FR2810742A1 - Appareil ultrasonore et procede de detection d'objets a balayage electronique - Google Patents
Appareil ultrasonore et procede de detection d'objets a balayage electronique Download PDFInfo
- Publication number
- FR2810742A1 FR2810742A1 FR0105641A FR0105641A FR2810742A1 FR 2810742 A1 FR2810742 A1 FR 2810742A1 FR 0105641 A FR0105641 A FR 0105641A FR 0105641 A FR0105641 A FR 0105641A FR 2810742 A1 FR2810742 A1 FR 2810742A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- signals
- transmission
- waves
- ultrasonic
- detecting
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 77
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 17
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 8
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 6
- 244000089409 Erythrina poeppigiana Species 0.000 description 5
- 235000009776 Rathbunia alamosensis Nutrition 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 241000238876 Acari Species 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
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
- G01S7/52046—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver
- G01S7/52047—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver for elimination of side lobes or of grating lobes; for increasing resolving power
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
L'invention concerne un appareil ultrasonore de détection.Elle se rapporte à un appareil qui comprend un dispositif (2) générateur de signaux de réglage de phase ayant une même fréquence, un dispositif (3) de transmission d'ondes ultrasonores constitué de plusieurs arrangements ayant des éléments de transmission disposés avec un intervalle constant, un dispositif (4) de réception d'ondes ultrasonores, et un dispositif (5) de détection d'objets destiné à détecter une position d'un objet d'après un signal d'image principale transmis par le dispositif de réception d'ondes ultrasonores, et à détecter l'existence d'une image latérale d'après le signal d'image latérale.Application à la détection de la position et de la distance d'objets.
Description
La présente invention concerne un appareil ultrasonore de détection
d'objets à balayage électronique, destiné à détecter un objet existant dans l'espace par des ondes
ultrasonores, et, plus précisément, elle concerne un appa-
reil ultrasonore de détection d'objets à balayage électronique qui permet d'éviter une erreur de détection due
à un faisceau latéral.
Il existe un capteur connu à arrangement ultrasonore
tel que représenté sur la figure 1 (demande mise à l'inspec-
tion publique de brevet japonais n 10-224 880) et un procédé de pilotage d'oscillateur d'arrangement en phase tel que représenté sur les figures 2A à 2C (demande mise à
l'inspection publique de brevet japonais n 59-34 176).
D'abord, le capteur ultrasonore 101, sous forme d'un arrangement représenté sur la figure 1, comprend des guides
d'onde tubulaires 103 destinés à guider des ondes ultra-
sonores, et des oscillateurs ultrasonores 105 montés à une première partie d'extrémité 107 des guides d'onde 103a, 103b et 103c pour l'émission d'ondes ultrasonores vers l'autre partie d'extrémité 109 des guides d'onde 103a, 103b et 103c; ces guides d'onde 103a, 103b et 103c munis de l'oscillateur ultrasonore 105 sont disposés dans plusieurs ensembles. Ensuite, la forme de l'autre partie d'extrémité 109 de chaque guide d'onde 103a, 103b et 103c est rendue
pratiquement rectangulaire, et les autres parties d'extré-
mité 109 des guides d'onde 103a, 103b et 103c sont disposées suivant une rangée d'une manière telle que les premières parties d'extrémité 107 des guides d'onde adjacents, pour chaque guide d'onde 103a, 103b et 103c, s'étendent dans des
directions différentes les unes des autres.
En outre, l'intervalle d'alignement, aux autres parties d'extrémité 109 des guides d'onde 103a, 103b et 103c, est réglé afin qu'il ne dépasse pas la demi-longueur d'onde des
ondes ultrasonores créées par l'oscillateur ultrasonore 103.
Comme décrit précédemment, le capteur 101 à arrangement ultrasonore représenté sur la figure 1 a une construction telle que l'intervalle d'alignement d aux autres parties d'extrémité 109 des guides d'onde, par lesquelles les ondes ultrasonores sont émises, est réglé à une valeur inférieure à la demi-longueur d'onde des ondes ultrasonores afin qu'il
ne se forme pas de pôle auxiliaire (faisceau latéral).
Par ailleurs, avec le procédé de pilotage par un oscillateur d'un arrangement en phase tel qu'indiqué sur les figures 2A à 2C, les éléments ultrasonores de détection TD,-TD, (dans ce cas, n = 12) sont placés suivant une droite avec un pas d tel que représenté sur la figure 2A et, au moment de la réception de l'onde, celle-ci est reçue par six éléments qui alternent parmi les douze éléments (TD1, TD3, TD5, TD7, TD9, TD11 avec un pas égal à 2d) comme représenté sur la figure 2C. Dans ce cas, un lobe latéral de réseau apparaît dans les directions Ox et -0x (non représentée) par rapport au faisceau principal, et un déphasage correspondant à une longueur d'onde exactement se produit entre les éléments adjacents dans cette direction. La directivité de la sensibilité à ce moment est telle qu'indiquée par la
figure 3B.
D'autre part, au moment de l'émission d'une onde telle qu'indiquée sur la figure 2B, une onde acoustique est émise par les six éléments centraux (TD4 à TD9 avec un pas d). Dans les directions Ox et -O0 (non représenté), un déphasage d'une demi-longueur l'onde se produit entre les éléments adjacents, si bien que ces éléments se compensent en donnant une intensité minimale, et la directivité au moment de
l'émission de l'onde est telle qu'indiquée par la figure 3A.
Si le moment de l'émission de l'onde et le moment de
la réception de l'onde sont confondus, la directivité obte-
nue par synthèse des directivités de transmission et de réception devient la directivité indiquée sur la figure 3C, qui représente une directivité qui devient telle que le lobe
latéral de réseau est supprimé.
Cependant, avec le capteur 101 à arrangement ultra-
sonore décrit précédemment, l'intervalle des sources acous-
tiques constituant l'arrangement ne dépasse pas la demi-
longueur d'onde, afin que l'apparition du faisceau latéral soit pratiquement supprimée. Comme le diamètre de l'oscillateur ultrasonore 105 est en réalité supérieur à la demi-longueur d'onde, l'intervalle des sources acoustiques
ne doit pas dépasser la demi-longueur d'onde, par prolon-
gement du guide d'onde depuis l'élément. En conséquence, la section du capteur augmente d'une manière qui n'est pas commode en pratique. En outre, avec le procédé de pilotage d'oscillateur d'un arrangement en phase tel que représenté sur les figures 2A à 2C, la sensibilité est limitée essentiellement à la seule direction du faisceau principal, car la directivité de l'arrangement de transmission et celle de l'arrangement de réception sont différentes. Cependant, dans ce cas, il faut un circuit de structure compliquée à la fois pour le circuit de réglage de phase du signal transmis à l'arrangement de transmission et pour le circuit de traitement des signaux de
détection dans l'arrangement de réception.
L'invention a été réalisée compte tenu de la situation qui précède, et elle a pour objet la mise à disposition d'un appareil ultrasonore de détection d'objets à balayage électronique, et un procédé le mettant en oeuvre, permettant d'éviter une détection erronée due à un faisceau latéral, et de réduire la dimension de la section du capteur sans que la structure du circuit d'une section de réception soit compliquée. L'invention concerne, comme appareil permettant d'atteindre l'objet précité, un appareil ultrasonore de
détection d'objets à balayage électronique destiné à détec-
ter la position d'un objet par émission d'ondes ultra-
sonores, qui comprend un dispositif générateur de signaux de réglage de phase ayant une même fréquence de transmission, un dispositif de transmission d'ondes ultrasonores constitué
de plusieurs arrangements de transmission d'ondes ultra-
sonores en fonction des signaux de réglage de phase créés par le dispositif générateur de signaux de réglage de phase, les arrangements ayant plusieurs éléments de transmission disposés avec un intervalle constant entre les éléments, l'intervalle entre les éléments étant différent dans chaque arrangement, un dispositif de réception d'ondes ultrasonores destiné à recevoir les ondes réfléchies par un objet à partir des ondes ultrasonores transmises par le dispositif de transmission d'ondes ultrasonores à l'aide d'éléments de réception, en nombre égal au nombre d'arrangements, de détermination du fait qu'un signal incorporé à toutes les ondes réfléchies constitue une image principale pour la
transmission de cette manière d'un signal d'image princi-
pale, et de détermination du fait que les autres signaux sont des images latérales afin qu'un signal d'image latérale soit transmis, et un dispositif de détection d'objets destiné à détecter une position d'un objet d'après le signal d'image principale transmis par le dispositif de réception d'ondes ultrasonores, et à détecter l'existence d'une image
latérale d'après le signal d'image latérale.
Dans cet appareil, une image principale et une image latérale peuvent être reconnues séparément, si bien qu'il
est possible d'éviter une détection erronée d'un objet.
L'invention concerne aussi un appareil dans lequel le dispositif de réception d'ondes ultrasonores comporte un dispositif opérateur logique destiné à transformer les ondes réfléchies en signaux pulsés, puis à calculer collectivement
les signaux pulsés.
L'invention concerne aussi un appareil dans lequel le dispositif de réception d'ondes ultrasonores a un dispositif opérateur logique destiné à transformer les ondes réfléchies en signaux pulsés, puis à détecter les signaux dont le temps compris entre la transmission et la réception est le même que celui d'une impulsion d'image principale, parmi les
signaux pulsés.
L'invention concerne aussi un appareil dans lequel le dispositif de réception d'ondes ultrasonores comporte un dispositif opérateur logique destiné à transformer les ondes réfléchies en signaux pulsés, puis à détecter les signaux dont les temps compris entre la transmission et la réception sont différents, comme impulsions d'image latérale, parmi
les signaux pulsés.
Dans cet appareil, après que les ondes réfléchies ont été transformées en signaux pulsés, plusieurs des signaux de réception peuvent être traités collectivement par un simple circuit logique, c'est-à-dire une simple combinaison d'une multiplication logique et d'une addition logique, permettant une miniaturisation de la construction du circuit de réception et aussi la détermination de l'existence d'une image latérale. L'invention en concerne aussi, comme procédé permettant
d'atteindre l'objet précité, un procédé de détection ultra-
sonore d'objets à balayage électronique, destiné à détecter
une position d'un objet par transmission d'ondes ultra-
sonores, qui comprend une étape de création de signaux de réglage de phase ayant la même fréquence de transmission, une étape de transmission d'ondes ultrasonores par plusieurs
arrangements dans lesquels plusieurs éléments de transmis-
sion sont disposés avec un intervalle constant entre les éléments, l'intervalle entre les éléments étant différent dans chaque arrangement, en fonction des signaux de réglage de phase créés dans l'étape de création de signaux de
réglage de phase, une étape de réception d'ondes ultraso-
nores destinée à la détermination d'un signal compris dans toutes les ondes réfléchies comme étant une image principale pour la transmission d'un signal d'image principale, lorsque les éléments de réception reçoivent les ondes réfléchies par un objet à partir des ondes ultrasonores transmises dans l'étape de transmission d'ondes ultrasonores, ces éléments étant en nombre égal au nombre d'arrangements, et à la détermination d'autres signaux comme étant des images
latérales afin qu'un signal d'image latérale soit trans-
mis, et une étape de détection d'objets destinée à détecter une position d'un objet d'après le signal d'image principale transmis dans l'étape de réception d'ondes ultrasonores, et à détecter l'existence d'une image latérale d'après le
signal d'image latérale.
Grâce à ce procédé, une image principale et une image latérale peuvent être reconnues séparément, si bien qu'il
est possible d'éviter une détection erronée d'un objet.
L'invention concerne aussi un procédé dans lequel l'étape de réception d'ondes ultrasonores comprend une étape d'opération logique destinée à transformer les ondes réfléchies en signaux pulsés puis à calculer collectivement
les signaux pulsés.
L'invention concerne aussi un procédé dans lequel l'étape de réception d'ondes ultrasonores comprend une étape d'opération logique destinée à transformer les ondes réflé- chies en signaux pulsés, puis à détecter des signaux dont le temps compris entre la transmission et la réception est égal à celui de l'impulsion d'image principale, sous forme d'une
impulsion d'image principale, parmi les signaux pulsés.
L'invention concerne aussi un procédé dans lequel l'étape de réception d'ondes ultrasonores comprend une étape
d'opération logique destinée à transformer les ondes réflé-
chies en signaux pulsés, puis à détecter les signaux dont les temps compris entre la transmission et la réception sont différents, sous forme d'une impulsion d'image latérale,
parmi les signaux pulsés.
Dans ce procédé, après que les ondes réfléchies ont été transformées en signaux pulsés, plusieurs signaux de réception peuvent être calculés et traités collectivement par un simple circuit logique, c'est-à-dire une simple combinaison d'une multiplication logique et d'une addition logique, si bien qu'il est possible de miniaturiser la construction du circuit de réception et aussi de déterminer
l'existence d'une image latérale.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
seront mieux compris à la lecture de la description qui va
suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est un schéma en perspective illustrant la construction d'un capteur ultrasonore classique sous forme d'un arrangement; les figures 2A à 2C sont des schémas illustrant le principe d'un procédé classique de pilotage d'oscillateurs d'un arrangement en phase; les figures 3A à 3C sont des graphiques représentant la directivité de la sensibilité lors de la mise en oeuvre du procédé classique de pilotage d'oscillateurs d'un arrangement en phase; la figure 4 est un diagramme synoptique représentant la construction d'un exemple d'appareil ultrasonore de
détection d'objets à balayage électronique selon l'inven-
tion; la figure 5 est un diagramme synoptique représentant la construction d'un exemple de dispositif 3 de transmission
d'ondes ultrasonores dans l'appareil ultrasonore 1 de détec-
tion d'objets à balayage électronique représenté sur la figure 4; la figure 6 représente le schéma de la structure d'un circuit du dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores de l'appareil ultrasonore i de détection d'objets à balayage électronique de la figure 4; la figure 7 est un schéma représentant un modèle de profil de faisceaux des ondes ultrasonores émises par l'arrangement; la figure 8 est une vue schématique en perspective d'un exemple de dispositif 3 de réception d'ondes ultrasonores incorporé à l'appareil ultrasonore 1 de détection d'objets à balayage électronique représenté sur la figure 4; la figure 9 est un diagramme synoptique représentant
la construction du dispositif 4 de réception d'ondes ultra-
sonores incorporé à l'appareil ultrasonore 1 de détection d'objets représenté sur la figure 4; la figure 10 est un schéma de la composition logique d'une section génératrice d'impulsions 63 comprise dans le dispositif 4 de réception d'ondes ultrasonores de la figure 9;
la figure 11 est un ordinogramme illustrant le traite-
ment de détection d'objets à l'aide de l'appareil ultra-
sonore 1 de détection d'objets à balayage électronique représenté sur la figure 4; la figure 12 est un graphique représentant un exemple de fonctionnement de l'appareil ultrasonore 1 de détection d'objets à balayage électronique de la figure 4;
la figure 13 est un schéma permettant la description
du principe de réglage de la directivité du faisceau principal à l'aide du dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores représenté sur la figure 4;
la figure 14 est un schéma permettant la description
du principe de la création d'un faisceau latéral par le dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores représenté sur la figure 4; la figure 15 est un diagramme d'un exemple de direction de création du faisceau principal et du faisceau latéral; la figure 16 est un diagramme des temps représentant un signal de réception de l'onde réfléchie par un objet, reçue par le dispositif 4 de réception d'ondes ultrasonores de la figure 4; et la figure 17 est un graphique représentant un exemple de signal de réception obtenu à l'aide de l'onde réfléchie par un objet et reçue par le dispositif 4 de réception
d'ondes ultrasonores représenté sur la figure 4.
On décrit d'abord la construction de l'appareil ultrasonore de détection d'objets à balayage électronique de
ce mode de réalisation en référence à la figure 4.
Comme représenté sur la figure 4, un appareil ultra-
sonore 1 de détection d'objets à balayage électronique comporte, dans ce mode de réalisation, un dispositif 2 générateur de signaux de réglage de phase ayant une même fréquence de transmission, un dispositif 3 de transmission d'une onde ultrasonore constitué de plusieurs arrangements émettant des ondes ultrasonores en fonction des signaux de réglage de phase créés dans le dispositif générateur de signaux de réglage de phase 2, un dispositif 4 de réception d'ondes ultrasonores destiné à recevoir les ondes réfléchies par un objet à partir des ondes ultrasonores émises par le dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores et à transmettre un signal d'image principale et un signal d'image latérale à partir des ondes réfléchies, et un dispositif 5 de détection d'objets destiné à détecter la position d'un objet d'après le signal de sortie d'image principale à l'aide du dispositif 4 de réception d'ondes ultrasonores, et à détecter l'existence d'une image latérale
d'après le signal d'image latérale.
L'appareil ultrasonore 1 de détection d'objets à
balayage électronique ayant la construction décrite précé-
demment émet des ondes ultrasonores ayant de mêmes fréquences de transmission par le dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores d'après les signaux de réglage de phase créés dans le dispositif 2 générateur de signaux de réglage de phase, et reçoit les ondes réfléchies à partir des ondes ultrasonores, provenant d'un objet, à l'aide du dispositif 4 de réception d'ondes ultrasonores afin qu'une impulsion d'image principale et une impulsion
d'image latérale soient séparées. Ensuite, d'après l'impul-
sion d'image principale et l'impulsion d'image latérale, des informations telles que "direction dans laquelle se trouve un objet", "distance de l'objet", "existence d'une image latérale" et analogues sont calculées et transmises par le
dispositif 5 de détection d'objets.
Le dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores est réalisé, comme l'indique la figure 5, par disposition de plusieurs arrangements dans lesquels plusieurs éléments B de transmission sont disposés linéairement à des intervalles égaux. La figure 5 représente un dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores qui comporte un arrangement A, constitué de N éléments de transmission Bl, B12,... BIN, un arrangement A2 constitué de N éléments de transmission B21, B22,... B2N, et un arrangement AM constitué de N éléments de transmission BM,
Bm2,... B. Cependant, l'intervalle des éléments de transmis-
sion est différent dans chacun des arrangements A1, A2,... AM.
On décrit maintenant, en référence à la figure 6, la structure du circuit du dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores. Comme l'indique la figure 6, un signal S de réglage de phase créé par le dispositif 2 générateur de signaux de réglage de phase est d'abord transmis au dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores. Ensuite, ce signal S de réglage de phase est transmis à l'arrangement A1, il est soumis à un déphasage spécifié 1 par un circuit déphaseur 31, et il est transmis à chaque élément de transmission B11, B12,... Bu. Ce déphasage l est déterminé par l'intervalle des
éléments et la direction du faisceau principal.
Ensuite, chaque élément de transmission Bll, B12,... BI émet des ondes ultrasonores d'après les signaux respectifs de réglage de phase S,, S21... SM dépendant du déphasage. En conséquence, chaque élément de transmission B1l, B12,... BN est destiné à émettre des ondes ultrasonores ayant un
déphasage 4l entre les éléments adjacents de transmission.
Ensuite, par changement par un dispositif 32 de commutation, le signal S de réglage de phase est transmis successivement aux arrangements A2,... AM, et des ondes ultrasonores ayant une fréquence f et un déphasage 42... M
sont émises successivement par chaque arrangement.
La figure 7 représente à titre d'exemple un cas dans lequel le dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores comprend deux arrangements, un arrangement A1 ayant un intervalle d1 entre les éléments, et un arrangement A2 ayant un intervalle d2 entre les éléments. La figure 7 représente un modèle de profil de faisceau formé par l'arrangement AI et l'arrangement A2 respectivement. Dans les deux arrangements A1 et A2, la fréquence de transmission de l'élément de transmission est égale à f et la direction du faisceau
principal est définie par l'angle a0.
Ces arrangements A1, A2 sont disposés comme indiqué sur la figure 8 afin qu'ils constituent le dispositif 3 de
transmission d'ondes ultrasonores.
On décrit maintenant, en référence à la figure 9, la
construction du dispositif 4 de réception d'ondes ultra-
sonores. Comme l'indique la figure 9, le dispositif 4 de réception d'ondes ultrasonores reçoit constamment les ondes réfléchies à partir des ondes ultrasonores transmises par les arrangements, pour l'utilisation de l'élément de réception C, à une fréquence f. et les ondes réfléchies et reçues sont amplifiées par un amplificateur AMP les unes après les autres, puis soumises à une transformation d'impulsions par un dispositif de réglage automatique de gain AGC et un circuit 61 d'échantillonnage de crête, avant conservation dans une mémoire 62, une à une. Grâce à la mémoire 62, lorsque M signaux de réception sont conservés, les signaux de réception sont lus par groupes de M signaux
et transmis à la section génératrice d'impulsions 63.
La figure 10 représente la construction de la section génératrice d'impulsions 63, qui est un dispositif opérateur logique. Comme l'indique la figure 10, le dispositif opérateur logique 63 détecte les signaux ayant un temps nécessaire entre l'émission et la réception, c'est-à-dire une impulsion d'image principale, par exécution d'une multiplication
logique des M signaux de réception.
En outre, par une addition logique des M signaux pulsés, le dispositif opérateur logique 63 détecte les signaux dont les temps nécessaires entre l'émission et la réception sont différents, c'est-à-dire uniquement une
impulsion d'image latérale.
De cette manière, grâce à l'appareil ultrasonore 1 de détection d'objets à balayage électronique de ce mode de réalisation, comme la fréquence de transmission est la même dans tous les arrangements, les ondes réfléchies peuvent
être reçues par un seul élément de réception. En consé-
quence, la structure du circuit de la section de réception
peut être petite.
On décrit maintenant, d'après l'ordinogramme de la figure 11, le traitement de détection d'objets par l'appareil ultrasonore 1 de détection d'objets à balayage
électronique de ce mode de réalisation. Cette description
correspond au cas o l'appareil comprend deux arrangements,
tel que représenté sur la figure 8.
D'abord, un signal S de réglage de phase ayant une
fréquence de transmission f est créé par le dispositif géné-
rateur des signaux de réglage de phase (S801).
Ce signal S de réglage de phase est commuté par le dispositif 32 de commutation représenté sur la figure 6 et
il est transmis et introduit successivement dans les arran-
gements A1, A2 (S802).
Ensuite, dans chaque arrangement A1, A2 qui a reçu le signal de réglage de phase, un déphasage spécifié est créé entre les éléments adjacents de transmission par le circuit déphaseur 31 indiqué sur la figure 6 (S803). Ce déphasage est déterminé par la fréquence de transmission et la
direction du faisceau principal.
La figure 12 représente un exemple de signal de réglage
de phase présentant un déphasage.
Comme l'indique la figure 12, dans l'arrangement A1, les signaux de réglage de phase S, S12,... S, ayant une fréquence de transmission f et un déphasage spécifié sont introduits, seulement pendant le temps T1 dans la période d'échantillonnage T2, dans les N éléments de transmission B1, B12,... B1I. Un tel signal de réglage de phase est transmis aux N éléments de transmission B1l, B12,... BI respectivement
de manière continue et répétée.
De façon analogue, les signaux de réglage de phase S21, S22,... S2N de fréquence de transmission égale à f sont
introduits dans l'arrangement A2.
Les ondes ultrasonores ayant un déphasage spécifié entre les ondes transmises par les éléments adjacents de transmission sont transmises respectivement par l'élément B de transmission dans lequel un tel signal de réglage de
phase a été introduit (S804).
On décrit maintenant le principe de réglage de la directivité des faisceaux ultrasonores transmis par le dispositif 3 de transmission d'ondes ultrasonores précité d'après la figure 13. Dans ce mode de réalisation, le procédé de balayage électronique est un procédé qui met en oeuvre un phénomène d'interférence entre les mouvements des ondes, c'est-à-dire un procédé destiné à créer un faisceau intense dans la direction prévue par réglage convenable des
phases des ondes créées par plusieurs sources d'ondes.
Dans ce cas, si l'on suppose que les signaux de réglage de phase S1l, S12, ... S14, ayant un déphasage introduit par le circuit déphaseur 31 indiqué sur la figure 6, sont transmis aux éléments de transmission B11, B12,... B14 de l'arrangement A1, si les phases des différents signaux de réglage de phase S1l, S12,... S14 sont toutes les mêmes, un intense faisceau ultrasonore est créé dans la direction 0 = 0 . Ce faisceau ultrasonore intense est appelé dans la suite "faisceau principal". On considère maintenant le cas o un faisceau principal est créé dans la direction 0 = a sur la figure 13, et la différence de trajet L des éléments de transmission Bll à B14 sur la figure 13 devient alors: L = d.sina (1) Un déphasage % nécessaire entre les signaux respectifs de réglage de phase est déterminé d'après le temps qu'il faut aux ondes ultrasonores pour parcourir la distance L. Si l'on appelle V la vitesse du son et f la fréquence de transmission, comme la distance d'avance (longueur d'onde X) pour un décalage d'un cycle d'une onde de fréquence f est égale à V/f, on obtient les expressions suivantes: 4/360 = d.sina/(V/f) (2) 4 = (360.f.d. sina)/V (3) Si % obtenu dans l'expression (3) est utilisé comme déphasage entre les signaux de réglage de phase Sll - S12, S12 - S13 et S13 - S141 le faisceau principal peut être créé
dans la direction d'angle a à l'aide de l'arrangement A1.
Cependant, comme le faisceau principal met en oeuvre un phénomène d'interférence entre le mouvement des ondes, chaque fois que le décalage par rapport au faisceau principal est égal à un nombre entier de longueurs d'onde, un faisceau intense est créé sous forme séparée du faisceau principal. Ce faisceau ultrasonore intense décalé par rapport à un faisceau principal d'un multiple entier de
longueurs d'onde est appelé "faisceau latéral".
On décrit maintenant le principe de la création du
faisceau latéral en référence à la figure 14.
On suppose que la direction du faisceau latéral créé correspond à l'angle À, et la différence de trajet L sur la figure 14 devient: L = d.sinp (4) En conséquence, un faisceau latéral doit être formé dans la direction d'angle 1 lorsque l'expression suivante est obtenue: jd.sing - d.sinct = n.X (n = 1, 2, 3, 4...) (5) D'après l'expression (5), la direction P dans laquelle apparaît le faisceau latéral devient la suivante: 1 = sinz'{sina n. (X/d)} (n = 1, 2, 3, 4...) (6) Les contraintes portant sur a, 1, X et d sont les suivantes: -90 a +90
-90 < 1 +900 > 0 et d > 0 (7) si bien que, lorsque l'expression (6) est respectée dans
ces conditions, un faisceau latéral est formé dans la direction d'angle p. Lorsque la condition d'existence de l'angle P est déterminée d'après les expressions (6) et (7), elle donne la relation d 2 >/2. Inversement, lorsqu'on a 0 < d < ?/2 (8) un faisceau latéral ne se forme pas dans l'espace. A
l'origine, la distance d entre les sources des ondes (inter-
valle d'alignement entre les éléments) doit être réglée afin
qu'elle corresponde à l'expression (8).
Cependant, en pratique, comme les éléments ultrasonores couramment disponibles ont une fréquence f comprise entre 40 et 60 kHz (longueur d'onde X comprise 8,5 et 5,7 mm) et comme le diamètre de l'élément est au minimum de 10 mm, il est très difficile de rendre la distance d entre les sources
des ondes inférieure à X/2.
En conséquence, lorsqu'on considère les directions de création du faisceau principal et du faisceau latéral, pour
qu'une image principale et une image latérale soient sépa-
rées, avec utilisation des éléments ultrasonores couramment disponibles, d'après l'expression (3), la direction a de création du faisceau principal doit être telle que: a = sin-l{(V.+/(360.f.d)} (9) D'autre part, d'après l'expression (6), la direction f de création du faisceau latéral est telle que: = sin-l{sina n. (/d)} 3 = sin-l{sinx n.V/(f.d)} (n = 1, 2,3, 4...) (10) Dans ce cas, si d est constant et si f est modifié, a et
changent tous deux.
Cependant, 3 change du fait du changement de f, mais a peut être rendu constant par changement du déphasage
lors d'un changement de la fréquence f.
Cela signifie que, lorsqu'une fréquence de transmission f à l'élément de transmission est modifiée pour chaque
arrangement et le déphasage 4 entre les éléments de trans-
mission est changé avec le changement de fréquence, seule la direction P de création du faisceau latéral peut être S15 modifiée, avec maintien de la direction a du faisceau
principal à une valeur constante.
En conséquence, lorsque des ondes ultrasonores ayant des fréquences de transmission différentes les unes des autres sont transmises par M arrangements en même temps, même si la direction de création du faisceau principal est la direction a. pour tous, les directions de création des faisceaux latéraux émis par les arrangements respectifs sont différentes. Ainsi, on a: X1 = a2 = C3 =. = N = O0 pi É Tj, pour i = jet i, j = 1, 2,.. . M. En conséquence, le faisceau principal et le faisceau latéral émis par M arrangements sont créés dans les directions
indiquées sur la figure 15.
Dans le cas o le faisceau principal est créé dans la direction ac comme indiqué sur la figure 15, le faisceau latéral est créé dans les directions Pl, P2, P3t,... A' et s'il existe des objets A, B et C, lorsque les ondes réfléchies sont reçues par les éléments de réception, M signaux de réception peuvent être reçus comme l'indique la
figure 16.
Si l'on utilise une multiplication logique de ces M signaux pulsés, les signaux dont le temps compris entre l'émission et la réception est le même, c'est-à-dire constituant une impulsion d'image principale, peuvent être détectés comme résultat de sortie et peuvent être séparés de
l'impulsion d'image latérale.
En outre, si une addition logique est réalisée sur ces M signaux pulsés, les signaux tels que les temps compris
entre l'émission et la réception sont différents, c'est-a-
dire constituant une impulsion d'image latérale uniquement,
peuvent aussi être détectés.
Grâce à ce principe, l'appareil ultrasonore 1 de détec-
tion d'objets à balayage électronique de ce mode de réalisation permet la séparation de l'impulsion d'image
principale et de l'impulsion d'image latérale.
Dans le cas o un objet est détecté par les deux arrangements A,, A2 représentés sur la figure 8, d'après le principe précité, lorsque les arrangements A,, A2 émettent des ondes ultrasonores ayant des fréquences différentes de
transmission (S804) et les ondes ultrasonores sont réflé-
chies par l'objet (S805), les ondes réfléchies sont reçues par les éléments de réception C indiqués sur la figure 8 (S806). La figure 17 représente un exemple de ce signal de réception. Le signal de réception représenté sur la figure 17 est identifié et séparé en une image principale et une image
latérale par le dispositif 4 de réception d'ondes ultra-
sonores qui a la structure de circuit indiquée sur les
figures 9 et 10.
D'abord, l'élément de réception C reçoit les ondes réfléchies provenant des ondes ultrasonores émises par l'arrangement A,, puis reçoit les ondes réfléchies des ondes ultrasonores émises par l'arrangement A2. Les ondes réfléchies respectivement revues sont amplifiées par l'amplificateur AMP (S807), et soumises à une transformation d'impulsions par le dispositif de réglage automatique de
gain AGC et le circuit 61 d'échantillonnage de crête (S808).
Les signaux de réception transformés en impulsions sont conservés dans la mémoire 62 les uns après les autres (S809) et, à l'aide de la mémoire 62, lorsque deux signaux de réception sont mémorisés, les signaux de réception sont lus par groupe de deux et transmis à la section 63 génératrice
d'impulsions (S810).
Ensuite, le dispositif opérateur logique 63 détecte les signaux dont le temps nécessaire entre l'émission et la réception est le même, c'est-àdire qu'un signal de réception après le temps T1 indiqué sur la figure 17 peut être détecté comme "image principale", par multiplication logique des deux signaux de réception. En outre, par addition logique, d'autres signaux de réception peuvent être
détectés comme "image latérale" (S811).
De cette manière, après que l'onde réfléchie a été transformée en un signal pulsé, plusieurs signaux de réception peuvent être traités collectivement par la construction logique. En conséquence, la construction du circuit de réception peut être petite et l'existence d'une
"image latérale" peut aussi être déterminée.
D'après cette impulsion d'image principale, la distance et la direction de l'objet sont calculés, et l'existence d'une image latérale est détectée d'après l'impulsion
d'image latérale (S812).
En particulier, la distance à l'objet peut être mesurée d'après le temps nécessaire entre l'émission des ondes ultrasonores et la réception des ondes réfléchies, et la direction peut être connue d'après la direction du faisceau principal. Des informations de position (angle et distance) d'un objet existant dans l'espace peuvent alors être détectées par exécution de la détection précitée de l'objet dans la portée de la direction du faisceau principal entre
-90 < c0 90 .
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non
limitatif sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (8)
1. Appareil ultrasonore de détection d'objets à balayage électronique destiné à détecter la position d'un objet par émission d'ondes ultrasonores, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif (2) générateur de signaux de réglage de phase ayant une même fréquence de transmission, un dispositif (3) de transmission d'ondes ultrasonores constitué de plusieurs arrangements de transmission d'ondes ultrasonores en fonction des signaux de réglage de phase créés par le dispositif générateur de signaux de réglage de phase, les arrangements ayant plusieurs éléments de transmission disposés avec un intervalle constant entre les éléments, l'intervalle entre les éléments étant différent dans chaque arrangement, un dispositif (4) de réception d'ondes ultrasonores destiné à recevoir les ondes réfléchies par un objet à partir des ondes ultrasonores transmises par le dispositif de transmission d'ondes ultrasonores à l'aide d'éléments de réception, en nombre égal au nombre d'arrangements, de détermination du fait qu'un signal incorporé à toutes les ondes réfléchies constitue une image principale pour la
transmission de cette manière d'un signal d'image princi-
pale, et de détermination du fait que les autres signaux sont des images latérales afin qu'un signal d'image latérale soit transmis, et un dispositif (5) de détection d'objets destiné à détecter une position d'un objet d'après le signal d'image principale transmis par le dispositif de réception d'ondes ultrasonores, et à détecter l'existence d'une image latérale
d'après le signal d'image latérale.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (4) de réception d'ondes ultrasonores comporte un dispositif opérateur logique (63) destiné à transformer les ondes réfléchies en signaux pulsés, puis à
calculer collectivement les signaux pulsés.
3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (4) de réception d'ondes ultrasonores a un dispositif opérateur logique (63) destiné à transformer les ondes réfléchies en signaux pulsés, puis à détecter les signaux dont le temps compris entre la transmission et la réception est le même que celui d'une impulsion d'image principale, parmi les signaux pulsés.
4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (4) de réception d'ondes ultrasonores comporte un dispositif opérateur logique (63) destiné à transformer les ondes réfléchies en signaux pulsés, puis à détecter les signaux dont les temps compris entre la transmission et la réception sont différents, comme
impulsions d'image latérale, parmi les signaux pulsés.
5. Procédé de détection ultrasonore d'objets à balayage électronique, destiné à détecter une position d'un objet par transmission d'ondes ultrasonores, caractérisé en ce qu'il comprend: une étape de création de signaux de réglage de phase ayant la même fréquence de transmission, une étape de transmission d'ondes ultrasonores par plusieurs arrangements dans lesquels plusieurs éléments de transmission sont disposés avec un intervalle constant entre
les éléments, l'intervalle entre les éléments étant dif-
férent dans chaque arrangement, en fonction des signaux de réglage de phase créés dans l'étape de création de signaux de réglage de phase, une étape de réception d'ondes ultrasonores destinée à la détermination d'un signal compris dans toutes les ondes
réfléchies comme étant une image principale pour la trans-
mission d'un signal d'image principale, lorsque les éléments de réception reçoivent les ondes réfléchies par un objet à partir des ondes ultrasonores transmises dans l'étape de transmission d'ondes ultrasonores, ces éléments étant en nombre égal au nombre d'arrangements, et à la détermination d'autres signaux comme étant des images latérales afin qu'un signal d'image latérale soit transmis, et une étape de détection d'objets destinée à détecter une position d'un objet d'après le signal d'image principale transmis dans l'étape de réception d'ondes ultrasonores, et à détecter l'existence d'une image latérale d'après le
signal d'image latérale.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de réception d'ondes ultrasonores comprend une étape d'opération logique destinée à transformer les ondes réfléchies en signaux pulsés puis à calculer collectivement
les signaux pulsés.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de réception d'ondes ultrasonores comprend une étape d'opération logique destinée à transformer les ondes réfléchies en signaux pulsés, puis à détecter des signaux dont le temps compris entre la transmission et la réception est égal à celui de l'impulsion d'image principale, sous forme d'une impulsion d'image principale, parmi les signaux
pulses.
8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de réception d'ondes ultrasonores comprend une étape d'opération logique destinée à transformer les ondes réfléchies en signaux pulsés, puis à détecter les signaux dont les temps compris entre la transmission et la réception sont différents, sous forme d'une impulsion d'image
latérale, parmi les signaux pulsés.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000132221A JP2001318145A (ja) | 2000-05-01 | 2000-05-01 | 電子走査式超音波物体検出装置及びその方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2810742A1 true FR2810742A1 (fr) | 2001-12-28 |
Family
ID=18640967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0105641A Pending FR2810742A1 (fr) | 2000-05-01 | 2001-04-26 | Appareil ultrasonore et procede de detection d'objets a balayage electronique |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20010043510A1 (fr) |
| JP (1) | JP2001318145A (fr) |
| DE (1) | DE10120509B4 (fr) |
| FR (1) | FR2810742A1 (fr) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1563706A2 (fr) * | 2002-11-15 | 2005-08-17 | American Technology Corporation | Systeme de generation sonore electroacoustique directionnelle a intensite elevee pour le ciblage de communications |
| US7760891B2 (en) * | 2004-03-16 | 2010-07-20 | Xerox Corporation | Focused hypersonic communication |
| JP4875541B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2012-02-15 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 方位検出方法、物体検出装置、プログラム |
| JP5473381B2 (ja) * | 2008-06-23 | 2014-04-16 | キヤノン株式会社 | 超音波装置 |
| JP5370132B2 (ja) * | 2009-12-22 | 2013-12-18 | 株式会社デンソー | 障害物検出装置 |
| JP7080594B2 (ja) | 2017-07-06 | 2022-06-06 | 株式会社東芝 | 計測装置および方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5934176A (ja) * | 1982-08-20 | 1984-02-24 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | フェイズドアレイ振動子駆動装置 |
| JPH10224880A (ja) * | 1997-02-12 | 1998-08-21 | Suzuki Motor Corp | 超音波アレイセンサ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62161072A (ja) * | 1986-01-10 | 1987-07-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 障害物検出センサ |
| DE4010502A1 (de) * | 1990-04-02 | 1991-10-10 | Krupp Atlas Elektronik Gmbh | Wandleranordnung |
| JPH05277117A (ja) * | 1992-04-02 | 1993-10-26 | Yokogawa Medical Syst Ltd | 超音波診断方法および装置 |
-
2000
- 2000-05-01 JP JP2000132221A patent/JP2001318145A/ja active Pending
-
2001
- 2001-04-25 US US09/840,866 patent/US20010043510A1/en not_active Abandoned
- 2001-04-26 DE DE10120509A patent/DE10120509B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-04-26 FR FR0105641A patent/FR2810742A1/fr active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5934176A (ja) * | 1982-08-20 | 1984-02-24 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | フェイズドアレイ振動子駆動装置 |
| JPH10224880A (ja) * | 1997-02-12 | 1998-08-21 | Suzuki Motor Corp | 超音波アレイセンサ |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 133 (P - 281) 20 June 1984 (1984-06-20) * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 13 30 November 1998 (1998-11-30) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001318145A (ja) | 2001-11-16 |
| US20010043510A1 (en) | 2001-11-22 |
| DE10120509A1 (de) | 2002-03-07 |
| DE10120509B4 (de) | 2006-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0459583B1 (fr) | Echographe ultrasonore à correction adaptative d'aberration de phase | |
| EP0107552B1 (fr) | Sonar interférométrique en acoustique non-linéaire | |
| EP0335759B1 (fr) | Anémomètre ultrasonore | |
| EP0709673A1 (fr) | Dispositif de contrÔle non destructif d'objets tubulaires creux par ultrasons | |
| EP0543445B1 (fr) | Appareil d'examen de milieux par échographie ultrasonore | |
| EP0271537A1 (fr) | Procede pour determiner la geometrie d'un dispositif d'emission d'ondes sismiques multi-sources. | |
| EP0535962A1 (fr) | Appareil de diagnostic à ultrasons | |
| CA2363928A1 (fr) | Systeme et procede de verification au laser a ultrasons mettant en application une source laser afin de generer des ultrasons possedant une longueur d'onde accordable | |
| FR2851662A1 (fr) | Procede et dispositif de detection de discontinuites dans un milieu | |
| FR2815723A1 (fr) | Procede systeme et sonde pour l'obtention d'images par l'intermediaire d'ondes emises par une antenne apres reflexion de ces ondes au niveau d'un ensemble servant de cible | |
| FR2810742A1 (fr) | Appareil ultrasonore et procede de detection d'objets a balayage electronique | |
| FR2688894A1 (fr) | Sonar lateral rapide a faisceaux multiples comportant peu d'elements et procede pour sa mise en óoeuvre. | |
| FR2810741A1 (fr) | Appareil et procede de detection ultrasonore de position d'objets | |
| EP0133135A2 (fr) | Sonde ultrasonore multitransducteurs, à transducteurs de tailles différentes | |
| FR2601140A1 (fr) | Procede et dispositif pour detecter des defauts sur des tubes et barres cylindriques | |
| CN112305550B (zh) | 相干探测装置及方法 | |
| CA2431937C (fr) | Antenne sonar synthetique interferometrique | |
| FR2901365A1 (fr) | Sonar frontal ameliore | |
| JPH09292462A (ja) | レーザレーダによる水中２次元探査装置 | |
| FR2775775A1 (fr) | Detecteur optique, en particulier opto-acoustique, et microphone optique | |
| FR2492112A1 (fr) | Procede pour identifier des objets immerges dans l'eau | |
| Sintes et al. | Interferometric side scan sonar and data fusion | |
| FR2702569A1 (fr) | Sonar pour détecter les objets enfouis. | |
| FR2848674A1 (fr) | Dispositif de production de retards pour appareil de synthese de faisceaux | |
| Conti et al. | Depth and range shifting of a focal spot using a time-reversal mirror in an acoustic waveguide |