JPH0139057B2 - - Google Patents
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- JPH0139057B2 JPH0139057B2 JP10224083A JP10224083A JPH0139057B2 JP H0139057 B2 JPH0139057 B2 JP H0139057B2 JP 10224083 A JP10224083 A JP 10224083A JP 10224083 A JP10224083 A JP 10224083A JP H0139057 B2 JPH0139057 B2 JP H0139057B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(A) 発明の技術分野
本発明は、生体組織等の超音波媒体の温度また
は温度変化量の空間的分布を測定する装置に係
り、特に、超音波媒体の等価非線形パラメータ
（Ｂ／Ａ）e、温速Ｃ、および、密度ρの温度依存性を 利用した、超音波による温度測定装置に関する。
は温度変化量の空間的分布を測定する装置に係
り、特に、超音波媒体の等価非線形パラメータ
（Ｂ／Ａ）e、温速Ｃ、および、密度ρの温度依存性を 利用した、超音波による温度測定装置に関する。
(B) 従来技術とその問題点
従来、生体組織の如き超音波媒体内の温度分布
を得る方法としては、音速Ｃの温度依存性を利用
して、音速の空間分布を測定する事により温度の
空間分布を得ようという方法が知られているが、
この方法には以下の様な問題がある。
を得る方法としては、音速Ｃの温度依存性を利用
して、音速の空間分布を測定する事により温度の
空間分布を得ようという方法が知られているが、
この方法には以下の様な問題がある。
第１に、音速の測定は、いわゆる透過法で行な
い、音速の空間分布は、Ｘ線CTの場合と同様の
像の再構成手法によつて得るので、計算量が膨大
なものとなり、時間がかかる。
い、音速の空間分布は、Ｘ線CTの場合と同様の
像の再構成手法によつて得るので、計算量が膨大
なものとなり、時間がかかる。
第２に、像の再構成を行なうためには、被測定
体の全周（360度）にわたつて透過法による音速
の測定ができる必要があるが、実際の生体組織で
は、骨や体内のガスの影響で超音波が透過できな
い部分があり、全周にわたつての測定が不可能な
場合が大部分である。従つて、欠落のあるデータ
を用いた像の再構成を行なう事になり、得られた
音速分布、従つて音速分布から得られる温度分
布、は誤差の多いものとなる。
体の全周（360度）にわたつて透過法による音速
の測定ができる必要があるが、実際の生体組織で
は、骨や体内のガスの影響で超音波が透過できな
い部分があり、全周にわたつての測定が不可能な
場合が大部分である。従つて、欠落のあるデータ
を用いた像の再構成を行なう事になり、得られた
音速分布、従つて音速分布から得られる温度分
布、は誤差の多いものとなる。
(C) 発明の目的と構成
本発明の目的は、Ｘ線CTの場合に用いられる
如き像の再構成手法を用いる事なく、高速かつ容
易に超音波媒体内の温度分布または温度変化分布
を測定できる装置を提供するにある。
如き像の再構成手法を用いる事なく、高速かつ容
易に超音波媒体内の温度分布または温度変化分布
を測定できる装置を提供するにある。
本発明は、超音波媒体の特性量である等価非線
形パラメータ（Ｂ／Ａ）e、音速Ｃ、密度ρの関数で あるｆ（（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρ）＝１／ρC（Ｂ／Ａ）e
が、Ｘ線 CTの如き像の再構成手法を用いる事なく容易に
リアルタイムに得られ、かつ、（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρが 温度依存性を持つために１／ρC（Ｂ／Ａ）eも温度によ つて異つた値として観測される事を利用して、
１／ρC（Ｂ／Ａ）eを観測する事により超音波媒体内の 温度分布または温度変化分布を推定するようにし
たものである。
形パラメータ（Ｂ／Ａ）e、音速Ｃ、密度ρの関数で あるｆ（（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρ）＝１／ρC（Ｂ／Ａ）e
が、Ｘ線 CTの如き像の再構成手法を用いる事なく容易に
リアルタイムに得られ、かつ、（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρが 温度依存性を持つために１／ρC（Ｂ／Ａ）eも温度によ つて異つた値として観測される事を利用して、
１／ρC（Ｂ／Ａ）eを観測する事により超音波媒体内の 温度分布または温度変化分布を推定するようにし
たものである。
以下では、先ず原理的な説明を行ない、続いて
実施例について説明する。
実施例について説明する。
(D) 発明の実施例
超音波媒体内の音圧がゼロの時の音速をC0、
密度をρ0とすると測定波と直交する方向からＰな
る音圧が加えられたときの音速Ｃは Ｃ＝C0＋１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）eＰ ……(1) ここで（Ｂ／Ａ）eは次式で定義され、「等価非線形 パラメータ」と呼ばれるものであり、不均一媒質
においては場所により異つた値を取る。
密度をρ0とすると測定波と直交する方向からＰな
る音圧が加えられたときの音速Ｃは Ｃ＝C0＋１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）eＰ ……(1) ここで（Ｂ／Ａ）eは次式で定義され、「等価非線形 パラメータ」と呼ばれるものであり、不均一媒質
においては場所により異つた値を取る。
（Ｂ／Ａ）e＝2ρ0C0（∂Ci／∂Pj）s ……(2)
ｉとｊは直交する方向であり、Ｓは等エントロピ
ーであることを示す。
ーであることを示す。
一方、一般に音響の分野で用いられている非線
形パラメータＢ／Ａは次のように定義されている。
形パラメータＢ／Ａは次のように定義されている。
Ｂ／Ａ＝2ρ0C0（∂Ci／∂Pj）s ……(3)
等方体であればポアソン比をνとして（Ｂ／Ａ）eと
Ｂ／Ａとの間には
（Ｂ／Ａ）e＝（１＋2ν−１／１−ν）Ｂ／Ａ……(4
) という関係があり、液体、生体組織ではν≒0.5
であるので（Ｂ／Ａ）eＢ／Ａとみなすことができる
。
) という関係があり、液体、生体組織ではν≒0.5
であるので（Ｂ／Ａ）eＢ／Ａとみなすことができる
。
従つて、ポンピング波の音圧Ｐにより、音速Ｃ
は、 △Ｃ＝１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）e・Ｐ ……(5) だけ変化する事になる。
は、 △Ｃ＝１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）e・Ｐ ……(5) だけ変化する事になる。
今、第１図に示す様に、送信用超音波振動子
XAから測定用の連続波超音波ビームWmを図の
Ｚ軸方向に被測定媒体中に送り込み、送信用超音
波振動子XBでこのビームを受信する。この時、
測定用ビームWmと交叉する方向から、別の超音
波振動子Xpにより平面パルス波Wpをポンピング
波として図示の様にＸ軸方向に送り込む。以下簡
単のため交叉角は直角であるとする。また、Wm
の音圧はWpの音圧に比べて充分に小さく、式(1)
〜(5)のＰとしてはWpによるものだけを考慮すれ
ば良いものとする。
XAから測定用の連続波超音波ビームWmを図の
Ｚ軸方向に被測定媒体中に送り込み、送信用超音
波振動子XBでこのビームを受信する。この時、
測定用ビームWmと交叉する方向から、別の超音
波振動子Xpにより平面パルス波Wpをポンピング
波として図示の様にＸ軸方向に送り込む。以下簡
単のため交叉角は直角であるとする。また、Wm
の音圧はWpの音圧に比べて充分に小さく、式(1)
〜(5)のＰとしてはWpによるものだけを考慮すれ
ば良いものとする。
ポンピング波Wpが測定用ビームWmと交叉し
いる間には、測定用ビームWmの各Ｚにおける波
形は式(5)により、場所により異なる音速変化 △Ｃ（ｚ）＝１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）・Ｐ……(
6) を受ける事になり、従つて場所（ｚ）により異つ
た△Ｃ（ｚ）に比例する位相変化を受ける事にな
る。従つて、受信振動子XBからの受信信号の位
相情報及び予め測定しておいたＰを用いて逆に
（Ｂ／Ａ）e（ｚ）を推定する事ができる。
いる間には、測定用ビームWmの各Ｚにおける波
形は式(5)により、場所により異なる音速変化 △Ｃ（ｚ）＝１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）・Ｐ……(
6) を受ける事になり、従つて場所（ｚ）により異つ
た△Ｃ（ｚ）に比例する位相変化を受ける事にな
る。従つて、受信振動子XBからの受信信号の位
相情報及び予め測定しておいたＰを用いて逆に
（Ｂ／Ａ）e（ｚ）を推定する事ができる。
以下では（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の推定法を詳述する。
第２図は、測定用ビームWmが進行するにつれ
てポンピング波Wpからどの様な音圧を受けるか
という事を模式的に示したものである。
てポンピング波Wpからどの様な音圧を受けるか
という事を模式的に示したものである。
ポンピング波の音圧をＰ(f)とする。時刻ｔ＝０
でｚ＝z0にあつて音圧Ｐ（ｏ）を受けていた測定
波（第２図Ａ参照）は、時刻ｔ＝△ｔにはｚ＝z0
＋△ｚ＝z0＋C0△ｔの位置にあり、この時にはＰ
（ｔ＋△ｔ）の音圧を受ける（第２図Ｂ参照）。以
下同様にして時刻ｔ＝２△ｔにおいて第２図Ｃ図
示、時刻ｔ＝３△ｔにおいて第２図Ｄの図示の如
き音圧を受ける事になる。これから判る様に、一
般に、ｔ＝０においてｚ＝z0にあつた測定波が、
ｚ＝ｚで受ける音速変化は △Ｃ（ｚ）＝１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）Ｐ（△ｔ
） ＝１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）Ｐ（ｚ−z0／Ｃ）
…(7) 但し、ここで△Ｃ（ｚ）の値はC0に比べて小さ
く、△ｔは測定波がｚ＝z0からｚ＝ｚまで移動す
るのに要する時間で △ｔ＝ｚ−z0／C0 ……(8) で与えられると近似した。
でｚ＝z0にあつて音圧Ｐ（ｏ）を受けていた測定
波（第２図Ａ参照）は、時刻ｔ＝△ｔにはｚ＝z0
＋△ｚ＝z0＋C0△ｔの位置にあり、この時にはＰ
（ｔ＋△ｔ）の音圧を受ける（第２図Ｂ参照）。以
下同様にして時刻ｔ＝２△ｔにおいて第２図Ｃ図
示、時刻ｔ＝３△ｔにおいて第２図Ｄの図示の如
き音圧を受ける事になる。これから判る様に、一
般に、ｔ＝０においてｚ＝z0にあつた測定波が、
ｚ＝ｚで受ける音速変化は △Ｃ（ｚ）＝１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）Ｐ（△ｔ
） ＝１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）Ｐ（ｚ−z0／Ｃ）
…(7) 但し、ここで△Ｃ（ｚ）の値はC0に比べて小さ
く、△ｔは測定波がｚ＝z0からｚ＝ｚまで移動す
るのに要する時間で △ｔ＝ｚ−z0／C0 ……(8) で与えられると近似した。
従つて、ｔ＝０でｚ＝z0にあつた測定波がｚ＝
ｚで受ける位相の変化はｋを比例定数として、 △φ（ｚ）＝Ｋ・（Ｂ／Ａ）e（ｚ）・Ｐ（ｚ−z0／C
0） ……(9) となり、この測定波が送信振動子XAを出てから
受信振動子XBに受信されるまでの間に受ける位
相変化の総和は φ（z0）＝∫∞ -∞△φ（ｚ）dz ＝K∫∞ -∞（Ｂ／Ａ）e（ｚ） ・Ｐ（ｚ−z0／C0）dz ……(10) となる。ここで ｇ（z0−ｚ）＝Ｐ（ｚ−z0／Ｃ） ……(11) と置くと式(10)は φ（z0）＝K∫∞ -∞（Ｂ／Ａ）e（ｚ） ｇ（z0−ｚ）dz ＝Ｋ〔（Ｂ／Ａ）e（ｚ）＊ｇ（ｚ）〕 ……(12) となる。
ｚで受ける位相の変化はｋを比例定数として、 △φ（ｚ）＝Ｋ・（Ｂ／Ａ）e（ｚ）・Ｐ（ｚ−z0／C
0） ……(9) となり、この測定波が送信振動子XAを出てから
受信振動子XBに受信されるまでの間に受ける位
相変化の総和は φ（z0）＝∫∞ -∞△φ（ｚ）dz ＝K∫∞ -∞（Ｂ／Ａ）e（ｚ） ・Ｐ（ｚ−z0／C0）dz ……(10) となる。ここで ｇ（z0−ｚ）＝Ｐ（ｚ−z0／Ｃ） ……(11) と置くと式(10)は φ（z0）＝K∫∞ -∞（Ｂ／Ａ）e（ｚ） ｇ（z0−ｚ）dz ＝Ｋ〔（Ｂ／Ａ）e（ｚ）＊ｇ（ｚ）〕 ……(12) となる。
ここで、式(12)の「＊」はいわゆるたたみ込み積
分である。この式は、（Ｂ／Ａ）e（ｚ）に対して、ｇ （ｚ）なる関数が重み関数となつてφ（z0）を与え
る事を示している。
分である。この式は、（Ｂ／Ａ）e（ｚ）に対して、ｇ （ｚ）なる関数が重み関数となつてφ（z0）を与え
る事を示している。
式(ロ)フーリエ変換すれば、
Φ（ｗ）＝Ｋ・（Ｂ／Ａ）e（ｗ）・Ｇ（ｗ）……(13
) （但しΦ（ｗ）、（Ｂ／Ａ）e（ｗ）、Ｇ（ｗ）はそれ
ぞれ φ（ｚ）、（Ｂ／Ａ）e（ｚ）、ｇ（ｚ）のフーリエ変
換、 ｗは座標軸Ｚに対する空間周波数） となり、これから （Ｂ／Ａ）e（ｗ）＝１／Ｋ１／Ｇ（ｗ）Φ（ｗ）…
…(14) （Ｂ／Ａ）e（ｚ）＝１／Ｋ 〓-1〔１／Ｇ（ｗ）・Φ（ｗ）〕 ……(15) として（Ｂ／Ａ）e（ｚ）を求める事ができる。
) （但しΦ（ｗ）、（Ｂ／Ａ）e（ｗ）、Ｇ（ｗ）はそれ
ぞれ φ（ｚ）、（Ｂ／Ａ）e（ｚ）、ｇ（ｚ）のフーリエ変
換、 ｗは座標軸Ｚに対する空間周波数） となり、これから （Ｂ／Ａ）e（ｗ）＝１／Ｋ１／Ｇ（ｗ）Φ（ｗ）…
…(14) （Ｂ／Ａ）e（ｚ）＝１／Ｋ 〓-1〔１／Ｇ（ｗ）・Φ（ｗ）〕 ……(15) として（Ｂ／Ａ）e（ｚ）を求める事ができる。
式（14）は、Φ（ｗ）を、１／Ｋ１／Ｇ（ｗ）となる
周 波数特性のフイルタを通す事によつて（Ｂ／Ａ）e （ｗ）が得られる事を示している。従つて（Ｂ／Ａ）e （ｚ）を求める際には必ずしも式（15）の如きフ
ーリエ逆変換を行う必要はなく、周波数特性が
１／Ｋ１／Ｇ（ｗ）であるフイルタを予め用意しておき
、 それにφ（ｚ）を入力する事により（Ｂ／Ａ）e（ｚ） が出力として得られる。またＧ（ｗ）は式11を用
いてＰ（ｔ）から求めておく事ができる。この様
にして得られたＢ／Ａ（ｚ）を映像として表示すれ ば、Ｂ／Ａ（ｚ）の空間分布像を得る事もできる。
周 波数特性のフイルタを通す事によつて（Ｂ／Ａ）e （ｗ）が得られる事を示している。従つて（Ｂ／Ａ）e （ｚ）を求める際には必ずしも式（15）の如きフ
ーリエ逆変換を行う必要はなく、周波数特性が
１／Ｋ１／Ｇ（ｗ）であるフイルタを予め用意しておき
、 それにφ（ｚ）を入力する事により（Ｂ／Ａ）e（ｚ） が出力として得られる。またＧ（ｗ）は式11を用
いてＰ（ｔ）から求めておく事ができる。この様
にして得られたＢ／Ａ（ｚ）を映像として表示すれ ば、Ｂ／Ａ（ｚ）の空間分布像を得る事もできる。
以上の説明ではC0、ρ0は定数として扱つたが、
実際にはこれらも場所の関数であり、厳密には
（Ｂ／Ａ）e（ｚ）ではなく〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（
ｚ）が得 られる。
実際にはこれらも場所の関数であり、厳密には
（Ｂ／Ａ）e（ｚ）ではなく〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（
ｚ）が得 られる。
さて、超音波媒体の温度が変化すると、ρ0、
C0、（Ｂ／Ａ）eも変化する。従つて、被測定超音波媒 体の温度が変化する前後の〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）〕（
ｚ） の変化を知る事によつて、各部位での温度変化を
知る事ができる。
C0、（Ｂ／Ａ）eも変化する。従つて、被測定超音波媒 体の温度が変化する前後の〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）〕（
ｚ） の変化を知る事によつて、各部位での温度変化を
知る事ができる。
特別な場合として、密度ρ0は温度によつて余り
変化せず、音速C0及び等価非線形パラメータ
（Ｂ／Ａ）eは温度に対してほぼ線形に変化すると仮定 すると媒体の温度が未知の値T0から未知の値T1
に変化した場合 ρ0（ｚ）T1＝ρ0（ｚ）T0＝ρ0（ｚ） c0（ｚ）T1＝C0（ｚ）T0＋α△Ｔ 但し △Ｔ＝T1−T0 （Ｂ／Ａ）e（ｚ）T1＝（Ｂ／Ａ）e（ｚ
）T0 ＋β△Ｔ α、βは定数 ……(16) となり、温度変化の前後の〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（
ｚ） の差△は △＝〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T0 −〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T1 ＝１／ρ0（ｚ）１／C0（ｚ）T0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）
T0 ・−１／ρ0（ｚ）１／C0（ｚ）T0＋α△Ｔ 〔（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0＋β△Ｔ〕 ＝１／ρ0（ｚ）１／C0（ｚ）T0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）
T0 〔１−（１／１＋α△Ｔ／Co（2）T0） （１＋β△Ｔ／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0）〕 ≒１／ρ0（ｚ）１／C0（ｚ）T0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）
T0 〔β／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0−α／C0（ｚ）T0〕△
Ｔ ＝〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T0 〔β／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0−α／C0（ｚ）T0〕△
Ｔ……(17) となる。但し、式（17）の計算の途中で、 β／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0、α／C0（ｚ）T0≪１と仮定
して、 β△Ｔ／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0・α△Ｔ／C0（ｚ）T0
の項を無視した。
変化せず、音速C0及び等価非線形パラメータ
（Ｂ／Ａ）eは温度に対してほぼ線形に変化すると仮定 すると媒体の温度が未知の値T0から未知の値T1
に変化した場合 ρ0（ｚ）T1＝ρ0（ｚ）T0＝ρ0（ｚ） c0（ｚ）T1＝C0（ｚ）T0＋α△Ｔ 但し △Ｔ＝T1−T0 （Ｂ／Ａ）e（ｚ）T1＝（Ｂ／Ａ）e（ｚ
）T0 ＋β△Ｔ α、βは定数 ……(16) となり、温度変化の前後の〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（
ｚ） の差△は △＝〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T0 −〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T1 ＝１／ρ0（ｚ）１／C0（ｚ）T0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）
T0 ・−１／ρ0（ｚ）１／C0（ｚ）T0＋α△Ｔ 〔（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0＋β△Ｔ〕 ＝１／ρ0（ｚ）１／C0（ｚ）T0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）
T0 〔１−（１／１＋α△Ｔ／Co（2）T0） （１＋β△Ｔ／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0）〕 ≒１／ρ0（ｚ）１／C0（ｚ）T0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）
T0 〔β／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0−α／C0（ｚ）T0〕△
Ｔ ＝〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T0 〔β／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0−α／C0（ｚ）T0〕△
Ｔ……(17) となる。但し、式（17）の計算の途中で、 β／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0、α／C0（ｚ）T0≪１と仮定
して、 β△Ｔ／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0・α△Ｔ／C0（ｚ）T0
の項を無視した。
〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T0及び
〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T1は前述の様にそ
れぞ れ実測する事ができるから、α、β、C0（ｚ）T0、
（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0が既知であれば、式（17）から△ Ｔを求める事ができる。実際、α、β、C0（ｚ）T
０、ρ0（ｚ）は例えば肝臓や脂肪等の種々の超音波
媒体について予め実測しておく事ができる。ま
た、（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0についても、〔１／ρ0C0（Ｂ
／Ａ）e （ｚ）T0が実測でき、且つρ0（ｚ）、C0（ｚ）T0を予
め
知る事ができるので、（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0単独の値を 求めておく事ができる。従つて式（17）から△Ｔ
を求める事が可能となる。
れぞ れ実測する事ができるから、α、β、C0（ｚ）T0、
（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0が既知であれば、式（17）から△ Ｔを求める事ができる。実際、α、β、C0（ｚ）T
０、ρ0（ｚ）は例えば肝臓や脂肪等の種々の超音波
媒体について予め実測しておく事ができる。ま
た、（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0についても、〔１／ρ0C0（Ｂ
／Ａ）e （ｚ）T0が実測でき、且つρ0（ｚ）、C0（ｚ）T0を予
め
知る事ができるので、（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0単独の値を 求めておく事ができる。従つて式（17）から△Ｔ
を求める事が可能となる。
尚、式（17）で与えられる量と温度変化量との
対応がついておれば、式（17）で与えられる量を
直接に出力しても良い事は言うまでもない。
対応がついておれば、式（17）で与えられる量を
直接に出力しても良い事は言うまでもない。
以上、本発明の原理的説明を行なつたが、以下
実施例について第３図を用いて説明する。
実施例について第３図を用いて説明する。
第３図において、１はポンピング波の送信のタ
イミングを発生するタイミング制御部、２は測定
用連続波のための発振器、３は発振器出力を受け
て振動子を駆動するためのドライバ、４は測定波
送信用の振動子XA、５は被測定超音波媒体Ｍ、
６は測定波受信用の振動子XB、７は受信増幅器、
８は位相検出器、９は式（14）の１／Ｋ１／Ｇ（ｗ）で
定 義されるフイルタ、１０はポンピング波用のドラ
イバ、１１はポンピング波発生用の振動子Xpで
ある。１２は、図示しない温度操作手段によつて
被測定超音波媒体の温度が変化する前の〔１／ρC （Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）を記憶する記憶部、１３は記憶部 １２の出力とフイルタ９の出力との差を得る減算
部である。またx1はXpから測定用ビームまでの
距離、zxは被測定区間の距離、z1は被測定区間と
XBとの距離である。第３図において、発振器２
はタイミング制御部１と無関係に動作するように
描かれているが、同期動作しても良いことは言う
までもない。フイルタ９は、例えばCCDを用い
たトランスバーサルフイルタで実現できる。記憶
部１２は、例えば第４図に示す如く、Ａ／Ｄ変換
器１５、ICメモリ１６、Ｄ／Ａ変換器１７、制
御部１８により実現でき、ポンプ波の送信に同期
して動作するようにタイミング制御部１により制
御される。第５図には第３図の主要部の時間波形
を示しており、第５図には第３図と同じ信号名称
を記してある。ポンピング波を送信してからポン
ピング波が測定波の位置に到達するまでの時間
（x1／C0）と、ポンピング波による位相変調を受け た測定波が初めて振動子XBに到達するのに要す
る時間（z1／C0）との和をt1とすると、受信増幅器 ７の出力VRは、第５図に示す様にポンピング波
の送信から時間t1の後に位相変調を受け始め、ポ
ンピング波による位相変調を受けた測定波が被測
定区間を通過してしまうまでの時間t2＝z2／C0の間 位相変調出力を出し続ける。位相検出器８は、発
振器２の出力とVRとの位相を比較し、VRの位相
を時間の関数φ（ｔ）として、従つて座標ｚの関
数として出力とする。この出力が、フイルタ９に
入力され、１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）eが時間の関数として、
従 つて座標ｚの関数として得られる。図示しない温
度操作手段によつて超音波媒体５の温度が変化す
る前のフイルタ出力がタイミング制御部１の制御
の下に記憶部１２に記憶される。温度操作手段によ
つて媒体の温度が変化した後、記憶部１２の出力
とフイルタ９の出力との差、つまり式(17)で示さ
れる量が減算１３で最終出力として得られる。
イミングを発生するタイミング制御部、２は測定
用連続波のための発振器、３は発振器出力を受け
て振動子を駆動するためのドライバ、４は測定波
送信用の振動子XA、５は被測定超音波媒体Ｍ、
６は測定波受信用の振動子XB、７は受信増幅器、
８は位相検出器、９は式（14）の１／Ｋ１／Ｇ（ｗ）で
定 義されるフイルタ、１０はポンピング波用のドラ
イバ、１１はポンピング波発生用の振動子Xpで
ある。１２は、図示しない温度操作手段によつて
被測定超音波媒体の温度が変化する前の〔１／ρC （Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）を記憶する記憶部、１３は記憶部 １２の出力とフイルタ９の出力との差を得る減算
部である。またx1はXpから測定用ビームまでの
距離、zxは被測定区間の距離、z1は被測定区間と
XBとの距離である。第３図において、発振器２
はタイミング制御部１と無関係に動作するように
描かれているが、同期動作しても良いことは言う
までもない。フイルタ９は、例えばCCDを用い
たトランスバーサルフイルタで実現できる。記憶
部１２は、例えば第４図に示す如く、Ａ／Ｄ変換
器１５、ICメモリ１６、Ｄ／Ａ変換器１７、制
御部１８により実現でき、ポンプ波の送信に同期
して動作するようにタイミング制御部１により制
御される。第５図には第３図の主要部の時間波形
を示しており、第５図には第３図と同じ信号名称
を記してある。ポンピング波を送信してからポン
ピング波が測定波の位置に到達するまでの時間
（x1／C0）と、ポンピング波による位相変調を受け た測定波が初めて振動子XBに到達するのに要す
る時間（z1／C0）との和をt1とすると、受信増幅器 ７の出力VRは、第５図に示す様にポンピング波
の送信から時間t1の後に位相変調を受け始め、ポ
ンピング波による位相変調を受けた測定波が被測
定区間を通過してしまうまでの時間t2＝z2／C0の間 位相変調出力を出し続ける。位相検出器８は、発
振器２の出力とVRとの位相を比較し、VRの位相
を時間の関数φ（ｔ）として、従つて座標ｚの関
数として出力とする。この出力が、フイルタ９に
入力され、１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）eが時間の関数として、
従 つて座標ｚの関数として得られる。図示しない温
度操作手段によつて超音波媒体５の温度が変化す
る前のフイルタ出力がタイミング制御部１の制御
の下に記憶部１２に記憶される。温度操作手段によ
つて媒体の温度が変化した後、記憶部１２の出力
とフイルタ９の出力との差、つまり式(17)で示さ
れる量が減算１３で最終出力として得られる。
以上の如く、本発明によれば、超音波媒体の温
度変化に対等する量（第（17）式で示される）の
空間分布を、Ｘ線CTの場合の如く複雑で時間の
かかる像の再構成手法を用いる事なく、簡単な構
成で高速に得る事ができる。
度変化に対等する量（第（17）式で示される）の
空間分布を、Ｘ線CTの場合の如く複雑で時間の
かかる像の再構成手法を用いる事なく、簡単な構
成で高速に得る事ができる。
特許請求の範囲第２項は、第３図におけるフイ
ルタ９の挿入位置が、減算部１３のの後でも良い
事を述べたものである。第３図におけるフイルタ
９はポンピング波の周波数特性の逆特性にほぼ等
しい特性を持つ線形フイルタであるから、２つの
入力x0（ｔ）とx1（ｔ）との差x0（ｔ）−x1（ｔ）を
フイルタに通した出力Ｆ〔x0（ｔ）−x1（ｔ）〕は、
x0（ｔ）のフイルタ出力Ｆ〔x0（ｔ）〕とx1（ｔ）の
フイルタ出力Ｆ〔x1(f)〕との差Ｆ〔x0(f)〕−Ｆ〔x1
（ｔ）〕に等しくなる。従つて、特許請求の範囲第
２項の構成の装置でも、第１項の構成の装置と同
じ効果が得られる事になる。第２項で示される装
置の構成例を第６図に示す。第６図の各構成要素
の番号は、第３図の対応する構成要素と同一の番
号を付してあり、説明は省略する。
ルタ９の挿入位置が、減算部１３のの後でも良い
事を述べたものである。第３図におけるフイルタ
９はポンピング波の周波数特性の逆特性にほぼ等
しい特性を持つ線形フイルタであるから、２つの
入力x0（ｔ）とx1（ｔ）との差x0（ｔ）−x1（ｔ）を
フイルタに通した出力Ｆ〔x0（ｔ）−x1（ｔ）〕は、
x0（ｔ）のフイルタ出力Ｆ〔x0（ｔ）〕とx1（ｔ）の
フイルタ出力Ｆ〔x1(f)〕との差Ｆ〔x0(f)〕−Ｆ〔x1
（ｔ）〕に等しくなる。従つて、特許請求の範囲第
２項の構成の装置でも、第１項の構成の装置と同
じ効果が得られる事になる。第２項で示される装
置の構成例を第６図に示す。第６図の各構成要素
の番号は、第３図の対応する構成要素と同一の番
号を付してあり、説明は省略する。
特許請求の範囲第３項は、ポンピング波として
正しい平面波が得られない場合についての対策を
述べたものである。一般に、完全な平面波を得る
には無限に広い平板振動子を用いる必要があり、
これは実際上不可能である。近似的に平面波を得
る方法としては、振動子面から充分に離れた所で
充分に曲率半径の大きくなつた球面波の一部を使
う事もあるが、ポンピング波として用いるには、
単位面積当りのエネルギー密度が小さくなり過ぎ
るので必らずしも適当でない。従つて、充分な音
圧を持つたポンピング波は、実際には平面波とは
ならず、従つてその音圧は、時間ｔだけでなく座
標ｚによつても変化する事になり、平面波からの
ズレが無視できない位大きくなつた場合にはその
補正が必要となる。この補正は以下の様にして行
う事ができる。
正しい平面波が得られない場合についての対策を
述べたものである。一般に、完全な平面波を得る
には無限に広い平板振動子を用いる必要があり、
これは実際上不可能である。近似的に平面波を得
る方法としては、振動子面から充分に離れた所で
充分に曲率半径の大きくなつた球面波の一部を使
う事もあるが、ポンピング波として用いるには、
単位面積当りのエネルギー密度が小さくなり過ぎ
るので必らずしも適当でない。従つて、充分な音
圧を持つたポンピング波は、実際には平面波とは
ならず、従つてその音圧は、時間ｔだけでなく座
標ｚによつても変化する事になり、平面波からの
ズレが無視できない位大きくなつた場合にはその
補正が必要となる。この補正は以下の様にして行
う事ができる。
先ず、ポンピング波の音圧分布を、時間ｔ及び
座標の関数Ｐ（ｚ、ｔ）として測定波ビームの線
上で予め測定しておく。このＰ（ｚ、ｔ）から、
ｔ＝０でｚ＝z0にあつた測定波が、測定波ビーム
線上で受ける音圧変化をｚをパラメータとしてｚ
の関数gz0（ｚ）として求めておく事ができる。こ
のgz0（ｚ）が式(9)の（ｚ−z0／C0）に相当するもの となる。これを用いて、ｔ＝０でｚ＝z0にあつた
測定波に対する重み関数（式(11)のｇ（z0−ｚ）に
相当する）を平面波の場合と同様にして求めてお
く事ができる。従つて、この重み関数の逆特性を
持つフイルタを平面波の場合と同様に予め用意し
ておく事ができ、従つて１／PC（Ｂ／Ａ）e（ｚ）を得 る事ができる。但し、平面波の場合と異なり、測
定波の注目している部分がｔ＝０でｚ軸上のどの
部分にあるかによつて、つまりz0の値によつて、
その注目している部分がｚ軸上で受ける音圧分布
が異つてくる。この様子を第７図に模式的に示
す。なお、第７図Ａはｔ＝０の時点に球面波が到
来している場合の音圧分布を表わし、第７図Ｂは
ｔ＝０においてｚ＝z1にあつた測定波に対して本
来の平面波のポンピング波を受けた場合のｚ軸上
での音圧分布、第７図Ｃはｔ＝０においてｚ＝z1
にあつた測定波が球面波のポンピング波を受けた
場合のｚ軸上で０音圧分布、第７図Ｄはｔ＝０に
おいてｚ＝０にあつた測定波が球面波のポンピン
グ波を受けた場合のｚ軸上での音圧分布をそれぞ
れ表わしている。従つて、式(11)のｇ（ｚ）に相当
する重み関数も、更には式（14）の１／Ｇ（ｗ）に対 応するフイルタも、z0をパラメータとして異なつ
たものとなる。つまり、このフイルタ９は、どの
ｚ座標の１／ρ0C0Ｂ／Ａ（ｚ）を求めるのかという事
に より変化するものとなるが、第５図に示す如く、
z0の各値に対して注目している測定波がｚ軸上で
受ける音圧を求める事ができるので、これから各
z0の値に対するフイルタ特性を予め計算しておく
事ができる。第３図における位相検出器８の出力
を時間的に見ると、これは、逐次異なるz0に対応
する位相変化が出力されているから、この出力に
対し、各z0に対する上述のフイルタを順次作用さ
せれば、平面ポンピング波の時と同様に１／ρ0C0Ｂ／
Ａ （ｚ）の分布を得る事ができる。この時、順次異
なる特性のフイルタを作用させる方法としては、
例えば、位相検出器出力を一旦Ａ／Ｄ変換した上
でデイジタルフイルタリングを施しても良い。
座標の関数Ｐ（ｚ、ｔ）として測定波ビームの線
上で予め測定しておく。このＰ（ｚ、ｔ）から、
ｔ＝０でｚ＝z0にあつた測定波が、測定波ビーム
線上で受ける音圧変化をｚをパラメータとしてｚ
の関数gz0（ｚ）として求めておく事ができる。こ
のgz0（ｚ）が式(9)の（ｚ−z0／C0）に相当するもの となる。これを用いて、ｔ＝０でｚ＝z0にあつた
測定波に対する重み関数（式(11)のｇ（z0−ｚ）に
相当する）を平面波の場合と同様にして求めてお
く事ができる。従つて、この重み関数の逆特性を
持つフイルタを平面波の場合と同様に予め用意し
ておく事ができ、従つて１／PC（Ｂ／Ａ）e（ｚ）を得 る事ができる。但し、平面波の場合と異なり、測
定波の注目している部分がｔ＝０でｚ軸上のどの
部分にあるかによつて、つまりz0の値によつて、
その注目している部分がｚ軸上で受ける音圧分布
が異つてくる。この様子を第７図に模式的に示
す。なお、第７図Ａはｔ＝０の時点に球面波が到
来している場合の音圧分布を表わし、第７図Ｂは
ｔ＝０においてｚ＝z1にあつた測定波に対して本
来の平面波のポンピング波を受けた場合のｚ軸上
での音圧分布、第７図Ｃはｔ＝０においてｚ＝z1
にあつた測定波が球面波のポンピング波を受けた
場合のｚ軸上で０音圧分布、第７図Ｄはｔ＝０に
おいてｚ＝０にあつた測定波が球面波のポンピン
グ波を受けた場合のｚ軸上での音圧分布をそれぞ
れ表わしている。従つて、式(11)のｇ（ｚ）に相当
する重み関数も、更には式（14）の１／Ｇ（ｗ）に対 応するフイルタも、z0をパラメータとして異なつ
たものとなる。つまり、このフイルタ９は、どの
ｚ座標の１／ρ0C0Ｂ／Ａ（ｚ）を求めるのかという事
に より変化するものとなるが、第５図に示す如く、
z0の各値に対して注目している測定波がｚ軸上で
受ける音圧を求める事ができるので、これから各
z0の値に対するフイルタ特性を予め計算しておく
事ができる。第３図における位相検出器８の出力
を時間的に見ると、これは、逐次異なるz0に対応
する位相変化が出力されているから、この出力に
対し、各z0に対する上述のフイルタを順次作用さ
せれば、平面ポンピング波の時と同様に１／ρ0C0Ｂ／
Ａ （ｚ）の分布を得る事ができる。この時、順次異
なる特性のフイルタを作用させる方法としては、
例えば、位相検出器出力を一旦Ａ／Ｄ変換した上
でデイジタルフイルタリングを施しても良い。
特別な場合として、測定波ビームがポンピング
波の遠距離音場にある場合を考えると、ポンピン
グ波が球面波であるので、測定波ビーム上での音
圧分布は Ｐ（wt−ｋ√2＋2＋2） と書く事ができる。ここでｙ＞ｘ、ｚであり、ポ
ンプ波の十分遠距離音場であるとすると、ビーム
上（ｙ＝y0）で Ｐ（wt−ｋ√2＋2＋2） ≒Ｐ（wt−ｋ（y0＋x2＋z2／2y0）） ≒Ｐ（（wt−ky0）−ｋx2＋z2／2y0） ……(16) 第１項は（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０、y0、０）なる映
像面の中心の位相であり、第２項は位置による位
相のずれを表わしている。従つて今、 Ｚ＝ｚ＋ｋx2＋y2／2y0 ……(17) という変数変換を行えば、式(9)は △φ（Ｚ）＝Ｋ（Ｂ／Ａ）e（Ｚ）Ｐ（Ｚ−Z0／C0） ……(18) となり、以下式(9)ないし（15）によつて、１／ρ0C0 （Ｂ／Ａ）e（Ｚ）の像が得られる。よつてその像を式 （17）の関係から変数をＺからｚに戻してやると、
１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の像が得られる。このよう
にポン ピング波と測定波ビームとをある程度距離をもた
せることにより信号処理が非常に容易になる。
波の遠距離音場にある場合を考えると、ポンピン
グ波が球面波であるので、測定波ビーム上での音
圧分布は Ｐ（wt−ｋ√2＋2＋2） と書く事ができる。ここでｙ＞ｘ、ｚであり、ポ
ンプ波の十分遠距離音場であるとすると、ビーム
上（ｙ＝y0）で Ｐ（wt−ｋ√2＋2＋2） ≒Ｐ（wt−ｋ（y0＋x2＋z2／2y0）） ≒Ｐ（（wt−ky0）−ｋx2＋z2／2y0） ……(16) 第１項は（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０、y0、０）なる映
像面の中心の位相であり、第２項は位置による位
相のずれを表わしている。従つて今、 Ｚ＝ｚ＋ｋx2＋y2／2y0 ……(17) という変数変換を行えば、式(9)は △φ（Ｚ）＝Ｋ（Ｂ／Ａ）e（Ｚ）Ｐ（Ｚ−Z0／C0） ……(18) となり、以下式(9)ないし（15）によつて、１／ρ0C0 （Ｂ／Ａ）e（Ｚ）の像が得られる。よつてその像を式 （17）の関係から変数をＺからｚに戻してやると、
１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の像が得られる。このよう
にポン ピング波と測定波ビームとをある程度距離をもた
せることにより信号処理が非常に容易になる。
本発明は更に、測定した１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）
の 変化量等の分布のＳ／Ｎ比を向上させる手段を提
供している。等価非線形パラメータと音圧との積
による測定波の位相変化量が小さい時には、本来
の位相変化量φ（ｚ）に対して回路内その他で発
生する雑音を無視できなくなる。このため、φ
（ｚ）から求めた １／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）にも大きな雑音が含まれる
事 になる。この様子を第８図に示す。第８図Ａ図示
の無雑音の位相検出器出力φ（ｚ）に第図Ｂ図示
の雑音Ｎが加わる事により、第８図Ｃ図示の如き
信号が実際には出力される。この対策として、同
一測定部位をＫ回測定して第８図Ｃ図示のS1〜Sk
の如き雑音の加わつた信号を得て、これらを同一
ｚ座標の点毎に加算すると、各点において信号成
分は振幅でＫ倍されるが、雑音成分は電力でＫ倍
されるに過ぎず、もし雑音が不規則雑音であれば
各点における雑音振幅は√倍されるにとでよ
る。従つてＳ／Ｎ比は√倍改善されて第８図Ｄ
図示の如き出力が得られる事になる。
の 変化量等の分布のＳ／Ｎ比を向上させる手段を提
供している。等価非線形パラメータと音圧との積
による測定波の位相変化量が小さい時には、本来
の位相変化量φ（ｚ）に対して回路内その他で発
生する雑音を無視できなくなる。このため、φ
（ｚ）から求めた １／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）にも大きな雑音が含まれる
事 になる。この様子を第８図に示す。第８図Ａ図示
の無雑音の位相検出器出力φ（ｚ）に第図Ｂ図示
の雑音Ｎが加わる事により、第８図Ｃ図示の如き
信号が実際には出力される。この対策として、同
一測定部位をＫ回測定して第８図Ｃ図示のS1〜Sk
の如き雑音の加わつた信号を得て、これらを同一
ｚ座標の点毎に加算すると、各点において信号成
分は振幅でＫ倍されるが、雑音成分は電力でＫ倍
されるに過ぎず、もし雑音が不規則雑音であれば
各点における雑音振幅は√倍されるにとでよ
る。従つてＳ／Ｎ比は√倍改善されて第８図Ｄ
図示の如き出力が得られる事になる。
この方法を用いたシステム構成例を第９図に示
す。第９図において、第３図と同一の構成要素に
は同一の番号を付しており説明は省略する。第９
図において、２１はポンピング波の送信繰り返し周
期Ｔだけ信号を遅らせる遅延回路であり、例えば
CCDやBBD等のアナログ的手段で実現しても良
いし、またＡ/Ｄ変換器とシフトレジスタ又はメモ
リとを用いたデイジタル的手段で実現して良い事
は言うまでもない。２０は加算器であり、遅延回
路の種類に応じてアナログ又はデイジタルのいず
れのタイプでも良い。第９図図示の構成の場合、
位相検出器８の出力Siが同一のｚ軸座標の各点毎
に加算される事は明らかであり、いわゆる同期加
算によりＳ／Ｎ比の改善を行なう事ができる。
す。第９図において、第３図と同一の構成要素に
は同一の番号を付しており説明は省略する。第９
図において、２１はポンピング波の送信繰り返し周
期Ｔだけ信号を遅らせる遅延回路であり、例えば
CCDやBBD等のアナログ的手段で実現しても良
いし、またＡ/Ｄ変換器とシフトレジスタ又はメモ
リとを用いたデイジタル的手段で実現して良い事
は言うまでもない。２０は加算器であり、遅延回
路の種類に応じてアナログ又はデイジタルのいず
れのタイプでも良い。第９図図示の構成の場合、
位相検出器８の出力Siが同一のｚ軸座標の各点毎
に加算される事は明らかであり、いわゆる同期加
算によりＳ／Ｎ比の改善を行なう事ができる。
本発明においては、更に１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）
の 変化量等の２次元又は３次元分布を得る事が可能
となる。これまでの説明で明らかな様に、特定の
走査線上の１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化量等の分
布 を得る事ができるから、送信・受信振動子の対を
相対位置を一定に保つたままでｘまたは１および
ｙ方向に移動させ各ｘまたは１およびｙ座標に対
応したメモリアドレスに１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の
変 化量等の値を記憶しておけば、１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e （ｚ）の変化量等の２次元または１および３次元
分布を得る事ができる。
の 変化量等の２次元又は３次元分布を得る事が可能
となる。これまでの説明で明らかな様に、特定の
走査線上の１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化量等の分
布 を得る事ができるから、送信・受信振動子の対を
相対位置を一定に保つたままでｘまたは１および
ｙ方向に移動させ各ｘまたは１およびｙ座標に対
応したメモリアドレスに１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の
変 化量等の値を記憶しておけば、１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e （ｚ）の変化量等の２次元または１および３次元
分布を得る事ができる。
第１０図はその構成例で、第９図と同じ構成要
素には同一番号を付しており、説明は省略する。
第１０図において、駆動部２２例えばステツピン
グモータによつて振動子４，６の対を移動させる
部分であり、タイミング制御部１からの制御パル
スに応じて振動子の対の移動を行なう。位置検出
部２３は例えばステツピングモータの軸に取り付
けられたロータリ・エンコーダ等により振動子
４，６の対の位置を検出する部分である。メモリ
制御部２４は、タイミング制御部１からのポンピ
ング波送信同期信号やクロツク等を受けて位置検
出部２３からの出力に対応したメモリアドレスを
発生する。メモリ２５は、メモリ制御部２４から
の書込／読出等の制御信号及びアドレスに従つ
て、減算部１３の出力である１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ
） の変化量をＡ／Ｄ変換した後、記憶する。表示部
２６は記憶された１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化量
の 分布をメモリから読み出して表示する。
素には同一番号を付しており、説明は省略する。
第１０図において、駆動部２２例えばステツピン
グモータによつて振動子４，６の対を移動させる
部分であり、タイミング制御部１からの制御パル
スに応じて振動子の対の移動を行なう。位置検出
部２３は例えばステツピングモータの軸に取り付
けられたロータリ・エンコーダ等により振動子
４，６の対の位置を検出する部分である。メモリ
制御部２４は、タイミング制御部１からのポンピ
ング波送信同期信号やクロツク等を受けて位置検
出部２３からの出力に対応したメモリアドレスを
発生する。メモリ２５は、メモリ制御部２４から
の書込／読出等の制御信号及びアドレスに従つ
て、減算部１３の出力である１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ
） の変化量をＡ／Ｄ変換した後、記憶する。表示部
２６は記憶された１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化量
の 分布をメモリから読み出して表示する。
以上の如くすれば１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化
量 の分布の２次元又は３次元分布を得る事ができる
事は明らかでる。
量 の分布の２次元又は３次元分布を得る事ができる
事は明らかでる。
尚、第１０図において、振動子４，６の対の移
動は機械的に行なうものとしたが、振動子の対と
して、いわゆる電子スキヤン・プローブの対を用
いる事により、機械的走査を行なわなくても １／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化量の２次元分布が得
ら れる様になる事は言うまでもない。又、第１０図
においてメモリ２５を用いず、表示管の残光特性
を用いて１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化量の２次元
分 布像を得ても良い事は言うまでもない。
動は機械的に行なうものとしたが、振動子の対と
して、いわゆる電子スキヤン・プローブの対を用
いる事により、機械的走査を行なわなくても １／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化量の２次元分布が得
ら れる様になる事は言うまでもない。又、第１０図
においてメモリ２５を用いず、表示管の残光特性
を用いて１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化量の２次元
分 布像を得ても良い事は言うまでもない。
特許請求の範囲第６項は、上述の如くして得ら
れた〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）の、温度変化の前
後 の変化量（式（17）参照） △＝〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T0 −〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T1 に然るべき係数、例えば式（17）の最終行の△Ｔ
の係数の逆数 Ｋ＝｛〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（z0）T0 〔β／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0−α／C0（ｚ）T0〕）
｝-1 を乗ずる事によつて、温度変化等△Ｔ（ｚ）その
ものを得られる事を述べたもので、前述の如く、
K1は予め求めておく事ができるので、特許請求
の範囲第６項を実現するには、例えば第１０図の
減算部１３の後にK7倍の増幅器を設ければ良い。
K7がｚの関数、従つて時間の関数である場合に
は、この増幅器を、時間と共に利得の変化するい
わゆるTGC（Time Gain Control）増幅器とすれ
ば良い事は言うまでもない。
れた〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）の、温度変化の前
後 の変化量（式（17）参照） △＝〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T0 −〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（ｚ）T1 に然るべき係数、例えば式（17）の最終行の△Ｔ
の係数の逆数 Ｋ＝｛〔１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e〕（z0）T0 〔β／（Ｂ／Ａ）e（ｚ）T0−α／C0（ｚ）T0〕）
｝-1 を乗ずる事によつて、温度変化等△Ｔ（ｚ）その
ものを得られる事を述べたもので、前述の如く、
K1は予め求めておく事ができるので、特許請求
の範囲第６項を実現するには、例えば第１０図の
減算部１３の後にK7倍の増幅器を設ければ良い。
K7がｚの関数、従つて時間の関数である場合に
は、この増幅器を、時間と共に利得の変化するい
わゆるTGC（Time Gain Control）増幅器とすれ
ば良い事は言うまでもない。
特許請求の範囲第７項は、第１１図に示す如
く、予め被測定超音波媒体内の温度Ｔと１／ρ0C0 （Ｂ／Ａ）e（ｚ）との関係、又は温度変化量△Ｔと １／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化量との関係を測定し
て おき、実測で得られた１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）又は
被 測定超音波媒体の温度変化の前後の１／ρ0C0（Ｂ／Ａ
）e （ｚ）の変化量から、温度Ｔ又は温度変化量△Ｔ
を推定しようとするものである。これを実現する
ためには、第１１図の曲線に対応する信号変換回
路２７を、第１１図Ａに対応する場合は例えば第
１２図に示す如く、第１１図Ｂに対応する場合は
例えば第１３図に示す如く、挿入すれば良い事は
明らかである。尚、信号変換回路としては、例え
ば良く知られたダイオード折線近似回路を作つて
も良いし、第１４図に示す如く、Ａ／Ｄ変換器、
符合変換用ROM、Ｄ／Ａ変換器から成る回線を
用いても良い事は言うまでもない。
く、予め被測定超音波媒体内の温度Ｔと１／ρ0C0 （Ｂ／Ａ）e（ｚ）との関係、又は温度変化量△Ｔと １／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）の変化量との関係を測定し
て おき、実測で得られた１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）e（ｚ）又は
被 測定超音波媒体の温度変化の前後の１／ρ0C0（Ｂ／Ａ
）e （ｚ）の変化量から、温度Ｔ又は温度変化量△Ｔ
を推定しようとするものである。これを実現する
ためには、第１１図の曲線に対応する信号変換回
路２７を、第１１図Ａに対応する場合は例えば第
１２図に示す如く、第１１図Ｂに対応する場合は
例えば第１３図に示す如く、挿入すれば良い事は
明らかである。尚、信号変換回路としては、例え
ば良く知られたダイオード折線近似回路を作つて
も良いし、第１４図に示す如く、Ａ／Ｄ変換器、
符合変換用ROM、Ｄ／Ａ変換器から成る回線を
用いても良い事は言うまでもない。
(E) 発明の効果
以上述べた如く、本発明によれば、超音波媒体
内の温度又は温度変化又はそれと密接な関係にあ
る量の空間的分布を、比較的簡単な手段で容易に
実現する事ができる。
内の温度又は温度変化又はそれと密接な関係にあ
る量の空間的分布を、比較的簡単な手段で容易に
実現する事ができる。
第１図および第２図は本発明の概念を説明する
説明図、第３図は本発明の一実施例構成、第４図
は第３図における記憶部１２の一実施例構成、第
５図は第３図図示構成の動作を説明する説明図、
第６図は本発明の別の実施例構成、第７図は球面
波のポンピング波が到来する場合を説明する説明
図、第８図はＳ／Ｎ比を向上する態様を説明する
説明図、第９図は第８図に対応する一実施例構
成、第１０図は二次元または三次元像を得る場合
の一実施例構成、第１１図は温度または温度変化
量と１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）eまたはその変化量との対応関
係 の例を示す図、第１２図は温度分布を求めるため
の一実施例構成、第１３図は温度変化分布を求め
るための一実施例構成、第１４図は第１２図およ
び第１３図における信号変換回路２７の一実施例
構成である。 図中、１はタイミング制御部、２は発振器、３
はドライバ、４は送信用振動子、５は被測定超音
波媒体、６は受信用振動子、７は受信増幅器、８
は位相検出器、９はフイルタ、１０はポンピング
波用のドライバ、１１はポンピング波発生用振動
子、１２は記憶部、１３は減算回路、１５はＡ／
Ｄ変換器、１６はＩ・Ｃメモリ、１７はＤ／Ａ変
換器、１８は制御部、２０は加算部、２１は遅延
回路、２２は振動子の位置を変えるための駆動
部、２３は振動子の位置検出部、２４はメモリ制
御部、２５はメモリ、２６は表示部を表わす。
説明図、第３図は本発明の一実施例構成、第４図
は第３図における記憶部１２の一実施例構成、第
５図は第３図図示構成の動作を説明する説明図、
第６図は本発明の別の実施例構成、第７図は球面
波のポンピング波が到来する場合を説明する説明
図、第８図はＳ／Ｎ比を向上する態様を説明する
説明図、第９図は第８図に対応する一実施例構
成、第１０図は二次元または三次元像を得る場合
の一実施例構成、第１１図は温度または温度変化
量と１／ρ0C0（Ｂ／Ａ）eまたはその変化量との対応関
係 の例を示す図、第１２図は温度分布を求めるため
の一実施例構成、第１３図は温度変化分布を求め
るための一実施例構成、第１４図は第１２図およ
び第１３図における信号変換回路２７の一実施例
構成である。 図中、１はタイミング制御部、２は発振器、３
はドライバ、４は送信用振動子、５は被測定超音
波媒体、６は受信用振動子、７は受信増幅器、８
は位相検出器、９はフイルタ、１０はポンピング
波用のドライバ、１１はポンピング波発生用振動
子、１２は記憶部、１３は減算回路、１５はＡ／
Ｄ変換器、１６はＩ・Ｃメモリ、１７はＤ／Ａ変
換器、１８は制御部、２０は加算部、２１は遅延
回路、２２は振動子の位置を変えるための駆動
部、２３は振動子の位置検出部、２４はメモリ制
御部、２５はメモリ、２６は表示部を表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (イ) 超音波媒体を透過する測定用連続超音波
ビームを送信・受信する一対の超音波振動子と (ロ) 該超音波ビームと交差し、被観察部位をカバ
ーするだけのビーム幅を待つポンピング用超音
波パルスを送信する超音波振動子と (ハ) 受信波の位相の、ポンピング波による遷移量
の、該測定用ビーム走査線上の空間的分布を検
出する手段と、 (ニ) 上記位相遷移量の、上記測定用ビーム走査線
上の空間的分布出力を、ポンピング波の周波数
特性の逆特性にほぼ等しい特性のフイルタに通
す事により、該超音波媒体の等価非線形パラメ
ータ（Ｂ／Ａ）e、音速Ｃ、密度ρによつて定まる 量ｆ（（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρ）の、該測定用ビーム走 査線上の空間的分布を得てこれを記憶する手段
と、 (ホ) 該超音波媒体が温度変化を受けた後で上記測
定用ビーム走査線上のｆ（（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρ）の 空間的分布を得て、これと(ニ)で記憶したｆ
（（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρ）の空間的分布との差を得る 手段と、 を持つ事を特徴とする、超音波による温度測定装
置。 ２ (イ) 超音波媒体を透過する測定用連続超音波
ビームを送信・受信する一対の超音波振動子
と、 (ロ) 該超音波ビームと交差し、被観察部位をカバ
ーするだけのビーム幅を持つポンピング用超音
波パルスを送信する超音波振動子と、 (ハ) 受信波の位相の、ポンピング波による遷移量
の、該測定用ビーム走査線上の空間的分布を検
出してこれを記憶する手段と、 (ニ) 該超音波媒体が温度変化を受けた後で受信波
の位相遷移量の上記測定用ビーム走査線上の空
間的分布を得て、これと(ハ)で記憶した位相遷移
量の空間的分布との差を得る手段と、 (ホ) 上記位相遷移量の差の空間的分布出力を、ポ
ンピング波の周波数特性の逆特性にほぼ等しい
特性のフイルタに通す事により、該超音波媒体
の等価非線形パラメータ（Ｂ／Ａ）e、音速Ｃ、密 度ρによつて定まる量ｆ（（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρ）の、 温度変化に伴う変化量の空間的分布を得る手段
と、 を持つ事を特徴とする、超音波による温度測定装
置。 ３ ポンピング波の音圧分布を場所および時間の
関数として予め測定しておき、特許請求の範囲第
１項(ニ)または第２項(ホ)の部分の処理を行う際に、
該予め測定された音圧分布による補正を行う手段
を持つ事を特徴とする、特許請求の範囲第１項な
いし第２項のいずれかに記載の、超音波による温
度測定装置。 ４ 同一の測定用ビーム走査線上の同一位置に対
応する位相遷移量を、複数回のポンピング波の送
信毎に加算する。いわゆる同期可算機能を持つ事
を特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第３
項のいずれかに記載の超音波による温度測定装
置。 ５ 送信・受信用振動子対を一次元的または二次
元的に走査する事により、被測定超音波媒体の、
温度変化に対する二次元的または三次元的なｆ
（（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρ）の変化量分布像を得るための 走査部・表示部を持つ事を特徴とする、特許請求
の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の、
超音波による温度測定装置。 ６ 得られたｆ（（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρ）の差に対して
、 適当な係数（必要に応じて場所により異つたもの
でもよい）を乗ずる事により、温度変化量の分布
を得る様にした事を特徴とする、特許請求の範囲
第１項ないし第５項のいずれかに記載の、超音波
による温度測定装置。 ７ 被測定超音波媒体内の各部の温度または温度
変化量と、ｆ（（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρ）またはｆ（（Ｂ
／Ａ）e 、Ｃ、ρ）の変化量との対応を予め測定してお
き、ｆ（（Ｂ／Ａ）e、Ｃ、ρ）またはその変化量を測 定する事により、該被測定超音波媒体内の各部の
絶対的な温度または温度変化量を得る様にした事
を特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第５
項のいずれかに記載の、超音波による温度測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10224083A JPS59226841A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 超音波による温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10224083A JPS59226841A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 超音波による温度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59226841A JPS59226841A (ja) | 1984-12-20 |
| JPH0139057B2 true JPH0139057B2 (ja) | 1989-08-17 |
Family
ID=14322103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10224083A Granted JPS59226841A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 超音波による温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59226841A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4817615A (en) * | 1985-12-13 | 1989-04-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ultrasonic temperature measurement apparatus |
| KR100439656B1 (ko) * | 2002-01-04 | 2004-07-12 | (주)휴먼정보통신 | 초음파를 이용한 비접촉식 온도분포 계측장치 |
-
1983
- 1983-06-08 JP JP10224083A patent/JPS59226841A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59226841A (ja) | 1984-12-20 |
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