目する特徴を利用するとによりさら
に種々の簡略化が可能である。
The above is the operation when configuring the device faithfully, but various simplifications can be made by utilizing the feature of this method that focuses on envelope information.

第2図における片側の加算器Ssの出力Ksに着目する
。目的方向物体からの受信出力は第1試に示したように
6 であり、これは第1拭にCOs(−ωτ1)を乗した形
式になつている。
Attention is paid to the output Ks of the adder Ss on one side in FIG. The received output from the target direction object is 6 as shown in the first trial, and this is in the form of the first wipe multiplied by COs(-ωτ1).

このことはτ1の変化(距離の変化)に従い出力振幅が
変化する(感度が変化する)ことに対応する。この様子
を第5図に示す。このようにωτ6=πなる関係にある
音波伝播時間γ6を周期とする感度の変動が生ずる。し
かしこのτ6に相当する距離間隔Δτは伝播媒質中の音
速をCSl音波波長を入とするとてあり、水中において
2MHz音波を使用するととなり、多数の反射点により
構成される有限の大きさを有する物体の場合にはこのよ
うな微細な感度変化は全く問題とならない。
This corresponds to the fact that the output amplitude changes (the sensitivity changes) as τ1 changes (the distance changes). This situation is shown in FIG. In this way, sensitivity fluctuations occur with the period of the sound wave propagation time γ6 having the relationship ωτ6=π. However, the distance interval Δτ corresponding to this τ6 is based on the assumption that the sound velocity in the propagation medium is the CSl sound wave wavelength, and when a 2MHz sound wave is used in water, an object with a finite size consisting of many reflection points In this case, such minute sensitivity changes pose no problem at all.

すなわち、反射点が1点のみであり、かつ第5図に示す
1k51の零点に位置が固定している合(γ1が固定)
には反射信号を見失うことになる。
In other words, if there is only one reflection point and the position is fixed at the zero point of 1k51 shown in Fig. 5 (γ1 is fixed).
In this case, the reflected signal will be lost.

しかし、通常は生体あるいは水中計測のように対象物が
運動しあるいは観測点が移動し、相対位置が変動する。
このため、音波伝搬時間γ1が変化し、反射信号が瞬間
的に消滅しても、すぐに再び出現する。特に、有限の大
きさを有する物体の場合には、多数の反射点を有するこ
とから、たとえ物体が固定しているとしても、どこかの
反射点が必ず観測されることになり、片側の出力のみに
よつても反射体を見失うことは全くない。以上のことよ
り本発明による方式の変形として参照信号としてEsあ
るいはE。pの一方のみを使用する受信ビーム構成法も
可能であり、この楊合には第2図の構成がはぼ半分とな
り大幅に装置が簡単となる。すなわち、第2図の構成は
加算器S8に関連する第1系統の乗算器MsO,M,,
l・・・MSn−1,低域濾波器L。
However, normally, as in biological or underwater measurements, the object moves or the observation point moves, and the relative position changes.
Therefore, even if the sound wave propagation time γ1 changes and the reflected signal momentarily disappears, it immediately reappears. In particular, in the case of an object with a finite size, there are many reflection points, so even if the object is fixed, some reflection point will always be observed. Even if you only do this, you will never lose sight of the reflector. Based on the above, Es or E is used as a reference signal as a modification of the method according to the present invention. A receiving beam configuration method using only one of p is also possible, and in this case, the configuration shown in FIG. 2 is approximately halved, which greatly simplifies the device. That is, the configuration of FIG. 2 includes the first system of multipliers MsO, M, , related to the adder S8.
l...MSn-1, low-pass filter L.

O,Lsl・・・Lsn−1,及び遅延線DSO,DS
l・・DSn−1と、加算器SOに関連する第2系統の
乗算器M(5:)9MC1器0Mcr1−1)低域濾波
器LCO9LCl・OLcn−1及び遅延線DSO,D
Sl・・・DSn−1とを含むが、例えば参照信号とし
てESO,eSl・・・E5..−1のみを用いる場合
には第2系統の乗算器、低域濾波器、遅延線は不要であ
り、加算器Ssの出力を受波ビーム合成出力として取り
出さば良い。この場合加算器SCl2乗器T8、加算器
SBl開平器Rももをろん不要である。また本発明によ
るとDSpの遅延時間精度は第4図に示したように包絡
線の長さの精度である。
O, Lsl...Lsn-1, and delay lines DSO, DS
l...DSn-1, second system multiplier M(5:)9MC1 unit 0Mcr1-1) related to adder SO, low-pass filter LCO9LCI/OLcn-1, and delay lines DSO, D
Sl...DSn-1, but for example, ESO, eSl...E5. .. If only −1 is used, the second system multiplier, low-pass filter, and delay line are not necessary, and the output of the adder Ss can be taken out as the received beam synthesis output. In this case, the adder SCl 2 multiplier T8 and the adder SB1 squarer R are of course unnecessary. Further, according to the present invention, the delay time precision of the DSP is the precision of the length of the envelope, as shown in FIG.

このためτ4がτ。に比較して小さい楊合には第6図に
示すようにIsp(又はIcp)を複数の群にまとめて
から遅延させることが可能である。このようにSa,S
b,SOなる加算器により加算された信号1a,1,,
10はそれぞれ第6図のようになり、振幅の低下は全く
表われない。このLa,l,10をそれぞれDSa,D
Sb,DSOにより12τ2,8τ2,4τ2遅延させ
ることにより第7図Qa,qb,qOが得られこの3信
号を加算器SSにより加算することにより目的信号出力
uを最大振幅の低下なしに求めることが可能となる。以
上は説明の簡単のために4信号(IsO−1s3等)を
1群(1a等)とし3群にてシステムを構成して説明し
たがこの構成したがこの構成に限られるものではなくU
の最大振幅が低下しない制限の下に任意の分割が可能で
あることは明白である。このような構成にすると第6図
より明らかなように遅延回路の個数が大幅に減少し(第
6図の構成では114)装置構成が楽になる。以上の説
明においては包絡線の位置合せを目的とする遅延回路■
として説明の簡単のために通゛常のアナログ遅延線を想
定して説明した。
Therefore, τ4 is τ. For a small phase shift compared to , it is possible to group Isp (or Icp) into a plurality of groups and then delay them, as shown in FIG. In this way, Sa,S
Signals 1a, 1, , added by adders b, SO
10 as shown in FIG. 6, and no decrease in amplitude appears at all. These La, l, and 10 are respectively DSa and D
By delaying Sb and DSO by 12τ2, 8τ2, and 4τ2, Qa, qb, and qO in Fig. 7 are obtained, and by adding these three signals with an adder SS, the target signal output u can be obtained without reducing the maximum amplitude. It becomes possible. In order to simplify the explanation, 4 signals (IsO-1s3, etc.) are in one group (1a, etc.), and the system is configured with 3 groups. Although this configuration is not limited to this configuration, the U
It is clear that any division is possible subject to the limit that the maximum amplitude of is not degraded. With this configuration, as is clear from FIG. 6, the number of delay circuits is greatly reduced (114 in the configuration of FIG. 6), making the device configuration easier. In the above explanation, the delay circuit for the purpose of envelope alignment is
For the sake of simplicity, the explanation has been made assuming an ordinary analog delay line.

しかし本方式のように包絡線信号を遅延させる目的には
以下に述べる構成も可能である。第9図にその構成を示
す。第8図に示されたように信号1a,1b,1。(I
sp,iOpについて位置合せをする構成も同様に考え
られるが省略)が得られたと仮定する。これらの信号の
同一部分1a,1b1,101をマルチプレクサーMX
a,b,cにより選択して同一の加算器MA、に印加す
る。同様に1a2,1b2,1c2をMA2に印加し順
次それぞれの加算器により信号の特定部分をMA7まで
印加する。
However, for the purpose of delaying the envelope signal as in this method, the following configuration is also possible. FIG. 9 shows its configuration. Signals 1a, 1b, 1 as shown in FIG. (I
It is assumed that a configuration in which alignment is performed with respect to sp and iOp is obtained (although it is also possible to consider a configuration in the same way, but this is omitted). The same parts 1a, 1b1, 101 of these signals are sent to multiplexer MX.
A, b, and c are selected and applied to the same adder MA. Similarly, 1a2, 1b2, and 1c2 are applied to MA2, and specific portions of the signals are sequentially applied to MA7 by respective adders.

次の1a8,]B8,IO8を再度MAlに印加しこの
操作をくり返す。このような処理を行なうと加算器MA
l〜MA7の出力はそれぞれV1〜V7となり、信号の
同一部分が分離抽出されている。このような加算器出力
V1〜V7を有限時間T8(1a,1b,しが得られる
時間)だけ積分器1T1〜7により積分する。この積分
器は1c成分が1に出力した直後にそれぞリセット可能
となつている。このような積分器出力はそれぞれω1〜
ω7となり積分の最後値はそれぞれ1a,1b,10を
時間合せした後加算した振幅とほぼ同一となる。このよ
うな積分結果をリセット直前に出力用マルチプレクサー
MPXにより順次読み出すと第8図のXに示すように第
7図uとほぼ同一の波形が得られ、等価的に包絡線の遅
延回路が実現されたことになる。このようにマルチプレ
クサースイッチ、加算器、積分器により構成すると時間
合せが全てディジタルクロックにより可能となり、装置
の安定度が大幅に向上する。ここに述べた信号選択、積
分リセットを制御する制御信号を第9図に示すCXCY
により作成する。以上の説明は目標物体が充分遠方にあ
り、反射信号が第1図11のように平面波で入射した場
合について述べたが、本発明のように参照信号との位相
比較を行なう方式の場合には簡単な付加回路により近距
離物体からの球面波も受波することが可能となる。
The next 1a8, ]B8, IO8 is applied to MAl again and this operation is repeated. When such processing is performed, the adder MA
The outputs of I to MA7 are V1 to V7, respectively, and the same portions of the signals are separated and extracted. These adder outputs V1 to V7 are integrated by integrators 1T1 to 1T7 for a finite time T8 (time during which 1a, 1b, and 1 are obtained). This integrator can be reset immediately after the 1c component is output to 1. Each of these integrator outputs is ω1~
The value becomes ω7, and the final value of the integral is approximately the same as the amplitude added after adjusting the times of 1a, 1b, and 10, respectively. If such integration results are sequentially read out by the output multiplexer MPX immediately before reset, a waveform almost identical to that shown in Figure 7 u, as shown by X in Figure 8, will be obtained, equivalently realizing an envelope delay circuit. It means that it was done. By configuring the device using multiplexer switches, adders, and integrators in this way, time adjustment can be performed entirely using a digital clock, and the stability of the device is greatly improved. The control signals for controlling the signal selection and integral reset described here are shown in FIG.
Created by The above explanation is based on the case where the target object is sufficiently far away and the reflected signal is incident as a plane wave as shown in Fig. With a simple additional circuit, it is possible to receive spherical waves from objects at close range.

第10図に示すようにFpを単安定マルチバイブレータ
によるディジタル遅延回路DVpにより2次の関係の遅
延時間により遅延させ参照信号とすることにより近距離
物体からの曲率を有する波面も位相を一致させ加算させ
るとが可能となる。さらにこのDVpの遅延時間を音波
送波時刻から順次時間に逆比列する曲率となるように変
化させることによりどのような距離に存在する物体から
の反射信号も常時位相を一致させ受信することが可能で
ある。このようなりVpの構成は電圧により出力パルス
幅が変化可能な通常の単安定マル・チパイプレータを使
用することにより容易に実現される。さらに参照信号E
sp,ecpが正弦波であることを考えるとこのような
2次の曲率を有する参照信号が単一周波数のみについて
構成する簡単な移相器により代用されることも明らかで
ある。また第3図におけるSHRの構成を一方にのみ内
容がシフトするように示しているがこれも両方向にシフ
トするシフトレジスターを使用し、さらにそのシフト方
向に対応する包絡線遅延を行なうことにより簡単に左右
両方向からの反射音波信号が゛受信されることも明白で
ある。
As shown in Figure 10, by using a digital delay circuit DVp using a monostable multivibrator to delay Fp by a delay time in a quadratic relationship and use it as a reference signal, wavefronts with curvature from objects at close range are also added with the same phase. It becomes possible to do so. Furthermore, by changing the delay time of this DVp so that the curvature is inversely proportional to the time from the sound wave transmission time, it is possible to always receive reflected signals from objects at any distance with the same phase. It is possible. Such a configuration of Vp can be easily realized by using an ordinary monostable multi-pipulator whose output pulse width can be varied depending on the voltage. Furthermore, the reference signal E
Considering that sp and ecp are sinusoidal waves, it is clear that a reference signal having such a quadratic curvature can be replaced by a simple phase shifter configured for only a single frequency. Also, although the SHR configuration in Figure 3 is shown in such a way that the contents are shifted only in one direction, this can also be easily done by using a shift register that shifts in both directions and further performing an envelope delay corresponding to the shift direction. It is also clear that reflected sound signals from both left and right directions are received.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図1,iiは送信波形を受信器出力の時間関係を示
す説明図であり、Ii,i■,■は従来方式の動作説明
図、第2図は本発明方式の構成図、第3図は本発明方式
の参照信号発生部の構成例図、第4図は遅延回路部の誤
差の出力波形に与える影響を示す図、第5図は1種類の
参照信号により構成した場合の距離に対する感度変化を
示す図、第6図は遅延回路部を簡単化する構成の説明図
、第7図は第6図の構成による出力を示す図、第8図は
遅延回路部をマルチプレクサー及び積分器により構成す
るときの時間間係を示す図、第9図がその構成例図、第
10図が近距離において焦点を保有させるための付加回
路を示す図である。
1 and ii are explanatory diagrams showing the time relationship between the transmitted waveform and the receiver output, Ii, i and ■ are explanatory diagrams of the operation of the conventional method, FIG. 2 is a configuration diagram of the method of the present invention, and FIG. The figure shows an example of the configuration of the reference signal generating section of the present invention system, FIG. 4 shows the influence of error in the delay circuit section on the output waveform, and FIG. 5 shows the distance when configured with one type of reference signal. Figure 6 is a diagram showing sensitivity changes, Figure 6 is an explanatory diagram of a configuration that simplifies the delay circuit section, Figure 7 is a diagram showing the output from the configuration of Figure 6, and Figure 8 is a diagram showing the delay circuit section as a multiplexer and an integrator. FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration, and FIG. 10 is a diagram showing an additional circuit for maintaining focus at a short distance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数個の音波受波器と、前記受波器のそれぞれの位
置で受信する目標物体からの波面の入射時刻に対応して
互いの時間間係がそれぞれ制御された所定周波数の複数
の参照信号を発生する参照信号発生手段と、上記受波器
の受波信号と上記参照信号の対応するものをそれぞれ乗
算する乗算手段と、上記乗算手段のそれぞれの出力を上
記波面の入射時刻の差に対応して遅延する遅延手段とを
有し、上記遅延手段の出力によりそれぞれ遅延された上
記乗算手段の出力の加算出力を得ることを特徴とする受
信装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の受信装置において、上
記複数の参照信号それぞれは、位相差90゜を有する第
1、第2の2種類の正弦波信号から成り、上記乗算手段
及び遅延手段はそれぞれ前記第1、第2の2種類の正弦
波信号に対応して第1系統、第2系統の2系統づつ設け
られ、さらに第1系統に属する遅延手段の出力の加算出
力と第2系統に属する遅延手段の出力の加算出力とによ
り受信信号の包絡線情報を抽出する手段を備えたことを
特徴とする受信装置。 3 特許請求の範囲第1項記載の受信装置において、上
記乗算結果を部分的に加算する加算手段を具え、この加
算手段の出力を上記遅延手段に印加することを特徴とす
る受信装置。 4 特許請求の範囲第1項記載の受信装置において、上
記複数の参照信号に近距離物体からの曲率を有する波面
の入射時刻に対応した2次の遅延時間差を与える手段を
具備することを特徴とする受信装置。
[Scope of Claims] 1. A plurality of sound wave receivers, and a predetermined time relationship of which is controlled in accordance with the incident time of the wave front from the target object received at each position of the wave receiver. a reference signal generation means for generating a plurality of reference signals of different frequencies; a multiplication means for multiplying the received signal of the receiver by a corresponding one of the reference signals; 1. A receiving device comprising: a delay means for delaying in accordance with a difference in incident time, and obtaining a summed output of the outputs of the multiplication means each delayed by the output of the delay means. 2. In the receiving device according to claim 1, each of the plurality of reference signals is composed of two types of sine wave signals, first and second, having a phase difference of 90°, and the multiplication means and the delay means are Two systems, a first system and a second system, are provided corresponding to the first and second two types of sine wave signals, respectively, and furthermore, an additional output of the output of the delay means belonging to the first system and the second system are provided. 1. A receiving device comprising means for extracting envelope information of a received signal based on the summed output of the outputs of the associated delay means. 3. The receiving apparatus according to claim 1, further comprising an adding means for partially adding the multiplication results, and an output of the adding means is applied to the delay means. 4. The receiving device according to claim 1, further comprising means for giving the plurality of reference signals a second-order delay time difference corresponding to an incident time of a wavefront having a curvature from a nearby object. receiving device.
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