JPS6219711B2 - - Google Patents
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- JPS6219711B2 JPS6219711B2 JP55022716A JP2271680A JPS6219711B2 JP S6219711 B2 JPS6219711 B2 JP S6219711B2 JP 55022716 A JP55022716 A JP 55022716A JP 2271680 A JP2271680 A JP 2271680A JP S6219711 B2 JPS6219711 B2 JP S6219711B2
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 9
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 29
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52053—Display arrangements
- G01S7/52057—Cathode ray tube displays
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波を用いて探査対象物の位置、
形状、寸法等を感知する超音波探傷器、ソナーあ
るいは超音波診断装置等の超音波探査装置に関す
る。
形状、寸法等を感知する超音波探傷器、ソナーあ
るいは超音波診断装置等の超音波探査装置に関す
る。
開口合成手法を用いて探査対象物の映像再生を
行うと高い方位分解能を有する再生画像を得るこ
とができる。
行うと高い方位分解能を有する再生画像を得るこ
とができる。
探傷に開口合成手法を適用した一例について簡
単に説明する。第1図に超音波探触子1と探触子
走査方向と探触子走査に対応した探査対象物2か
らの反射信号である探傷信号11a〜11gを示
す。ここでの超音波探触子1の走査はx軸方向の
一次元走査とし、映像再生は断層について行う。
超音波探触子1はできるだけ広い走査区間内で常
に探査対象である音響不連続部21に対して超音
波の送受信がなされるように、例えば短焦点凹面
形の振動子12を用いるものとする。このとき超
音波は焦点に集束されたのち探査対象物2に拡散
放出され、上記の機能が実現される。いま探査対
象物内に音響不連続部21が存在するとき走査に
対応する超音波探傷信号11a〜11gを得る。
該探傷信号より断層像を得る手順を第2図を用い
て説明する。超音波探傷信号11a〜11g対応
する超音波探触子の位置を13a〜13gとす
る。断層像22中の、探査対象物2の音響不連続
部21に対応する再生点23の映像形成を考え
る。超音波探触子の位置13aと該再生点との距
離を計算し、探査対象物中の音速を用い、伝搬時
間を算出し、超音波探傷信号11aより伝搬時間
に対応する該探傷信号を取り出し画像データとす
る。超音波探傷信号11b〜11gについても同
様の演算を行い、各データを加算する。以上で再
生点23の像再生を行つたが、断層像の各点につ
いて上記の演算を行う。上記の演算を行うことに
より探査対象物の断層象の開口合成手法を用いた
映像化を行うことができる。探傷信号11a上の
1つのデータは探触子の位置13aから等距離の
画像データに加算される。他の点も同様に加算さ
れるので、音響不連続部21に対応した再生点2
3の画像が形成される。
単に説明する。第1図に超音波探触子1と探触子
走査方向と探触子走査に対応した探査対象物2か
らの反射信号である探傷信号11a〜11gを示
す。ここでの超音波探触子1の走査はx軸方向の
一次元走査とし、映像再生は断層について行う。
超音波探触子1はできるだけ広い走査区間内で常
に探査対象である音響不連続部21に対して超音
波の送受信がなされるように、例えば短焦点凹面
形の振動子12を用いるものとする。このとき超
音波は焦点に集束されたのち探査対象物2に拡散
放出され、上記の機能が実現される。いま探査対
象物内に音響不連続部21が存在するとき走査に
対応する超音波探傷信号11a〜11gを得る。
該探傷信号より断層像を得る手順を第2図を用い
て説明する。超音波探傷信号11a〜11g対応
する超音波探触子の位置を13a〜13gとす
る。断層像22中の、探査対象物2の音響不連続
部21に対応する再生点23の映像形成を考え
る。超音波探触子の位置13aと該再生点との距
離を計算し、探査対象物中の音速を用い、伝搬時
間を算出し、超音波探傷信号11aより伝搬時間
に対応する該探傷信号を取り出し画像データとす
る。超音波探傷信号11b〜11gについても同
様の演算を行い、各データを加算する。以上で再
生点23の像再生を行つたが、断層像の各点につ
いて上記の演算を行う。上記の演算を行うことに
より探査対象物の断層象の開口合成手法を用いた
映像化を行うことができる。探傷信号11a上の
1つのデータは探触子の位置13aから等距離の
画像データに加算される。他の点も同様に加算さ
れるので、音響不連続部21に対応した再生点2
3の画像が形成される。
上記の開口合成手法を用いた画像形成処理を図
3を用いて数式で説明する。超音波探触子1はx
軸方向に走査する。映像再生はx−Z平面の断層
像とする。x−Z平面内の点は(x0,Z0)と表現
しx=x0,Z=Z0の点を表わす。超音波探触子1
の座標を(x0,0)、探査対象物2をZ≧0の範
囲とし、該探査対象物内の再生点23の座標を
(xr,Zr)とする。超音波探触子1より時刻tに
おける送信波 を送出すると、探査対象物の音響不連続部より反
射され、探触子の位置(x0,0)における受信信
号Sr(x0,t)は となる。ここでvは探査対象物中で音速、積分は
探査対象物の全空間で行い、ρ(x,Z)は
(x,Z)点における超音波反射率を示す。再生
点(xr,Zr)における再生像の強度をI(xr,
Zr)とすると となる。ここでSri(t)はSr(t)の波形の位
相をπ/2ずらしたものとする。上記開口合成手
法を用いた場合の画像形成における方位分解能
は、探触子走査範囲をDとし、再生点のZ座標を
Z0とし、探査対象物中の超音波の波長をλとする
とき、方位分解能をΔxとするとΔxZoλ/
(2D)となる。つまり走査範囲Dを大きくするこ
とにより方位分解能を向上することができる。
3を用いて数式で説明する。超音波探触子1はx
軸方向に走査する。映像再生はx−Z平面の断層
像とする。x−Z平面内の点は(x0,Z0)と表現
しx=x0,Z=Z0の点を表わす。超音波探触子1
の座標を(x0,0)、探査対象物2をZ≧0の範
囲とし、該探査対象物内の再生点23の座標を
(xr,Zr)とする。超音波探触子1より時刻tに
おける送信波 を送出すると、探査対象物の音響不連続部より反
射され、探触子の位置(x0,0)における受信信
号Sr(x0,t)は となる。ここでvは探査対象物中で音速、積分は
探査対象物の全空間で行い、ρ(x,Z)は
(x,Z)点における超音波反射率を示す。再生
点(xr,Zr)における再生像の強度をI(xr,
Zr)とすると となる。ここでSri(t)はSr(t)の波形の位
相をπ/2ずらしたものとする。上記開口合成手
法を用いた場合の画像形成における方位分解能
は、探触子走査範囲をDとし、再生点のZ座標を
Z0とし、探査対象物中の超音波の波長をλとする
とき、方位分解能をΔxとするとΔxZoλ/
(2D)となる。つまり走査範囲Dを大きくするこ
とにより方位分解能を向上することができる。
上述のように開口合成手法によれば高い方位分
解能をもつ映像形成ができるが、従来第1図に示
すように、探触子1に短焦点の振動子12を用い
て超音波ビームを拡散させるため探傷距離による
感度低下をもたらし遠方では所望の探査感度が得
られないという欠点があつた。
解能をもつ映像形成ができるが、従来第1図に示
すように、探触子1に短焦点の振動子12を用い
て超音波ビームを拡散させるため探傷距離による
感度低下をもたらし遠方では所望の探査感度が得
られないという欠点があつた。
本発明の目的は、上記の欠点をなくし、探傷距
離が遠くなつても高分解能かつ高い感度を保つこ
とのできる超音波映像化装置を提供することであ
る。
離が遠くなつても高分解能かつ高い感度を保つこ
とのできる超音波映像化装置を提供することであ
る。
上記の目的を達成するために、本発明において
は超音波探触子に平板あるいは長焦点球面振動子
等によつて得られる超音波集束状態の超音波送受
信指向性を用いることにより、高い送受信感度を
保持し、かつ超音波送受信方向を常に探査対象物
の音響不連続部に指向させる機構を具備すること
により、拡散ビームと等価でしかも距離による感
度低下の少い開口合成機能を得ていることを特徴
とする。
は超音波探触子に平板あるいは長焦点球面振動子
等によつて得られる超音波集束状態の超音波送受
信指向性を用いることにより、高い送受信感度を
保持し、かつ超音波送受信方向を常に探査対象物
の音響不連続部に指向させる機構を具備すること
により、拡散ビームと等価でしかも距離による感
度低下の少い開口合成機能を得ていることを特徴
とする。
以下本発明の一実施例を第4図の装置構成ブロ
ツク図、第5図の入射角算出の説明図及び第6図
のビーム制御方式により説明する。
ツク図、第5図の入射角算出の説明図及び第6図
のビーム制御方式により説明する。
超音波探触子1は回転シユー14取りつけられ
た超音波振動子12により超音波ビームの探査対
象物2への入射角を変えることができる。該超音
波探触子の空間的位置を検出器3により検出し、
超音波探触子の位置信号31を入射角演算部4に
入力する。該入射角演算部で演算された入射角信
号41を入射角制御機構5に入力し、該入射角制
御機構は回転シユー14を所定の角度に設定し、
超音波ビームを所望の個所に照射する。
た超音波振動子12により超音波ビームの探査対
象物2への入射角を変えることができる。該超音
波探触子の空間的位置を検出器3により検出し、
超音波探触子の位置信号31を入射角演算部4に
入力する。該入射角演算部で演算された入射角信
号41を入射角制御機構5に入力し、該入射角制
御機構は回転シユー14を所定の角度に設定し、
超音波ビームを所望の個所に照射する。
ここで入射角演算部4の演算方法を第5図を用
いて説明する。超音波探触子1のx座標をx、超
音波探触子の超音波振動子12のx軸からの高さ
をhとし、所望の再生領域7の中心をZ軸上のZ
=−Dの点とし、超音波ビームの径路15の入射
角をθi、屈折角をθ0とすると次の2つの式が
成立つ。
いて説明する。超音波探触子1のx座標をx、超
音波探触子の超音波振動子12のx軸からの高さ
をhとし、所望の再生領域7の中心をZ軸上のZ
=−Dの点とし、超音波ビームの径路15の入射
角をθi、屈折角をθ0とすると次の2つの式が
成立つ。
sinθ0/sinθi=v2/v1
htanθi+Dtanθ0=x
ここでv2は探査対象物中2の音速であり、v1は
回転シユー14中の音速である。h≪Dであると
入射角θiは次式により求まる。
回転シユー14中の音速である。h≪Dであると
入射角θiは次式により求まる。
θi=sin-1(v1/v2・sin(tan-1x/D))
入射角演算部では、上式によつて入射角θiを
算出し、入射角信号41を出力する。超音波探触
子を走査した時の超音波ビームの径路の様子を第
6図に示す。超音波探触子の位置を13h〜13
lと走査すると、入射角演算部で超音波探触子の
位置xに対して上記の角度θiの演算が行われ、
所望の領域に超音波ビームが照射される。
算出し、入射角信号41を出力する。超音波探触
子を走査した時の超音波ビームの径路の様子を第
6図に示す。超音波探触子の位置を13h〜13
lと走査すると、入射角演算部で超音波探触子の
位置xに対して上記の角度θiの演算が行われ、
所望の領域に超音波ビームが照射される。
このようして所望の再生領域に超音波ビームを
照射し、超音波探触子1の走査の各点における位
置信号31と超音波探傷信号11を開口合成映像
化処理装置6に入力し、開口合成映像処理部61
において前記開口合成処理を実行して断層像を形
成して表示部62に表示する。
照射し、超音波探触子1の走査の各点における位
置信号31と超音波探傷信号11を開口合成映像
化処理装置6に入力し、開口合成映像処理部61
において前記開口合成処理を実行して断層像を形
成して表示部62に表示する。
本発明の一実施例によれば回転シユー14の上
にのせた平板の超音波振動子を機械的回転により
入射角を変え、開口合成処理に必要な信号を得
る。前記平板振動子を用いるため遠距離において
も、短焦点拡散型振動子を用いた場合よりも高感
度な探触子を用いた開口合成映像化装置を実現で
きる。
にのせた平板の超音波振動子を機械的回転により
入射角を変え、開口合成処理に必要な信号を得
る。前記平板振動子を用いるため遠距離において
も、短焦点拡散型振動子を用いた場合よりも高感
度な探触子を用いた開口合成映像化装置を実現で
きる。
第7図は本発明の他の実施例を示すもので、第
4図と異なるのは超音波探触子1にアレイ型振動
子15を用い、入射角制御機構5ではアレイ型振
動子に加える送信パルス51の時間制御を行い、
位相合成により所望の再生領域に超音波ビームを
照射する。また受信信号も各アレイの出力を位相
補正回路16を通して感度を向上させる。この実
施例では、超音波ビームの制御を電気的に行い、
探触子の小型化、送受信感度の向上という効果が
ある。
4図と異なるのは超音波探触子1にアレイ型振動
子15を用い、入射角制御機構5ではアレイ型振
動子に加える送信パルス51の時間制御を行い、
位相合成により所望の再生領域に超音波ビームを
照射する。また受信信号も各アレイの出力を位相
補正回路16を通して感度を向上させる。この実
施例では、超音波ビームの制御を電気的に行い、
探触子の小型化、送受信感度の向上という効果が
ある。
なお、ビームがθ0を中心に±△θの範囲にあ
るとすると、 なる式が開口合成処理の基本式であるが、そのS
r(t)をh(Xr,Zr,Xo)・Sr(t)によつ
て、Si(t)をh(Xr,Zr,Xo)・Si(t)に
よつて、それぞれ置換すれば、ビーム幅が再生領
域7よりも狭い場合に再生像のS/Nをさらに向
上することができる。ただし、関数hは、 また、a=tan(θ0−△θ),b=tan(θ0+
△θ)である。
るとすると、 なる式が開口合成処理の基本式であるが、そのS
r(t)をh(Xr,Zr,Xo)・Sr(t)によつ
て、Si(t)をh(Xr,Zr,Xo)・Si(t)に
よつて、それぞれ置換すれば、ビーム幅が再生領
域7よりも狭い場合に再生像のS/Nをさらに向
上することができる。ただし、関数hは、 また、a=tan(θ0−△θ),b=tan(θ0+
△θ)である。
本発明によれば、焦点型振動子で生ずる拡散す
る超音波ビームを用いた開口合成手法において距
離と共に受信感度が急速に低下するという欠点を
除去し、しかも高い方位分解能を有する超音波映
像化装置を実現できる。
る超音波ビームを用いた開口合成手法において距
離と共に受信感度が急速に低下するという欠点を
除去し、しかも高い方位分解能を有する超音波映
像化装置を実現できる。
第1図は超音波探触子の走査と対応した超音波
探傷信号の説明図、第2図は開口合成処理による
映像形成の説明図、第3図は開口合成の原理を説
明する幾何学的配置図、第4図は本発明の装置構
成ブロツク図、第5図は入射角算出の説明図、第
6図はビーム制御方式を説明する図、第7図は変
形例の装置構成ブロツク図である。 1……超音波探触子、3……位置検出器、4…
…入射角演算部、5……入射角制御機構、6……
開口合成映像化装置。
探傷信号の説明図、第2図は開口合成処理による
映像形成の説明図、第3図は開口合成の原理を説
明する幾何学的配置図、第4図は本発明の装置構
成ブロツク図、第5図は入射角算出の説明図、第
6図はビーム制御方式を説明する図、第7図は変
形例の装置構成ブロツク図である。 1……超音波探触子、3……位置検出器、4…
…入射角演算部、5……入射角制御機構、6……
開口合成映像化装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 振動子を用いて複数の位置から探査対象物に
対して超音波を送出してその対象物からの反射波
を受信する超音波送受信手段と、前記振動子の位
置信号と超音波受信信号にもとづいて開口合成法
により前記対象物の断層像を形成する映像化処理
手段とを有する超音波映像化装置において、前記
超音波送受信手段は指向性ビームの超音波を発生
する振動子を有し、前記指向性ビームは前記振動
子の送受信位置が変化しても前記対象物内の所定
領域を指向するように構成されていることを特徴
とする超音波映像化装置。 2 前記振動子の位置の変化にともなつて前記振
動子は回転するとともに、前記対象物への超音波
入射角を可変にすることにより、前記指向性ビー
ムは前記対象物内の所定領域を指向するよう構成
することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の超音波映像化装置。 3 前記振動子はアレイ型振動子であり、各アレ
イの位相を制御することにより、前記指向性ビー
ムは前記対象物内の所定領域を指向するよう構成
することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の超音波映像化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2271680A JPS56119872A (en) | 1980-02-27 | 1980-02-27 | Ultrasonic video reproducing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2271680A JPS56119872A (en) | 1980-02-27 | 1980-02-27 | Ultrasonic video reproducing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56119872A JPS56119872A (en) | 1981-09-19 |
JPS6219711B2 true JPS6219711B2 (ja) | 1987-04-30 |
Family
ID=12090527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2271680A Granted JPS56119872A (en) | 1980-02-27 | 1980-02-27 | Ultrasonic video reproducing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS56119872A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997036175A1 (fr) * | 1996-03-28 | 1997-10-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Detecteur de defauts par ultrasons et procede de detection de defauts par ultrasons |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5954957A (ja) * | 1982-09-22 | 1984-03-29 | Hitachi Ltd | 超音波映像化装置 |
JP2643318B2 (ja) * | 1988-06-20 | 1997-08-20 | 三菱電機株式会社 | 超音波による3次元物体形状認識方法 |
JP2010133709A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-06-17 | Honda Electronic Co Ltd | 超音波画像表示装置及び超音波画像表示方法 |
US11442158B2 (en) | 2019-08-01 | 2022-09-13 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Multiple input multiple output imaging array and corresponding imaging method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS516084A (ja) * | 1974-07-03 | 1976-01-19 | Hitachi Ltd |
-
1980
- 1980-02-27 JP JP2271680A patent/JPS56119872A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS516084A (ja) * | 1974-07-03 | 1976-01-19 | Hitachi Ltd |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997036175A1 (fr) * | 1996-03-28 | 1997-10-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Detecteur de defauts par ultrasons et procede de detection de defauts par ultrasons |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56119872A (en) | 1981-09-19 |
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