NL8300909A

NL8300909A - Ultrasone inrichting.

Info

Publication number: NL8300909A
Application number: NL8300909A
Authority: NL
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co
Priority date: 1982-03-15
Filing date: 1983-03-14
Publication date: 1983-10-03
Also published as: NL184182B; DE3308637A1; JPS58157454A; JPH0121982B2; NL184182C; AU552513B2; US4487073A; AU1215983A; DE3308637C2

Description

-1- 23087/JF/ta S, ·-.

Korte aanduiding: Ultrasone inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een ultrasone inrichting voor ultrasone afbeelding. Praktische toepassingen van de uitvinding zijn voor 5 het niet destructief testen en voor het visualiseren van zachte weefsel- . structuur bij medische diagnose.

Het laterale scheidend vermogen van acoustische beelden hangt primair af van de breedte van de ultrasone bundel. In een bekende inrichting, die een opstelling van ringvormige transducenten bevat, worden de elementen ^ van de transducent op progressief verschillende tijdstippen bekrachtigd voor het opwekken van de gewenste vorm van de bundel.

Voor een verdere beschrijving van de stand van de techniek, zal reeds nu worden verwezen naar figuur 1 van de tekening, die een geometrische constructie toont, die nuttig is bij het berekenen van tijdsvertraging, die ^ is vereist voor het focusseren van de ultrasone energie van een opstelling van ringvormige transducenten op een bepaald punt in de apertuur van de opstelling.

Zoals getoond in fig. 1 bijvoorbeeld, wordt voor het focusseren op de brandpuntsafstand f op de as de tijdsvertraging Tp ep een bepaald punt 20 p dat op een afstand x van de as 1 van de opstelling ligt, gegeven door:

Tp = f/c£ [l+(rn/f)251/2- [l + (x/f)2]1/23 (1), waarin rR de buitenstraal is van de buitenste :n-de ring van de opstelling en c de snelheid van de ultrasone golf is.

Vergelijking (1) toont dat de tijdsvertraging continu varieert 25 als een functie van de afstand x tussen een bepaald punt P en de as 1.

In de praktijk is de opstelling van ringvormige transducenten voorzien van een bepaald eindig aantal discrete ringelementen en alle elementen hebben dezelfde breedte, zodat de tijdsvertraging, die wordt ingebracht door de vertragingslijnen omgekeerd varieert als een discontinue functie van de verder 30 gélegen asafstand en n0g steeds werkt voor het vergroten van de zijlus-amplituden.

Pogingen tot het verminderen van de wegverschillen tussen aangrenzende ringen door het verminderen van de breedte van de ringen en het vergroten van het aantal ringen hebben geresulteerd in bovenmatige 35 complexiteit en kosten voor een commercieel acceptabele inrichting.

Overeenkomstig is een doel van deze uitvinding te voorzien in % een nieuwe ultrasone inrichting voor ultrasone afbeelding, die de hierboven % opgemerkte problemen opheft en andere voordelen afleidt, door het onder- 8300909 ________ _

£' S

-2- 23087/JF/ts drukken van de zijlusamplituden in een bundelprofiel, dat wórdt opgewekt door een vlakke ringvormige transducentenopstelling.

De uitvinding voorziet hiertoe in een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, die het kenmerk heeft, dat deze is voorzien van 5 een opstelling, die een as bepaalt en een aantal vlakke ringvormige trans-ducent-elementen bevat, die in concentrisch verband zijn ingericht en in een gemeenschappelijk vlak voor het zenden van ultrasone geluidsgolven naar een voorwerp in een medium en voor het ontvangen van ultrasone geluidsgolven, die daardoor worden gereflecteerd, waarbij elk van de transducent-10 elementen hetzelfde oppervlak heeft, een pulsopwekkingsorgaan voor het toevoeren van hoogfrequente elektrische pulsen naar de transducent-elementen van de opstelling, een stuurorgaan voor het opeenvolgend bekrachtigen van de transducenfe-elementen teneinde een brandpunt met een maximale brand-intensiteit te scheppen op een bepaald punt in een vooraf bepaald gebied 15 van het medium door het variëren van een relatieve tijdsvertraging van de pulsen die naar de transducenfe-elementen worden toegevoerd met de grootte van de afstand van elke tranducent tot de as van de opstelling, een '•orgaan voor het optellen van het aantal ontvangen ultrasone signalen van de opstelling en een orgaan voor het weergeven van de gesommeerde signalen.

20 Opdat de uitvinding gemakkelijker zal worden begrepen, zal deze , slechts als voorbeeld,worden beschreven met betrekking tot de bijbehorende tekening, waarin: fig. 1 een geometrische constructie is, die nuttig is voor het berekenen van de tijdsvertraging, die is vereist voor het focusseren van 25 de ultrasone energie van een opstelling van ringvormige transducenten op een bepaald punt in de apertuur van de opstelling ; fig. 2 een functioneel blokschema is van een ultrasone inrichting, die is voorzien van de opstelling van soaxiale ringvormige transducenten en de onderhavige uitvinding belichaamt; 30 fig. 3 een bovenaanzicht van een uitvoeringsvorm van de coaxiale ringsvormige transducentenopstelling van fig. 2 is; fig. 4 een grafiek is, die de geluidsdruk toont als een functie van de afstand over de bundel, bereikt met de ringvormige transducentenopstelling van de uitvinding in vergelijking met de ringvormige transducenten-35 opstelling, die is vervaardigd volgens de stand van de techniek; fig. 5 een grafiek is, die de relatieve fout toont, tussen exacte * oplossing en benaderde oplossing van de ringvormige transducent als een % functie van de verhouding tussen de brandpuntsafstand en de exacte oplossing; 8300909 -3- 23087/JF/ts Λ -4 fig. 6 een vooraanzicht van een opstelling van coaxiale ringvormige transducenten in een alternatieve uitvoeringsvorm van de opstelling van fig. 3 is; fig. 7 een schema is, dat de omtrek van de door de ringvormige 5 transducentenopstelling volgens de onderhavige uitvinding opgewekte bundels toont; en fig. 8 een grafiek is, die de fout toont van de tijdsvertraging als een functie van de brandpuntsafstand, bereikt met de ringvormige transducentenopstelling in overeenstemming met de onderhavige uitvinding in ver-10 gelijking met de gebruikelijke ringvormige transducentenopstelling.

Verwijzend nu naar de tekening, waarin overeenkomstige verwijzings-cijfers identieke of overeenkomstige delen in de verscheidene figuren aangeven, en in het bijzonder naar de figuren 2 en 3 ervan, is de inrichting 10 voorzien van een vlakke opstelling 12 van ringvormige transducenten 15 14, die in een gemeenschappelijk vlak rond de gemeenschappelijk as 16 van de opstelling 12 zijn ingericht. De transducenten 14 kunnen zijn vervaardigd van een piëzo-elektrisch materiaal, zoals een lood-zirconaat-titanaat, met elektroden (niet getoond)die op een conventionele wijze aan het materiaal zijn bevestigd.De zend- en ontvangkanalen I8a-18g zijn elk voorzien van een respectieve 20 niveau- en tempeerschakeling 20 onder de besturing van ueen meesterstuur-orgaan 22 voor het bepalen van het niveau en de tempering van een zendpuls, die wordt opgewekt door een respectief zendpulsorgaan 24 en die wordt toegevoerd naar een respectief transducentelement.

Er is voorzien in een aantal ontvangkanalen voor het verwerken 25 van de ontvangen elektrische echo-signalen, waarbij elk is voorzien van een voorversterker 26 voor het beschermen van de gevoelige voorversterker-ingangen tegen de hoge zendspanning en het verminderen van het grote dynamische acoustische bereik naar een kleiner bereik, dat een kathodestraal- j buis weergeefinrichting aankan. Het versterkte echosignaal wordt vervol-30 gens geleid naar respectieve vertragingsschakelingen 28a-28g, die zijn voorzien van een geassocieerde vertragingskeuzeschakelaar (niet getoond) die onder de besturing van het meesterstuurorgaan 22 het vertragingselement of de vertragingselementen kiest voor het focusseren van het echosignaal in de vertragingskanalen. Het meesterstuurorgaan 22 kan verscheidene vormen 35 aannemen en kan een bedrade logische schakeling zijn, maar is bij voorkeur een geschikt geprogrammeerde minicomputer of microcomputer. In werking wor-\ den transducentbekrachtigingspulsen opgewekt in tijdsequentie voor het Ά focusseren van de opgewekte ultra-geluidbundel. De ontvangen echosignalen 8300909 __ __ F <* -4- 23087/JF/ts worden in de tijd vertraagd met verschillende vooraf gekozen hoeveelheden in de ontvangkanalen. De vertraagde echosignalen worden geleid naar een sommeerversterker 30 en daardoor gesommeerd. De sommeerversterker-uitgangs-signalen worden toegevoerd naar weergeefinrichting 32.

5 In overeenstemming met de uitvinding bezit de opstelling 12 N-co- axiale ringvormige geluidstransducenten 14, die in een vlak zijn gepositioneerd, waarbij de respectieve buitenstralen r1—r^ van de respectieve N-transducenten voldoen aan da volgende vergelijking : = (i/N)1/2rr (2) 10 Teneinde de opstelling 12 te focusseren op een afstand f op de opstellingsas 16, wordt de tijdsvertraging t^ verschaft aan de i-de trans-ducent 14 van de opstelling 12 gegeven door: t. = f/cljl + (Vf)2J + (xi/f2J1/2^ (3) xi = {(1-1/2)1/^7¾ , (A) 15 waarinίΧ^ = afstand van het midden van de opstelling; en c = snelheid van geluid dat zich voortplant door het medium.

Het voordeel van het gebruik van de opstelling, die voldoet aan de voorwaarden, die worden gegeven door de vergelijking (2), (3) en (4) is het gevolg van de onderdrukking van de zijlus, die het zenden of de ont-2o vangst van de ultra-geluidbundel in de richtingen anders dan de richting van de hoofdbundel aangeeft, door het minimaliseren van de fout van de vertragingstijd in de afzonderlijke ringvormige transducent 14 en gelijkmaking van de fouten van de vertragingstijd tussen naburige ringvormige transdu-centen.

25 ’ Laten we nu de werkwijze van het inbrengen van de voorwaarden voor een opstelling die is voorzien van een coaxiale ringvormige geluidstransducenten onderzoeken. De tijdsvertraging t^ voor de i-de ringvormige transducent 14 van de opstelling 12 voor het focusseren van de ultra-geluid-bundels, die worden opgewekt op een afstand f van de opstellingsas, wordt 30 gegeven door de vergelijking (3).

In fig. 3 is de fout van de vertragingstijd in de i-de ringvormige transducent 14 beschouwd.

De fout van de vertragingstijd is: ri e. * f |t.-txl . 2uxdx 35 * Jri-1 1 = iïf 3/3c[{l+(x/f )2}1^21 (2x2-3ri-j>2-3ri^)/f^ 83 0 0 9 0 9 -4)+2l1+(ri_1/f)2)3^2+2l1+(ri/f>2>3^23 (S) -5- 23087/JF/ts * 'i «

De afgeleide de^/dx kan worden verkregen door het impliciet differentiëren van vergelijking (5) en wanneer we de^/dx = 0 stellen, dan vinden we dat: xi(min) = l(r1_12-tr12)/2}1/2 5 en de minimale fout e^imin) van de vertragingstijd wordt dan ge geven door: e^(min) -.»f2/3cC2U+(ri.l/f)2}3/2+2{l+(ri/£)2)3/2 'O -4{l+iri.12+ri2}/2£2>3/2] (7)

Teneinde de fout e^ van de vertragingstijd in het i-de ringvormige transducentelement 14 te minimaliseren, dient dus de ringvormige transdu-cent te worden bekrachtigd door een puls, die in de tijd is vertraagd van 15 de hoofdtrekkerpuls, waarvan de vertragingstijd wordt bepaald door het substitueren van het resultaat x (min) gegeven door vergelijking (6) in vergelijking (3).

We kunnen nu de buitenstralen ^ van de respectieve i-de ringvormige transducent 14 bepalen onder beschouwing van de volgende term: 20 ei-l(min) * e^(min) (8)

De bovenstaande uitdrukking vertegenwoordigt, dat de minimale fout ei(min) van de vertragingstijd in alle ringvormige transducenten van de opstelling gelijk is.

Dan kan in het geval van het gebruik van de benadering 25 {l+(r./f)^}1^ l+(r^/f}2/2 de vergelijking (6) worden herschreven als: et * w/4cf3{2x4-2(ri_12+ri2)x2+ri-;L4+ri4} (9) waarbij de buitenstralen r^ van de i-de ringvormige transducent 30 i4 voldoet aan f » r^ voor alle f die praktisch worden beschouwd.

Door het nu impliciet differentiëren van vergelijking (9) en verder de^/dx = 0 te stellen, verkrijgen we de minimale fout als: ei(min) = */8cf ^r.^2-^2)2 (10) 35 De door vergelijking (8) gegeven term’ beschouwend verkrijgen we uiteindelijk de afgeleide van vergelijking (10). De afgeleide ervan is : a 9 . 2 2 , 3. 2 2.2 x/8cf3(ri^12-ri ) = */8cf (r± -ri+1 >

2-ir 2+r V/2 UD

= (ri-l +ri+l 1 8300909 --- --—-* i ·ν -6- 23087/JF/ts

Dan wordt vergelijking (11) vergelijking (2) voor de buitenstralen r^ van de buitenste ringvormige transducent 14N.

Door het substitueren van vergelijking (2) in vergelijking (6) en vergelijking (10), krijgen we: 5 ’ e^(min) = ir/8cf3N2.rN4 (12) (min) * (1-1/2)/1¾)1^2^ (13)

De door vergelijking (11) gegeven betrekking is weergegeven in fig. 3, waarbij de oppervlakte van de ringvormige transducenten 14 die 10 de opstelling 12 vormen gelijk 1S . In fig. 3 wordt de vertragingstijd t^ voor de i-de ringvormige transducent 14 gestuurd door het meester-stuurorgaan 22 en gegeven door vergelijking (3), waarbij x^ is vervangen door x^min) gegeven door vergelijking (13).

Fig. 4 -toont de vergelijking van bundelprofielen met de ringvor-15 mige transducentenopstelling met gelijke oppervlakten volgens de uitvinding en de ringvormige transducentenopstelling met gelijke breedten volgens de stand van de techniek. Hij wordt duidelijk gezien dat het bundelprofiel voor de ringvormige transducent volgens de uitvinding, zoals aangpgeven met I een beduidend betere karakteristiek in het afstandsbereik van onge-20 veer 7 mm tot en met 16 mm heeft, dan de karakteristieken van de stand van de techniek ringvormige transducent, die als II is aangegeven. In overeenstemming met de uitvinding is de energie in de zijlus veel lager dan die in de hoofdlus.

Tabel 1 toont de aangenomen conditie voor de ringvormige trans-25 ducenten II en II, waarvan de bundelkarakteristieken schematisch in fig.

4 zijn getoond. De oppervlakte van alle ringvormige transducenten in de opstelling I is >50,24 mm^.

TABEL 1.

TransQucentenopstelllng I TranaducenteT^pstelling II

30_Radiale breedte Buitenstralen Radiale breedte Buitenstralen

Element 1 ^>0 *,0 1,8 1,8 2 1,7 5,7 1,8 3,6 3 1,3 7,0 1,8 5,4 4 1,1 8,1 1,8 7,2 35_5_0^9_9^_}_£_9_

Het 'schema van fig. 5 toont de uitzettingen van-de relatievp fout tussen de exacte oplossing r^ en benaderde oplossing r^ gegeven door vergelijking (2) voor de buitenstralen van de i-de transducent als een functie van de verhouding f/r ,> brandpuntsafstand f gedeeld door de exacte 8300909 Φ Ί -7- 23087/JF/ts straal r . De straal r. gegeven door vergelijking (2) onder gebruikmaking

cl X

van de benadering is qua nauwkeurigheid gelijk binnen 1 % van de resultaten, opgelost met de vergelijking van de zesde graad met betrekking tot r exact in het bereik f/r > 3, zoals te zien in fig. 5. a a 5 Verwijzend nu naar fig. 6 is er een ringvormige transducentenopstel- ling 12A getoond, die een alternatieve uitvoeringsvorm van de opstelling 12 van dé figuren 2 en 3 is. De opstelling 12A is voorzien van een binnengebied 34 en een buitengebied 36. In het binnnengebied 34 zijn de vier rigvormige transducenten 141-144 ingericht in een gemeenschappelijk vlak 10 rond een gemeenschappelijk as 16 en hebben hetzelfde oppervlak A34 en in het buitengebied 36 zijn de vier ringvormige transducenten 145-148 ingericht in het gemeenschappelijk vlak rond de gemeenschappelijk as 16 en hebben hetzelfde oppervlak A36, dat groter is dan dat. in het gebied 34.

Het gebied 34 en gebied 36 worden selectief bekrachtigd voor het verande-15 ren van de relatieve apertuur van de opstelling 12, zodat het brandbereik progressief wordt veranderd.

Het is mogelijk het doel te verwezenlijken de bundelgrootte te optimaliseren in zowel het nabije veld als het veraf veld in Het ultrasone overgangsbereik .· door het sturen van de effectieve apertuur van de 20 opstelling als een functie van de afstand van het medium.

In een ultrasone afbeeldinrichting die wordt gebruikt voor het afbeelden van’ het medium, kunnen reflecterende voorwerpen of in het nabije veld-of in het veraf-veldgebied zijn. Wanneer in het medium in het nabije veld wordt gekeken, worden de ringvormige transducenten 145-148 van het j 25 gebied 36 van opstelling 12 bekrachtigd. Op grote afstand wordt de totale opstelling 12 benut voor het verkrijgen van de kleinst mogelijke bundelgrootte teneinde het beste laterale scheidend vermogen te verkrijgen.

Fig. 7 toont de omtrekslijnan van de bundel, die wordt opgewekt door de

— -*F

ringvormige transducentopstelling 12A. 'Dg bundel 38 in het nabije veld 30 van de kleinste actieve opstelling* is kleiner dan de bundel 40 voor de volledige opstelling. Het nabije veld van de kleine opstelling is opmerkelijk korter dan dat van de grote opstelling en de verre veldbundel is overeenkomstig groter, De ringvormige transducentelementen in de opstelling worden dus opeenvolgend verbonden voor het opwekken van de kleinst raoge-35 lijke bundelgrootte voor de bepaalde afstand, die wordt waargenomen.

Voor illustratieve doeleinden bij het toelichten van de werking van de alternatieve uitvoeringsvorm wordt aangenomen dat de minimale breedte van de ringvormige transducent, die is ingericht in elk van de 8300909 ________· — -8- 23087/JF/ts gebieden constant is. Onder deze aanneming wordt de . minimale breedte Wmin van de ringvormige transducent in het buitenste gebied gegeven door: ^min s r(buit.)m"r(buit.)m-1.

Wanneer buitenste® de buitenstraal van de buitenste ringvormige ^ transducent,dan; m(buit.)= (rbuitenste} 7£w . (2r. . -W . )? (15) ..... ( min buitenste min 1 = afronding op het diehtstbyliggende gehele getal.

Dan is de straal rbuit voor de i-de ringvormige transducent van het buitengebied: 10 * i/2 r(buit.)i “ ri/ra(buit.)l r(buitenste) en verder wordt aangenomen dat de fout e^ van de vertragingstijd in elk gebied, zodat het minimum van de fout e^(min) wordt gegeven door: 15 ei(min) ~ ( ï/8cf5Uit. )m2(buit.) * ^(buitenste) ^ waarin ^min = de dichtstbijzijnde brandpuntsafstand, gefo- cusseerd door de totale opstelling onder besturing van het meesterstuur- orgaan 32; f(buit )raax = de verste brandpuntsafstand, gefocusseerd door de * 2Q totale opstelling onder besturing van het meesterstuurorgaan 22; en f(buit.! voldoet aan < f(buit.) 1 f (buit.) max.

Eveneens verwijzend naar het schema van fig. 7 en onder verwij- . zing naar het geval van het buitengebied van de opstelling 12A, wordt de focussering op het respectieve brandpunt f2 (f(b;j_n **(buit )min^ 2^ · volbracht, zoals hierboven aangegeven door het herbekrachtigen van het buitengebied van de opstelling 12 voor het veranderen van de effectieve apertuur van de opstelling en het geschikt veranderen van de tijdsvertraging, die wordt ingébracht door het meesterstuurorgaan 22.

De straal r^n voor de i-de ringvormige transducent voor 3Q het binnengebied van de opstelling 12A wordt gegeven door: r(bin.)i 3 ^i//ir(bin.) ^ r(bin.), waarin r^n j = de grootste straal van de ringvormige transducent van het binnengebied.

m(bin.) 'W^iW^bin.-'U 1 (18> 35 = afgerond op het dichtstbij liggende gehele getal.

Wanneer het aantal ringvormige transducenten, waarvan de stralen kleiner zijn dan r, . in het buitengebied m is, worden de stralen van u bxnu c de respectieve m(buib j-de tot en met m^u^t j-in, + m^n j-de gegeven 8300909 -9- 23087/JF/ts door vergelijking (18).

Elk van de gebieden van de opstelling 12A voorziet in een focus-sering van de ultra-geluidbundel van elk van de gebieden op de respectieve brandpunten 42-48 op de opstellingsas 16, getoond in fig. 7, door het 5 gebruik van de vertragingsschakelingen.

Daarna wordt de vertragingstijd 11^ verschaft aan de i-de ringvormige transducent, waarvan dé straal r. voldoet aan r,, . ,< r.< r .

ö ï (bin.)— ï buitenste gegeven door : V 1/2 ί19> 10 - i1 + ‘vwt.)1'! 1 waarin: V ^(l-1/2)/%uitjrWnSte <201 .JU Wanneer in het algemeen J het getal is van progressief veranderen van de effectieve apertuur van de opstelling, wordt de vertragingstijd t^, verschaft door de i-de ringvormige transducent, waarvan de straal r. voldoet aan r^ r.< r^<_ : gegeven door: ..

V f(buit.)/0 1/2 - i1+(Vf(bult.))2i 1/2 ,2°’ waarin: (1) r d = de grootste straal van de ringvormige transducent in de j-de effectieve apertuur»veranderd; r(j+l)= £e grootste straal van de ringvormige transducent in de {j+1)-de effectieve apertuur 25 · x± s ((i-1/2)/m(J) ] 1/2r(j) (22) j aangezien: mU)_ (r^)2/ ^Wmin(2r^- Wmin)| = afgerond op het dichtstbijliggende gehele getal.

Alternatief worden de transducenten 141-144 van het gebied 34 bekrach-tigd met afzonderlijke waarden van vertragingstijd voor het focusseren van een ultra-geluidsbundel, die zich voortplant vanaf de kleine effectieve apertuur rond het dichtbij liggende brandpunt 48, getoond in fig. 7.

De vertragingstijd t. voor de i-de ringvormige transducent die voldoet aan r^+^< r. <_ r^ wordt dus gegeven door: 35 -HVf<bin.)> 1 (23)

Op dezelfde manier wordt wanneer K het getal van het progressief veranderen van de effectieve apertuur van de opstelling is, de tijdver- traging t^, verschaft door de i-de ringvormige transducent, van de straal 8300909 -10- 23087/JF/ts 9 r\ voldoet aan ^ , gegeven door: V 1/2. <»> 5 waarin: (k) r = de grootste straal van de ringvormige transducent in de k-de effectieve apertuur,veranderd r'K + ' = de grootste straal van de ringvormige transducent in de k+1-de effectieve apertuurf 10 Xi =£(i-1/2)/m(k)j1/2r(k) (25) aangezien: m(k) _ (r(kV/{w . (2r(k)- Wmin)] 1 mm u = afgerond op het dichtstbij liggende gehele getal.

Een volgens de uitvinding vervaardigde ringvormige transducent-15 opstelling is getoond in fig. 6 en 7.

De straalwaarden overeenkomend met het voorbeeld gegeven in de figuren 6-7 worden geïdentificeerd in de volgende tabel B.

Tabel B.

20 element buitenstraal 148 12 147 10,95 146 9,8 25 ' 145 8,49 144 6,9 143 5,98 142 4,88 j;_141_3/45_ 30 Bijvoorbeeld wordt aangenomen, dat het binnengebied 34 dat de ringvormige transducenten 141-144 bevat wordt bekrachtigd voor afstanden in het bereik van 0 tot en met 80 mm en het binnengebied 34 en het buitengebied 36 worden bekrachtigd voor afstanden in het bereik van 80 tot 180 mm met de dynamische focussering voor het veranderen van de brandstippen langs 35 de as van de opstelling.

Het schema van fig. 8 toont de uitzettingen van de fout van de vertragingstijd als een functie van de brandpuntsafstand. In fig. 8 wordt de fout van de vertragingstijd voor de transducentopstelling met verandering van de effectieve apertuur van de opstelling bij het dynamische focusseren, 8300909 -11- 23087/JF/ts zoals aangegeven met III meer onderdrukt dan die van de conventionele transducentenopstelling met een aantal ringvormige transducentelementen met dezelfde breedte, aangegeven als IV.

Het is duidelijk, dat talrijke modificaties en variaties van de 5 onderhavige uitvinding mogelijk zijn in het licht van het hierboven beschee-vene. Het dient derhalve te worden begrepen dat binnen de strekking van de aangehechte conclusies de uitvinding anders in de praktijk kan worden gebracht dan specifiek hierin beschreven.

i 8300909

Claims

1. Ultrasone inrichting voor ultrasone afbeelding, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een opstelling, die een as bepaalt en een aantal 5 vlakke ringvormige transducent-elementen bevat, die in concentrisch verband zijn ingericht en in een gemeenschappelijk vlak voor het zenden van ultrasone geluidsgolven naar een voorwerp in een medium en voor het ontvangen van ultrasone geluidsgolven, die daardoor wordt gereflecteerd, waarbij elk van de transducent-elementen hetzelfde oppervlak heeft, een pulsopwekkings-10 orgaan voor het toevoeren van hoogfrequente elektrische pulsen naar de transducentelementen van de opstelling, een stuurorgaan voor het opeenvolgend bekrachtigen van de transducentelementen teneinde een brandpunt met een maximale brandintensiteit te scheppen op een bepaald punt in een vooraf bepaald gebied van het medium door het variëren van een relatieve tijds-15 vertraging van de pulsen die naar de transducent-elementalworden toegevoerd met de grootte van de afstand van elke transducent tot de as van de opstelling, een orgaan voor het optellen van het aantal ontvangen ultrasone signalen van de opstelling en een orgaan voor het weergeven van de gesommeerde signalen. 20

2, Ultrasone inrichting voor ultrasone afbeelding volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de straal van het i-de transducent-element wordt gegeven in overeenstemming met de betrekking: = <i/»)1/2r waarin N het aantal coaxiale ringvormige transducent-elementen en r^ de 25 buitenstraal van het buitenste ringvormige transducent-element is.

3. Ultrasone inrichting voor ultrasone afbeelding volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de relatieve tijdsvertraging T van het i-de ringvormige transducent-element wordt bepaald door de betrekkingen: Ti = f/cL\i+ 1/2- $1 + u^/f)2\W2l 30 \ - f(i = 1/2) 1/N }1/2rN, waarin N het aantal coaxiale ringvormige transducent-elementen, r^ de buitenstraal van het buitenste ringvormige transducent-element, f de brahd-puntsafstand langs de as van de opstelling en c de snelheid van de ultrasone gëbidsgolf is. 35

4, Ultrasone inrichting voor ultrasone afbeelding, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een opstelling, die een as bepaalt en een aantal vlakke ringvormige transducent-elementen bevat, die in concentrisch verband zijn ingericht en in een gemeenschappelijk vlak voor het zenden van 8300909 -13- !23087/JF/ts V . ultrasone geluidsgolven naar een voorwerp in een medium en voor het ontvangen van daardoor gereflecteerde ultrasone geluidsgolven, welke transducent-i elementen zijn gesegmenteerd in ten minste twee afzonderlijke gedeelten, waarvan elk is voorzien van een stel ringvormige transducenten, die het-5 zelfde oppervlak hebben, een pulsopwekkingsorgaan voor het toevoeren van hoogfrequente elektrische pulsen naar de transducent-eleraenten van de opstelling, een stuurorgaan voor het opeenvolgend bekrachtigén van de transducent-elementen teneinde een brandpunt van maximale brandintensiteit te scheppen opjj een bepaald punt in een vooraf bepaald gebied van de·· substantie door 10 het variëren van een relatieve tijdsvertraging van toevoering van de pulsen naar respectieve transducent-elementen met de grootte van de afstand van elk transducent-element tot de as van de opstelling, een orgaan voor het optellen van het aantal ontvangen ultrasone signalen van de opstelling en een orgaan voor het weergeven van de gesommeerde signalen.

5. Ultrasone inrichting voor ultrasone afbeelding volgens conclusie « 4, met het kenmerk, dat de straal van het i-de transducent-element in elk van de gedeelten van de opstelling wordt gegeven in overeenstemming met de betrekking: 1/2 r± = (i/M) 7 rL, 20 waarin M het respectieve aantal coaxiale ringvormige transducent-element in elk gedeelte en f* de respectieve grootste buitenstraal van de ringvormige transducent-element in eik gedeelte is.

6. Ultrasone inrichting voor ultrasone afbeelding volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de relatieve tijdsvertraging T van het i-de ring-25 vormige transducent-element is bepaald door de betrekkingen: Ti = F/c + (rL/F)2 J1/2 - (1 + (Xi/F)2} 1/21 Xi = f (*—1/2) 1/M^/?rT waarin M het respectieve aantal coaxiale ringvormige transducent-elementen in elk gedeelte ,rT de respectieve grootste buitenradius van het ringvormige transducent- Jj element in elk gedeelte,F de brandpuntsafstand op de brandstip langs de as van de opstelling gevormd door elk stel ringvormige transducent-elementen en c de snelheid van de ultrasone geluidsgolf is. % ^ Eindhoven, maart 1983. \ 8300909