JPS6367149B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6367149B2 JPS6367149B2 JP56090618A JP9061881A JPS6367149B2 JP S6367149 B2 JPS6367149 B2 JP S6367149B2 JP 56090618 A JP56090618 A JP 56090618A JP 9061881 A JP9061881 A JP 9061881A JP S6367149 B2 JPS6367149 B2 JP S6367149B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- vibrator
- receiving
- transmitting
- probe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (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、観測対象物に超音波を放射し、伝播
させ、該対象物中の不均一性によつて生じる反射
波を受信して表示する超音波送受信装置に関し、
特に観測対象物中での超音波減衰が大きい場合の
受信方式に係る。
させ、該対象物中の不均一性によつて生じる反射
波を受信して表示する超音波送受信装置に関し、
特に観測対象物中での超音波減衰が大きい場合の
受信方式に係る。
超音波送受信装置は一般に送信と受信を同じ振
動子（探触子）又は別個の振動子ではあるが同一
の共振周波数を有するもので行なつており、これ
らの探触子は第１図の曲線C1で示すように周波
数rを中心としたある範囲でのみ感度を有するバ
ンドパス特性を持つ。ところで超音波は対象物中
を伝播する際に減衰し、その減衰量は周波数の１
〜２乗に比例する。従つて減衰の大きい生体など
に超音波を放射すると反射波は第１図の曲線C2
に示すように高周波側が大きく減衰したものとな
る。この高周波側減衰で図示の如くピーク点周波
数は中心周波数rからずれた、それより低い周波
数となる。曲線C2で表わされるスペクトル分布
を持つ反射波を、曲線C1で表わされるスペクト
ル分布を持つ送信用探触子で受信すると、受信出
力は同図の曲線C3で示す如くなり、能力一杯の
感度での受信ができずかつ互いのピーク点がずれ
ているので形が歪んで時間分解能が劣化する。
動子（探触子）又は別個の振動子ではあるが同一
の共振周波数を有するもので行なつており、これ
らの探触子は第１図の曲線C1で示すように周波
数rを中心としたある範囲でのみ感度を有するバ
ンドパス特性を持つ。ところで超音波は対象物中
を伝播する際に減衰し、その減衰量は周波数の１
〜２乗に比例する。従つて減衰の大きい生体など
に超音波を放射すると反射波は第１図の曲線C2
に示すように高周波側が大きく減衰したものとな
る。この高周波側減衰で図示の如くピーク点周波
数は中心周波数rからずれた、それより低い周波
数となる。曲線C2で表わされるスペクトル分布
を持つ反射波を、曲線C1で表わされるスペクト
ル分布を持つ送信用探触子で受信すると、受信出
力は同図の曲線C3で示す如くなり、能力一杯の
感度での受信ができずかつ互いのピーク点がずれ
ているので形が歪んで時間分解能が劣化する。
本発明はかゝる点に鑑みてなされたもので、探
触子の受信周波数特性の中心周波数を送信周波数
特性の中心周波数より低くして、高周波側が大き
く減衰した超音波反射波を可及的に大きな感度で
受信しかつ受信信号のスペクトル分布を対称形に
近ずけて時間分解能を高めようとするものであ
る。
触子の受信周波数特性の中心周波数を送信周波数
特性の中心周波数より低くして、高周波側が大き
く減衰した超音波反射波を可及的に大きな感度で
受信しかつ受信信号のスペクトル分布を対称形に
近ずけて時間分解能を高めようとするものであ
る。
第２図は本発明の探触子の送受信特性を示す。
曲線C1は探触子の送信周波数特性、曲線C4は探
触子の受信周波数特性、曲線C2は反射波のスペ
クトル分布、曲線C3は探触子の受信出力のスペ
クトル分布をそれぞれ示す。受信特性C4の中心
周波数は送信特性の中心周波数rよりΔだけず
らしてあり、反射波特性C2に合わせてある。こ
のため受信探触子出力は曲線C3に示す如く可及
的に大であり、かつ形が対称的である。探触子の
送、受信特性を曲線C1，C4の如くにする方法を
次に説明する。
曲線C1は探触子の送信周波数特性、曲線C4は探
触子の受信周波数特性、曲線C2は反射波のスペ
クトル分布、曲線C3は探触子の受信出力のスペ
クトル分布をそれぞれ示す。受信特性C4の中心
周波数は送信特性の中心周波数rよりΔだけず
らしてあり、反射波特性C2に合わせてある。こ
のため受信探触子出力は曲線C3に示す如く可及
的に大であり、かつ形が対称的である。探触子の
送、受信特性を曲線C1，C4の如くにする方法を
次に説明する。
振動子の中心周波数（共振周波数）0は、マツ
チングコイルが無い場合、振動子の厚みｔおよび
音速ｖによつて定まる振動子の共振周波数rに一
致する。従つて横効果振動子の場合中心周波数0
は 0＝1＝ｖ／2t ……(1) で表わされる。この場合前述のΔの差を持たせ
るには、受信用振動子は送信用振動子とは別と
し、送信用振動子より厚みｔを大にすればよい。
マツチングコイルを付加した場合振動子の中心周
波数0はマツチングコイルのインダクタンスＬと
振動子の拘束容量C0によつて定まり、 で表わされる。但しこの0は(1)式で定まる0つま
り振動子の機械的条件で定まる共振周波数に対し
２倍、３倍と大幅に異なるものではあり得ない
が、上記共振周波数より余りずれない範囲内のも
のなら存在し得る。即ちこの(2)式は振動子を含む
電気回路の共振周波数を示し、振動子はこの周波
数で強制振動させられることになるが、該周波数
が振動子の固有振動周波数に近ければ振動子は共
振する。このマツチングコイルを用いる場合は振
動子は送、受兼用とし、インダクタンスＬを変え
ることにより前記差Δを与えることができる。
チングコイルが無い場合、振動子の厚みｔおよび
音速ｖによつて定まる振動子の共振周波数rに一
致する。従つて横効果振動子の場合中心周波数0
は 0＝1＝ｖ／2t ……(1) で表わされる。この場合前述のΔの差を持たせ
るには、受信用振動子は送信用振動子とは別と
し、送信用振動子より厚みｔを大にすればよい。
マツチングコイルを付加した場合振動子の中心周
波数0はマツチングコイルのインダクタンスＬと
振動子の拘束容量C0によつて定まり、 で表わされる。但しこの0は(1)式で定まる0つま
り振動子の機械的条件で定まる共振周波数に対し
２倍、３倍と大幅に異なるものではあり得ない
が、上記共振周波数より余りずれない範囲内のも
のなら存在し得る。即ちこの(2)式は振動子を含む
電気回路の共振周波数を示し、振動子はこの周波
数で強制振動させられることになるが、該周波数
が振動子の固有振動周波数に近ければ振動子は共
振する。このマツチングコイルを用いる場合は振
動子は送、受兼用とし、インダクタンスＬを変え
ることにより前記差Δを与えることができる。
また振動子の周波数特性を第２図の曲線C1，
C4を包絡する広帯域なものとし、送信はその高
周波側で行ない、受信は低周波側で行なうように
してもよい。次に実施例を示す。
C4を包絡する広帯域なものとし、送信はその高
周波側で行ない、受信は低周波側で行なうように
してもよい。次に実施例を示す。
第３図は振動子を広帯域とし、これを送受に兼
用する例を示す。１０はPZTなどの圧電材料を
用いた振動子、１２はハイパスフイルタ、１４は
切換スイツチである。振動子１０は送受に兼用さ
れ、第８図の曲線C1に示す広帯域な周波数特性
を持つ。スイツチ１４は接点ａ側に閉じ、端子
t1，t0に第９図ａに示す如きインパルスを加える
と、フイルタ１２によりその高周波成分のみが取
り出され、第９図ｂに示す如き波形の該高周波成
分がスイツチ１４を通つて振動子１０に加わる。
これにより振動子１０は第９図ｃに示す如き振動
をして超音波を送出し、この第９図ｃの振動の周
波数スペクトル分布は第８図の曲線C4の如くな
る（このようになるようにフイルタ１２の遮断周
波数などを定める）。かゝる特性の超音波は観測
対象物を伝播中に減衰し、第８図曲線C2の如く
なる。しかしこの周波数領域では振動子１０はま
た最高感度を持つているから高感度で検出され、
検出出力も同図の曲線C3に示されるようにほゞ
対称性を維持する。受信時はスイツチ１４を接点
ｂ側に切換え、端子t2，t0より振動子１０の受信
出力を取出す。ハイパスフイルタ１２は通さな
い。
用する例を示す。１０はPZTなどの圧電材料を
用いた振動子、１２はハイパスフイルタ、１４は
切換スイツチである。振動子１０は送受に兼用さ
れ、第８図の曲線C1に示す広帯域な周波数特性
を持つ。スイツチ１４は接点ａ側に閉じ、端子
t1，t0に第９図ａに示す如きインパルスを加える
と、フイルタ１２によりその高周波成分のみが取
り出され、第９図ｂに示す如き波形の該高周波成
分がスイツチ１４を通つて振動子１０に加わる。
これにより振動子１０は第９図ｃに示す如き振動
をして超音波を送出し、この第９図ｃの振動の周
波数スペクトル分布は第８図の曲線C4の如くな
る（このようになるようにフイルタ１２の遮断周
波数などを定める）。かゝる特性の超音波は観測
対象物を伝播中に減衰し、第８図曲線C2の如く
なる。しかしこの周波数領域では振動子１０はま
た最高感度を持つているから高感度で検出され、
検出出力も同図の曲線C3に示されるようにほゞ
対称性を維持する。受信時はスイツチ１４を接点
ｂ側に切換え、端子t2，t0より振動子１０の受信
出力を取出す。ハイパスフイルタ１２は通さな
い。
第４図はマツチングコイルを用いた場合の一例
である。第４図ではインダクタンスL1は振動子
１０の容量Ｃと共振回路を形成するから送信特性
の中心周波数0を振動子固有共振周波数より高く
することができる。本回路では受信側にもインダ
クタンスL2を挿入しており、従つて送信側の中
心周波数Tは2π／√1、受信側の中心周波数R
は2π／√2であり、L1＜L2とすることにより、
高周波側が特に減衰した反射波の高感度、かつ対
称性を保持させた受信が可能になる。
である。第４図ではインダクタンスL1は振動子
１０の容量Ｃと共振回路を形成するから送信特性
の中心周波数0を振動子固有共振周波数より高く
することができる。本回路では受信側にもインダ
クタンスL2を挿入しており、従つて送信側の中
心周波数Tは2π／√1、受信側の中心周波数R
は2π／√2であり、L1＜L2とすることにより、
高周波側が特に減衰した反射波の高感度、かつ対
称性を保持させた受信が可能になる。
第５図は厚みの異なる振動子を用いる例を示
す。この振動子は中央の円板状振動子１０ａとこ
れを囲む円環状の振動子１０ｂからなり、振動子
１０ｂの厚みは１０ａのそれより厚い。従つて中
心（共振）周波数は振動子１０ｂの方が低く、こ
れを受信用にそして１０ａは送信用に用いる。こ
の探触子では、反射波受信に際して振動子１０ａ
が休止状態であると受信音場の中央部が欠け、受
信特性が悪くなるので振動子１０ａに直列にイン
ダクタンスを挿入し（ローパスフイルタを入れ）
振動子１０ａの受信出力も利用する（１０ｂの出
力と合成する）とよい。共振周波数が異なる探触
子は第５図のような分割型の代りに積層型も利用
でき、形状、構造には種々のものが考えられる。
す。この振動子は中央の円板状振動子１０ａとこ
れを囲む円環状の振動子１０ｂからなり、振動子
１０ｂの厚みは１０ａのそれより厚い。従つて中
心（共振）周波数は振動子１０ｂの方が低く、こ
れを受信用にそして１０ａは送信用に用いる。こ
の探触子では、反射波受信に際して振動子１０ａ
が休止状態であると受信音場の中央部が欠け、受
信特性が悪くなるので振動子１０ａに直列にイン
ダクタンスを挿入し（ローパスフイルタを入れ）
振動子１０ａの受信出力も利用する（１０ｂの出
力と合成する）とよい。共振周波数が異なる探触
子は第５図のような分割型の代りに積層型も利用
でき、形状、構造には種々のものが考えられる。
反射波の高周波側減衰は勿論一定ではなく、対
象物内への超音波入射点から反射点までの距離な
どに応じて変る。従つて前記Δは精密には上記
距離に応じて変えるのがよい。第６図はかゝる実
施例を示す１６はクロツク源、１８は送信回路、
２０は切換スイツチ、２２は受信回路、L1，L2，
L3はローパスフイルタを構成するインダクタン
スであり、L1＜L2＜L3とする。このローパスフ
イルタは第３図のハイパスフイルタに相当するも
のでやはり送、受特性にΔなるずれを与える。
そしてL1〜L3の値は前記の如くであるからL1が
挿入されたときのΔ1，L2，L3が挿入されたとき
のΔ2，Δ3はΔ1＜Δ2＜Δ3である。
象物内への超音波入射点から反射点までの距離な
どに応じて変る。従つて前記Δは精密には上記
距離に応じて変えるのがよい。第６図はかゝる実
施例を示す１６はクロツク源、１８は送信回路、
２０は切換スイツチ、２２は受信回路、L1，L2，
L3はローパスフイルタを構成するインダクタン
スであり、L1＜L2＜L3とする。このローパスフ
イルタは第３図のハイパスフイルタに相当するも
のでやはり送、受特性にΔなるずれを与える。
そしてL1〜L3の値は前記の如くであるからL1が
挿入されたときのΔ1，L2，L3が挿入されたとき
のΔ2，Δ3はΔ1＜Δ2＜Δ3である。
送信回路１８はクロツク源１６からのクロツク
によりトリガされてインパルスを発生し、振動子
１０に加える。従つて超音波が発生し、その反射
波が振動子１０により受信される。スイツチ２０
は最初接点ａ側に閉じており、クロツク源１６か
らクロツクが入力する毎に接点ｂ，接点ｃ……と
順次切換わる。この態様を第７図に示す。従つて
反射点が近くて反射波が超音波発射後直ちに到来
すればΔ1だけ特性が低周波側へシフトされた受
信系で受信され、それより反射波到来が遅れるに
つれてΔ2，Δ3だけ特性が低周波側へシフトさ
れた受信系で受信され、こうして反射波到来時点
従つて反射波減衰態様に合つた受信特性での受信
が可能になる。Δを距離に応じて変更する方法
の実施例はこの一例に限らないことは勿論で、第
５図に示した方式を応用し、複数の厚みの異なる
振動子を備えた探触子を用い、受信時に順次切換
える方法等、種々考えられる。
によりトリガされてインパルスを発生し、振動子
１０に加える。従つて超音波が発生し、その反射
波が振動子１０により受信される。スイツチ２０
は最初接点ａ側に閉じており、クロツク源１６か
らクロツクが入力する毎に接点ｂ，接点ｃ……と
順次切換わる。この態様を第７図に示す。従つて
反射点が近くて反射波が超音波発射後直ちに到来
すればΔ1だけ特性が低周波側へシフトされた受
信系で受信され、それより反射波到来が遅れるに
つれてΔ2，Δ3だけ特性が低周波側へシフトさ
れた受信系で受信され、こうして反射波到来時点
従つて反射波減衰態様に合つた受信特性での受信
が可能になる。Δを距離に応じて変更する方法
の実施例はこの一例に限らないことは勿論で、第
５図に示した方式を応用し、複数の厚みの異なる
振動子を備えた探触子を用い、受信時に順次切換
える方法等、種々考えられる。
以上詳細に説明したように本発明では探触子を
含む送信回路および受信回路の周波数特性を、送
信波に対する反射波の中心周波数のずれに合わせ
てずらすようにしたので、受信感度ならびに受信
信号の分解能を高めることができ、受信信号を画
像にした場合鮮明、高解像度の像が得られる利用
がある。
含む送信回路および受信回路の周波数特性を、送
信波に対する反射波の中心周波数のずれに合わせ
てずらすようにしたので、受信感度ならびに受信
信号の分解能を高めることができ、受信信号を画
像にした場合鮮明、高解像度の像が得られる利用
がある。
第１図および第２図は超音波送、受信特性を示
し、第１図は従来例、第２図は本発明例である。
第３図〜第６図は本発明の実施例を示し、第３
図、第４図、第６図は電気回路図、第５図ａおよ
びｂは探触子の断面図および平面図である。第７
図〜第９図は動作説明用の波形図である。 図面で１０，１０ａ，１０ｂは超音波探触子、
t2，１４，１０，t0および２２，２０，L1〜L3，
１０は受信回路、t1，１２，１４，１０，t0およ
び１８，１０は送信回路である。
し、第１図は従来例、第２図は本発明例である。
第３図〜第６図は本発明の実施例を示し、第３
図、第４図、第６図は電気回路図、第５図ａおよ
びｂは探触子の断面図および平面図である。第７
図〜第９図は動作説明用の波形図である。 図面で１０，１０ａ，１０ｂは超音波探触子、
t2，１４，１０，t0および２２，２０，L1〜L3，
１０は受信回路、t1，１２，１４，１０，t0およ
び１８，１０は送信回路である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波探触子を含む受信回路の周波数特性
を、その中心周波数が、超音波探触子を含む送信
回路の周波数特性の中心周波数より低くなるよう
にして反射波の周波数特性にピーク位置を合せ
た、該受信回路および送信回路を備えることを特
徴とする超音波送受信装置。 ２ 超音波探触子を含む受信回路の周波数特性の
中心周波数が可変であり、超音波送信からの経過
時間に従つて低周波数側へシフトされるようにし
てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の超音波送受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56090618A JPS57204479A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Ultrasonic transmitting and receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56090618A JPS57204479A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Ultrasonic transmitting and receiving device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57204479A JPS57204479A (en) | 1982-12-15 |
| JPS6367149B2 true JPS6367149B2 (ja) | 1988-12-23 |
Family
ID=14003469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56090618A Granted JPS57204479A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Ultrasonic transmitting and receiving device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57204479A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01113031A (ja) * | 1987-10-27 | 1989-05-01 | Yokogawa Medical Syst Ltd | 超音波診断装置 |
| JP2002328120A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Hitachi Ltd | 超音波探触子および超音波探傷方法 |
| JP4319402B2 (ja) * | 2002-12-24 | 2009-08-26 | 有限会社ツツイ電子 | 超音波測長装置 |
| JP5332056B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2013-11-06 | 本多電子株式会社 | 超音波センサ |
| JP5332059B2 (ja) * | 2009-04-15 | 2013-11-06 | 本多電子株式会社 | 超音波送受波装置 |
| JP5552658B2 (ja) * | 2010-09-07 | 2014-07-16 | 国立大学法人 東京大学 | 超音波プローブ |
| JP6805630B2 (ja) * | 2016-08-24 | 2020-12-23 | セイコーエプソン株式会社 | 超音波デバイス、超音波モジュール、及び超音波測定装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4016750B1 (en) * | 1975-11-06 | 1994-04-05 | Stanford Research Inst | Ultrasonic imaging method and apparatus |
| JPS55122174A (en) * | 1979-03-14 | 1980-09-19 | Secom Co Ltd | Ultrasonic oscillator and ultrasonic sensor |
-
1981
- 1981-06-12 JP JP56090618A patent/JPS57204479A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57204479A (en) | 1982-12-15 |
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