JPS61114118A - Exciting and driving method of transducer - Google Patents
Exciting and driving method of transducerInfo
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- JPS61114118A JPS61114118A JP59236951A JP23695184A JPS61114118A JP S61114118 A JPS61114118 A JP S61114118A JP 59236951 A JP59236951 A JP 59236951A JP 23695184 A JP23695184 A JP 23695184A JP S61114118 A JPS61114118 A JP S61114118A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は、主として超音波診断装置に用いられるトラン
スジューサの励振駆動方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates primarily to a method for excitation driving a transducer used in an ultrasonic diagnostic apparatus.
(ロ)従来技術とその問題点
従来、超音波診断装置などに用いられるトランスジュー
サを励振駆動する方法には、第3図19示すような電圧
変化が急峻なインパルス励振によるものと、第4図に示
すようなパルス群でなるバースト波励振によるものとが
ある。バースト波励振ではトランスジューサから放射さ
れる超音波の周波数成分が比較的広帯域化されるが、所
要のエネルギーをもつ超音波を放射するためには100
〜200■程度の高電圧の励振を必要とするため、圧電
素子および励振回路に高い絶縁耐圧が要求される。とこ
ろが、近時はトランスジューサの圧電素子を選択切換す
るマルチプレクサや励振回路等に電子回路を用いること
が多く、従って、励振回路等に高電圧が加わると絶縁破
壊や性能劣化を生じるという問題がある。このため、イ
ンパルス励振に代えてバースト波励振による方法が広く
適用されている。この方法では30〜50V程度の比較
的低い励振電圧でトランスジューサを励振駆動できるの
で、電子回路の故障が少なくなるといった利点があるも
のの、従来は、バースト波のパルス幅toを常に一定に
設定してトランスジューサを励振駆動しているため、ト
ランスジューサから放射される超音波の周波数成分の帯
域が狭いという難点があった。ずなイっち、被検体に放
射される超音波の吸収減衰特性はその周波数成分に依存
し、高周波成分のものでは分解能は向上するものの被検
体による吸収減衰の影響が大きいために浅部からの情報
しか得られない。また、低周波数成分のものでは深部の
情報が得られても分解能が低下し画質が劣化する。従っ
て、バースト波励振による超音波の広帯域化が望まれて
いた。(b) Prior art and its problems Conventionally, there are two methods of excitation driving a transducer used in ultrasonic diagnostic equipment: impulse excitation with a steep voltage change as shown in Fig. 3, and the method shown in Fig. 4. There is also one based on burst wave excitation consisting of a group of pulses as shown. In burst wave excitation, the frequency components of the ultrasonic waves emitted from the transducer are made relatively broadband, but in order to emit ultrasonic waves with the required energy, it is necessary to
Since excitation at a high voltage of about 200 μm is required, the piezoelectric element and the excitation circuit are required to have high dielectric strength. However, recently, electronic circuits are often used for multiplexers, excitation circuits, etc. that selectively switch the piezoelectric elements of transducers, and therefore, there is a problem that dielectric breakdown and performance deterioration occur when high voltage is applied to the excitation circuits. For this reason, a method using burst wave excitation is widely applied instead of impulse excitation. This method allows the transducer to be excited and driven with a relatively low excitation voltage of about 30 to 50 V, so it has the advantage of reducing failures in the electronic circuit, but in the past, the pulse width to of the burst wave was always set constant. Since the transducer is driven by excitation, there is a problem in that the frequency component band of the ultrasonic waves emitted from the transducer is narrow. Zunaichi: The absorption and attenuation characteristics of ultrasonic waves emitted to a subject depend on their frequency components, and although the resolution improves with high-frequency components, the absorption and attenuation by the subject has a large effect, so it is difficult to You can only get information about. Furthermore, even if deep information is obtained from low frequency components, the resolution is lower and the image quality is degraded. Therefore, it has been desired to widen the band of ultrasonic waves by burst wave excitation.
超音波の広帯域化のため、構造的な面からは、たとえば
圧電素子に多重の整合層を設けたり、圧電素子の形状を
工夫するなどの試みがなされているが、特殊な加工を必
要とするため製作に手数Vす、あるいはコストアップの
要因になるなどの不都合がある。In order to widen the bandwidth of ultrasound, attempts have been made from a structural standpoint, such as adding multiple matching layers to the piezoelectric element and devising the shape of the piezoelectric element, but these techniques require special processing. Therefore, there are inconveniences such as adding time to manufacturing or increasing costs.
(ハ)目的
本発明は従来のかかる問題点を解消し、バースト波励振
によって、高効率で、しかも、容易に超音波の広帯域化
が実現できるようにすることを目的とする。(C) Objective The object of the present invention is to solve these conventional problems and to easily realize broadband ultrasonic waves with high efficiency by burst wave excitation.
(ニ)構成
本発明は上述の目的を達成するため、トランスジューサ
の圧電素子に加える励振駆動用のパルス群からなるバー
スト波の、前記パルス群の内の少なくと61つのパルス
幅を他のパルス幅と異なるように設定するようにしてい
る。(D) Structure In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a burst wave consisting of a group of pulses for excitation driving applied to a piezoelectric element of a transducer, in which at least 61 pulse widths of the pulse group are changed to other pulse widths. I'm trying to set it up differently.
(ホ)実施例
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。(e) Examples Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on examples shown in the drawings.
第1図は本発明の方法を適用するための超音波診断装置
のブロック図である。同図において、符号1は超音波診
断装置、2は超音波の送受波を行なうトランスジューサ
で、図示省略した複数の圧電素子を備えて構成されてい
る。4はトランスジューサ2の励振駆動ずべき圧電素子
を選択切換えするマルチプレクサ、6はマルチプレクサ
4を介してトランスジューサ2の圧電素子に、第2図(
a)に示すような励振駆動用のパルス群からなるバース
ト波s+を発信するパルス発信回路、8はトランスジュ
ーサ2から受波した超音波エコーに対応して出力される
エコー信号を増幅、検波する受波回路、10は受波回路
8から出力されるエコー信号を画像データとして記憶す
るイメージメモリ回路、12はイメージメモリ回路10
から読み出された画像データを画像表示するCRT、1
4は上記各部を制御する制御回路である。FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus for applying the method of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an ultrasonic diagnostic device, and 2 denotes a transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves, which includes a plurality of piezoelectric elements (not shown). 4 is a multiplexer for selectively switching the piezoelectric element to be excited and driven in the transducer 2;
8 is a pulse transmitting circuit that transmits a burst wave s+ consisting of a group of pulses for excitation driving as shown in a), and a receiver 8 that amplifies and detects an echo signal output in response to an ultrasonic echo received from the transducer 2. 10 is an image memory circuit that stores the echo signal output from the wave receiving circuit 8 as image data; 12 is an image memory circuit 10;
CRT, 1, which displays image data read from the
Reference numeral 4 denotes a control circuit that controls each of the above sections.
次に、この超音波診断装置1によりトランスジューサ2
を励振駆動する方法について説明する。Next, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 transmits the transducer 2.
We will explain how to excite and drive.
制御回路14からパルス発信回路6に制御信号を与え、
パルス発信回路6からこの制御信号に応答したパルス群
からなるバースト波slを発信させる。このバースト波
slは、第2図(a)に示すように、パルス幅が経時的
に異なるように設定される。すなわち、いま、圧電素子
の形状と厚みで一義的に定まる超音波の固有の周波数f
の半周期をTpとし、パルス幅を送信の最初から順次t
it2、t3、t4、t5とすれば、tl >’rp、
12<Tp、【3 =t4 =TpXt5 <’rp
となるように設定する。これは、励振駆動前は圧電素子
が静止しているので、最初はパルス幅t1を固有振動T
pよりも長くして圧電素子に自由振動を与え、ある程度
の慣性をつける。次にはパルス幅t2を短くして周波数
を高め、続いて、固有振動Tpと同じパルス幅t3、L
4で励振駆動し、最後はダンピング効果を与えるために
パルス幅t5を短くする。このようにすれば、第2図(
C)に示すように、超音波の周波数成分が広帯域化する
とともに、同図(b)に示すように、超音波の尾引きも
少なくなる。もつとも、パルス幅tl−15の具体的な
値は、トランスジューサ2の圧電素子の厚みや構成材料
、その低周波数特性等の条件を考慮して最適値を設定す
る必要がある。Applying a control signal from the control circuit 14 to the pulse generating circuit 6,
A burst wave sl consisting of a group of pulses in response to this control signal is transmitted from the pulse transmitting circuit 6. This burst wave sl is set so that its pulse width varies over time, as shown in FIG. 2(a). In other words, now the unique frequency f of the ultrasonic wave is uniquely determined by the shape and thickness of the piezoelectric element.
Let Tp be the half period of
If it2, t3, t4, t5, tl >'rp,
12<Tp, [3=t4=TpXt5<'rp
Set it so that This is because the piezoelectric element is stationary before excitation driving, so initially the pulse width t1 is changed to the natural vibration T
By making the length longer than p, the piezoelectric element is given free vibration and a certain degree of inertia. Next, the pulse width t2 is shortened to increase the frequency, and then the pulse width t3, which is the same as the natural vibration Tp, is
4, the pulse width t5 is shortened in order to provide a damping effect. If you do this, Figure 2 (
As shown in C), the frequency components of the ultrasonic waves are broadened, and as shown in (b) of the figure, the tailing of the ultrasonic waves is also reduced. However, the specific value of the pulse width tl-15 needs to be set to an optimum value in consideration of conditions such as the thickness and constituent material of the piezoelectric element of the transducer 2, and its low frequency characteristics.
このようにして、トランスジューサ2を励振駆動すると
、トランスジューサ2からは被検体に広帯域の周波数成
分を含む超音波が放射されるので、被検体から反射され
る超音波のエコーを再びトランスジューサ2で受波する
。トランスジューサ2からは受波した超音波エコーに対
応したエコー信号が出力されるので、このエコー信号を
マルチプレクサ4、受波回路8を介してイメージメモリ
回路10に送出し、ここに画像データとして記憶する。When the transducer 2 is excited and driven in this way, the transducer 2 emits ultrasonic waves containing broadband frequency components to the subject, so the transducer 2 receives the echoes of the ultrasound reflected from the subject again. do. Since the transducer 2 outputs an echo signal corresponding to the received ultrasonic echo, this echo signal is sent to the image memory circuit 10 via the multiplexer 4 and the wave receiving circuit 8, where it is stored as image data. .
そして、イメージメモリ回路10に記憶された画像デー
タを制御回路I4で読み出し、これをCRTに出力する
。従って、CRTに表示される診断画像は、被検体の浅
部から深部まで良好な画質となる。Then, the image data stored in the image memory circuit 10 is read out by the control circuit I4 and outputted to the CRT. Therefore, the diagnostic image displayed on the CRT has good image quality from the shallow part to the deep part of the subject.
なお、この実施例の超音波診断装置に限定されず、超音
波機器のトランスジューサに本発明を広く適用すること
ができる。また、この実施例では励振駆動用のバースト
波をパルス群で構成しているが、正弦波で構成する場合
にも本発明を適用することができる。Note that the present invention is not limited to the ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment, but can be widely applied to transducers of ultrasonic equipment. Further, in this embodiment, the burst wave for excitation driving is composed of a group of pulses, but the present invention can also be applied to a case where it is composed of a sine wave.
(へ)効果
以」二のように本発明によれば、パルス群からなるバー
スト波でトランスジューサを励振駆動するので、低電圧
で所定のエネルギーをもつ超音波を放射することができ
る。従って、耐電圧の低い電子回路を用いることができ
る。しかも、バースト波を構成するパルス群の内の少な
くとら1つのパルス幅を他のパルス幅と異なるように設
定したので、バースト波励振であるにもかかわらず、高
効率、かつ、容易に超音波の広帯域化が実現でき、しか
も、尾引きの少ない超音波放射が可能となる。(f) Effects As described in (2), according to the present invention, since the transducer is excited and driven by a burst wave consisting of a group of pulses, ultrasonic waves having a predetermined energy can be emitted at low voltage. Therefore, an electronic circuit with low withstand voltage can be used. Moreover, since the pulse width of at least one of the pulse groups constituting the burst wave is set to be different from the other pulse widths, even though burst wave excitation is used, ultrasonic waves can be easily and efficiently applied. It is possible to realize a wide band of ultrasonic waves, and also to emit ultrasonic waves with less trailing.
第1図および第2図は本発明の実施例を、第3図および
第4図は従来例をそれぞれ示し、第1図は本発明の方法
を適用するための超音波診断装置のブロック図、第2図
ないし第4図はトランスジューサの励振駆動方法の説明
図である。
l ・超音波診断装置、2トランスジューサ、6・・パ
ルス発信回路。1 and 2 show an embodiment of the present invention, FIGS. 3 and 4 show a conventional example, and FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus to which the method of the present invention is applied; FIGS. 2 to 4 are explanatory diagrams of a method for exciting and driving a transducer. l ・Ultrasonic diagnostic equipment, 2 transducers, 6...pulse transmission circuit.
Claims (1)
のパルス群からなるバースト波の、前記パルス群の内の
少なくとも1つのパルス幅を他のパルス幅と異なるよう
に設定することを特徴とするトランスジューサの励振駆
動方法。(1) A transducer characterized in that, of a burst wave consisting of a group of excitation drive pulses applied to a piezoelectric element of the transducer, the pulse width of at least one of the pulse groups is set to be different from the other pulse widths. Excitation drive method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59236951A JPH0643891B2 (en) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | Excitation driving method of transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP59236951A JPH0643891B2 (en) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | Excitation driving method of transformer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61114118A true JPS61114118A (en) | 1986-05-31 |
JPH0643891B2 JPH0643891B2 (en) | 1994-06-08 |
Family
ID=17008173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP59236951A Expired - Fee Related JPH0643891B2 (en) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | Excitation driving method of transformer |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH0643891B2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5554943A (en) * | 1978-10-20 | 1980-04-22 | Tokyo Shibaura Electric Co | Ultrasoniccwave trembler driving gear |
JPS5955244A (en) * | 1982-09-24 | 1984-03-30 | 富士通株式会社 | Ultrasonic diagnostic apparatus |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP59236951A patent/JPH0643891B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPS5554943A (en) * | 1978-10-20 | 1980-04-22 | Tokyo Shibaura Electric Co | Ultrasoniccwave trembler driving gear |
JPS5955244A (en) * | 1982-09-24 | 1984-03-30 | 富士通株式会社 | Ultrasonic diagnostic apparatus |
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JPH0643891B2 (en) | 1994-06-08 |
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