JPH03188377A - 超音波流速計測装置 - Google Patents
超音波流速計測装置Info
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- JPH03188377A JPH03188377A JP23070890A JP23070890A JPH03188377A JP H03188377 A JPH03188377 A JP H03188377A JP 23070890 A JP23070890 A JP 23070890A JP 23070890 A JP23070890 A JP 23070890A JP H03188377 A JPH03188377 A JP H03188377A
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- signals
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は医療分野もしくは水中計測に用いる超音波流速
計に関し、とくに超音波ビームと直交する方向に流れる
流体の速度の計測を可能にし、つまり流れの速度と向き
を得ることのできる装置に関する。
計に関し、とくに超音波ビームと直交する方向に流れる
流体の速度の計測を可能にし、つまり流れの速度と向き
を得ることのできる装置に関する。
一般に、音波を放射し、反射音波のドプラシフトにより
対象の速度を計測する方法では速度の音波ビーム方向成
分が検出される。これに対し、日本超音波医学会講演論
文集４０−Ａ〜５６（昭和５７年５月）；第３９５頁に
掲載された方法では、複数のプローブによる計測値から
ビームの交叉角を利用して各ベクトル成分を算出してい
る。
対象の速度を計測する方法では速度の音波ビーム方向成
分が検出される。これに対し、日本超音波医学会講演論
文集４０−Ａ〜５６（昭和５７年５月）；第３９５頁に
掲載された方法では、複数のプローブによる計測値から
ビームの交叉角を利用して各ベクトル成分を算出してい
る。
一方、 ライ・エル・ニューハウス（Ｖ、 Ｌ。
Ｎｅｗｈｏｕｓｅ）は「トランスバース・ドプラ・サマ
リーＪ （Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ
Ｓｕｍｍａｒｙ）と題する論文にて超音波ビームと直角
方向（横方向）の速度を計測する方法を発表した。この
方法は、計測位置をある程度広い角度で見込む広口径の
トランスデユーサで計測位置からの反射波を検出し、検
出信号の周波数スペクトルから横方向の流速を求めてい
る。
リーＪ （Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ
Ｓｕｍｍａｒｙ）と題する論文にて超音波ビームと直角
方向（横方向）の速度を計測する方法を発表した。この
方法は、計測位置をある程度広い角度で見込む広口径の
トランスデユーサで計測位置からの反射波を検出し、検
出信号の周波数スペクトルから横方向の流速を求めてい
る。
上記第１の従来技術はそれぞれの計測速度から算出して
いるため、速度が分布して計測された場合には平均値し
か算出できず、空間的分布を算出することが不可能であ
った。また上記第２の従来技術では横方向のどちら向き
の流れか、つまり速度の正・負が区別できない。
いるため、速度が分布して計測された場合には平均値し
か算出できず、空間的分布を算出することが不可能であ
った。また上記第２の従来技術では横方向のどちら向き
の流れか、つまり速度の正・負が区別できない。
そこで本発明は、血流速の各ベクトル成分の分布を計測
可能とする方式の提供を目的とする。
可能とする方式の提供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、連続配列された複数個の素子がらの受信信号
を一括して処理することにより、各方向へ速度分布を導
出することを可能としたものである。
を一括して処理することにより、各方向へ速度分布を導
出することを可能としたものである。
第１図のトランスデユーサ素子配列Ｑの全体あるいは一
部の素子から時刻ｔｋごとに点Ｐに集束する音波を送出
する。Ｑから集束点Ｐまでの距離をＬとする。この音波
により得られる点Ｐの反射信号はＱの各素子ｑｎにより
受信されａｋｎ（ｔ）となる。
部の素子から時刻ｔｋごとに点Ｐに集束する音波を送出
する。Ｑから集束点Ｐまでの距離をＬとする。この音波
により得られる点Ｐの反射信号はＱの各素子ｑｎにより
受信されａｋｎ（ｔ）となる。
このａｈｎ（ｔ）を並列ビーム形成部Ｂに印加する。こ
のＢは、受信信号ａｋｎＤ）により第２図Ｂ１． Ｂ２
・・・Ｂ１・・Ｂにに示す複数の受信用超音波ビームの
それぞれによる受信信号であるｂｈ＋５（ｔ）をｍ＝１
〜Ｍの全てに対して同時に出力する複数受信ビームの並
列形成部である。ここでビームの間隔をεとする。注目
領域をθに制限することも可能。この５口（１）は点Ｐ
にある反射体が静止している場合には第３図ａ）に示す
ように、Ｐの方向に形成された第ｍｐチャンネルの出力
に反射信号が得られ、出力するチャンネル位置は送波の
くり返しの回数ｋに対し変化しない。また、反射信号が
出現するまでの送波時刻からの時間は音波の伝搬時間で
あり２Ｌ／Ｃである。ここでＣは音速である。
のＢは、受信信号ａｋｎＤ）により第２図Ｂ１． Ｂ２
・・・Ｂ１・・Ｂにに示す複数の受信用超音波ビームの
それぞれによる受信信号であるｂｈ＋５（ｔ）をｍ＝１
〜Ｍの全てに対して同時に出力する複数受信ビームの並
列形成部である。ここでビームの間隔をεとする。注目
領域をθに制限することも可能。この５口（１）は点Ｐ
にある反射体が静止している場合には第３図ａ）に示す
ように、Ｐの方向に形成された第ｍｐチャンネルの出力
に反射信号が得られ、出力するチャンネル位置は送波の
くり返しの回数ｋに対し変化しない。また、反射信号が
出現するまでの送波時刻からの時間は音波の伝搬時間で
あり２Ｌ／Ｃである。ここでＣは音速である。
一方、第４図に示すように反射体が送波時刻ｔｏｅ ｔ
ｔｙ ｔｚ に対応してＡＢＣと移動したとすると、５
口（１）は第３図ｂ）に示すように反射信号の出現する
チャンネルがｍ＾、ｍＢ、ｍＣと変化する。このため、
受信信号の出現する時刻ｔｅ（＝２Ｌ／Ｃ）において５
口（１）の振幅と位相を計測し、この値を複素数値Ｃｋ
ｍとすると、Ｃｋ。
ｔｙ ｔｚ に対応してＡＢＣと移動したとすると、５
口（１）は第３図ｂ）に示すように反射信号の出現する
チャンネルがｍ＾、ｍＢ、ｍＣと変化する。このため、
受信信号の出現する時刻ｔｅ（＝２Ｌ／Ｃ）において５
口（１）の振幅と位相を計測し、この値を複素数値Ｃｋ
ｍとすると、Ｃｋ。
はビーム位置ｍに対して第５図のようになる。ここで各
送波に対する方位方向の移動量をΔ、とすると第５図か
ら Ｃｋｍ＝Ｇｏ（ｍ＋にΔ、） ・・・（１） なる関係を有する。
送波に対する方位方向の移動量をΔ、とすると第５図か
ら Ｃｋｍ＝Ｇｏ（ｍ＋にΔ、） ・・・（１） なる関係を有する。
ここで、時刻ｔｅにおける受信信号ｂｔ、ｍ（ｔｅ）の
振幅および位相をそれぞれｂ ｋｅｙ φ口とすると、
Ｃｋ、は第３図ｂ）から であり、第４図の移動の場合には全て同一位相となる。
振幅および位相をそれぞれｂ ｋｅｙ φ口とすると、
Ｃｋ、は第３図ｂ）から であり、第４図の移動の場合には全て同一位相となる。
第５図において点線にて示した成分は、静止物体からの
反射信号であり移動しない。このため、Ｃｘｍ Ｃ：
２ｍｙ ｃ３ｍ Ｃ３ｗａ等のように、同一チャネル
信号の送波くりかえしごとの隣接信号間の差分処理を行
なうことにより固定物信号除去（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒ
ｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）処理がなされる。
反射信号であり移動しない。このため、Ｃｘｍ Ｃ：
２ｍｙ ｃ３ｍ Ｃ３ｗａ等のように、同一チャネル
信号の送波くりかえしごとの隣接信号間の差分処理を行
なうことにより固定物信号除去（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒ
ｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）処理がなされる。
つまり、差分処理の出力ｄ ｋ−（＝ Ｃｈ−Ｃｈａｔ
−）は第６図となり、静止物体による 信号は抑圧される。
−）は第６図となり、静止物体による 信号は抑圧される。
ここで、第４図において簡単のために、完全な横方向移
動としたが、実際は、第７図に示すような距離方向の移
動も伴っていることがほとんどで、例えば、時刻ｔ１に
Ｂ’ 、ｔ、にＣ′と移動する。
動としたが、実際は、第７図に示すような距離方向の移
動も伴っていることがほとんどで、例えば、時刻ｔ１に
Ｂ’ 、ｔ、にＣ′と移動する。
このような場合には第８図に示すように時刻ｔｅにおけ
る信号の位相が反射体までの距離変化に対応して変化す
る。この変化量を０６とすると反射体の距離方向速度成
分をＶｒとして （λ：波長、ｔｏ＝ｔｈ＋１ ｔｈ：送波間隔）であ
る。このため、−船釣運動に対するＣ ｈ ｍをＣｋ、
とすると であり、この場合の差分処理出力ｄｋｍはｄ １，１：
ＣｂｌＩ Ｃｋ＋＠ｗａとなる。
る信号の位相が反射体までの距離変化に対応して変化す
る。この変化量を０６とすると反射体の距離方向速度成
分をＶｒとして （λ：波長、ｔｏ＝ｔｈ＋１ ｔｈ：送波間隔）であ
る。このため、−船釣運動に対するＣ ｈ ｍをＣｋ、
とすると であり、この場合の差分処理出力ｄｋｍはｄ １，１：
ＣｂｌＩ Ｃｋ＋＠ｗａとなる。
ここで、
Ｃｏ（ｍ）＝Ｃｏｍ
である。
この６口の出現位置は、ｍ方向に対しては第６図と同様
である。ここで第６図におけるｍ方向の移動量Δ、が方
位方向の物体移動速度■φに対応していて、 ｔ。
である。ここで第６図におけるｍ方向の移動量Δ、が方
位方向の物体移動速度■φに対応していて、 ｔ。
である。
ここで、ｄｂｍをｍ方向、つまり同時に得る複数の受波
ビームが配列する方向に関してフーリエ変換し、 これをＤｋ（σ）とすると、 θ Δ ・・・（７） となる。ここでり。訂σ）はｄ 工変換で ０Δ（ｍ）のフーリ である。
ビームが配列する方向に関してフーリエ変換し、 これをＤｋ（σ）とすると、 θ Δ ・・・（７） となる。ここでり。訂σ）はｄ 工変換で ０Δ（ｍ）のフーリ である。
このＤｋ（σ）をさらにｋに関して、つまり送波くりか
えしの方向に関してフーリエ変換し。
えしの方向に関してフーリエ変換し。
これをＤ（σ、ρ）とすると
＝Ｄ （σ）Ｅ（σ、ρ） ・・・（９）θ
Δ となる。
Δ となる。
ここでＤ （σ）はｄ。Δ（ｍ）のフーリエ変換θ
Δ であるが、ｄ、Δ（ｍ）は第９図ａ）に示すＣ０，。
Δ であるが、ｄ、Δ（ｍ）は第９図ａ）に示すＣ０，。
Ｃ１，から第９図ｂ）となり、このフーリエ変換から
であり、このパワースペクトルＩＤｏΔ（σ）１２対応
して移動する。また、このパワースペクトルの零点はΔ
、σ。やθ６＝０なる位置に生じ、σ。＝−θｄ／Δ。
して移動する。また、このパワースペクトルの零点はΔ
、σ。やθ６＝０なる位置に生じ、σ。＝−θｄ／Δ。
である。
次に、Ｄ（σ。
検討する。
ρ）の累加項Ｅ（σ、ρ）につき
は、−船釣には不規則位相成分の総和であり、小さな値
となるが、特に θｄ＋σΔ、−ρ弁Ｏ ・・・（１３） なる場合には同相成分の和であり、Ｅ（σ、ρ）は大き
な値となる。このため、Ｅ（σ、ρ）はσ−ρ平面に表
示すると第１１図のように特定の線上にのみ大きな出力
を与える。ここで、この直線の勾配が横方向移動速度Δ
、（Ｖφ）に関係し、ρ軸との交点が距離方向速度θ−
（Ｖ、）に対応している。
となるが、特に θｄ＋σΔ、−ρ弁Ｏ ・・・（１３） なる場合には同相成分の和であり、Ｅ（σ、ρ）は大き
な値となる。このため、Ｅ（σ、ρ）はσ−ρ平面に表
示すると第１１図のように特定の線上にのみ大きな出力
を与える。ここで、この直線の勾配が横方向移動速度Δ
、（Ｖφ）に関係し、ρ軸との交点が距離方向速度θ−
（Ｖ、）に対応している。
以上より、Ｄ８ｔ、（σ）とＥ（σ、ρ）の積により与
えられるＤ（σ、ρ）は第１２図となり、この図より計
測されるΔ、およびθ−を用いることにより反射体の横
方向速度Ｖφと距離方向速度Ｖｒが独立に計測され、反
射体のベクトル的運動速度が計測される。
えられるＤ（σ、ρ）は第１２図となり、この図より計
測されるΔ、およびθ−を用いることにより反射体の横
方向速度Ｖφと距離方向速度Ｖｒが独立に計測され、反
射体のベクトル的運動速度が計測される。
ここでり、ユ（σ）の零点に関する関係σ。＝−θ、／
Δ、 ・・・（１４）と、Ｅ
（σ、ρ）の最大値に関する関係θｄ＋σ。Δ、−ρ。
Δ、 ・・・（１４）と、Ｅ
（σ、ρ）の最大値に関する関係θｄ＋σ。Δ、−ρ。
＝０
・・・（１５）
を両立させるとρ。＝０となり、Ｅ（σ、ρ）の存在す
る位置におけるり。Ａ（σ）の零点はσ＝−θ４／Δ１ ρ＝０ であり、零点は第１２図に示すようにθｄ＋σ。
る位置におけるり。Ａ（σ）の零点はσ＝−θ４／Δ１ ρ＝０ であり、零点は第１２図に示すようにθｄ＋σ。
Δ、−ρ。＝０なる直線とρ＝０軸との交点に常に存在
することになる。
することになる。
ここで、ＤｏユＣＬｙ）はθ、とΔ、の関数でもあるが
、これはＯ４とΔ、を与えることにより一意的に定まる
。このため、受信信号により求まるである直線 θｄ＋σΔ１−ρ＝Ｏ ・・・（１６） の近傍について行なうことにより最適濾波処理が行なわ
れ信号対雑音比の最大となる検出出力が対象の速度に対
応するθ４．Δ、の関数として得られる。ここで簡単の
ために直線上の積分とするとＲ（Ｏ４，Δ、）−４：Ｄ
、Ａ（σ）飼σ、ρ）ｄσρ＝θｄ十σΔ■ であり、結果は第１３図のように対象の速度に対応する
位置に極大値を示すことになる。この位置を与えるθｄ
ｅおよびΔ、ｅが対象の方位、距離方向速度を与える計
測値となる。
、これはＯ４とΔ、を与えることにより一意的に定まる
。このため、受信信号により求まるである直線 θｄ＋σΔ１−ρ＝Ｏ ・・・（１６） の近傍について行なうことにより最適濾波処理が行なわ
れ信号対雑音比の最大となる検出出力が対象の速度に対
応するθ４．Δ、の関数として得られる。ここで簡単の
ために直線上の積分とするとＲ（Ｏ４，Δ、）−４：Ｄ
、Ａ（σ）飼σ、ρ）ｄσρ＝θｄ十σΔ■ であり、結果は第１３図のように対象の速度に対応する
位置に極大値を示すことになる。この位置を与えるθｄ
ｅおよびΔ、ｅが対象の方位、距離方向速度を与える計
測値となる。
本方式は全て線形の処理によっていることから対象の速
度が分布している場合にはそのままＲ（θ纏、Δ、）が
流速の分布に対応して分布することになる。
度が分布している場合にはそのままＲ（θ纏、Δ、）が
流速の分布に対応して分布することになる。
本方式における分解能特に方位方向の分解能は、Ｅが小
さく、θが大きいほど高くなる。このため、超音波の照
射領域を広＜、Ｂにより形成される受信ビームの個々の
ビーム幅は極力小さくすることが望ましい。このための
手段としては、送波口径を受波に使用する全体口径より
も小さくすることが有効である。
さく、θが大きいほど高くなる。このため、超音波の照
射領域を広＜、Ｂにより形成される受信ビームの個々の
ビーム幅は極力小さくすることが望ましい。このための
手段としては、送波口径を受波に使用する全体口径より
も小さくすることが有効である。
以下本発明の一実施例を第１４図により説明する。
第１４図ＱがＮ個の配列トランスデユーサ素子による送
受波器であり、その一部の素子Ｔを駆動源ＤＲで翻動し
て広い空間（第２図に示す角度０以上）に送波間隔１１
＋にてくり返えしパルス状音波を送出する。
受波器であり、その一部の素子Ｔを駆動源ＤＲで翻動し
て広い空間（第２図に示す角度０以上）に送波間隔１１
＋にてくり返えしパルス状音波を送出する。
このような音波による対象からの反射信号をＱにより受
信し、このＮ本の信号を利用し並列受信ビーム形成器Ｂ
により複数のビームによるそれぞれの受信信号を得る。
信し、このＮ本の信号を利用し並列受信ビーム形成器Ｂ
により複数のビームによるそれぞれの受信信号を得る。
このような並列受信ビーム形成器は、複数トランスデユ
ーサ素子の信号に個個に遅延を付し、加算して所望の方
位に指向性をもつ受波ビームの受信信号を得る良く知ら
れたビーム形成器を複数個並列に組み合わせば良い。得
られる複数のビームは第２図に示す通り、順次角度εず
つ方位差を有している。本実施例では、ある特定深度で
の流速計測を高精度で実現するために、複数ビームの焦
点距離はほぼ等しくしている。
ーサ素子の信号に個個に遅延を付し、加算して所望の方
位に指向性をもつ受波ビームの受信信号を得る良く知ら
れたビーム形成器を複数個並列に組み合わせば良い。得
られる複数のビームは第２図に示す通り、順次角度εず
つ方位差を有している。本実施例では、ある特定深度で
の流速計測を高精度で実現するために、複数ビームの焦
点距離はほぼ等しくしている。
ビーム選択器ＢＬは、この複数の受信信号のうち第２図
に示すような角度θの範囲内のＭ本の受信ビームをそれ
ぞれ示すＭ個の受信信号ｂｈｍ（ｔ）（ｍ＝１〜Ｍ）を
選択する。ここでｋは複数回の送波くり返しのうち何回
目の送波に対する受信信号かを示す、またｔは送波から
の経過時間を示す。
に示すような角度θの範囲内のＭ本の受信ビームをそれ
ぞれ示すＭ個の受信信号ｂｈｍ（ｔ）（ｍ＝１〜Ｍ）を
選択する。ここでｋは複数回の送波くり返しのうち何回
目の送波に対する受信信号かを示す、またｔは送波から
の経過時間を示す。
このような信号を離散化装置ＳＰＬにより離散化して記
憶する。各送受信に対するこのＳＰＬ出力Ｃｋ、を時間
の関数と見なし、同一のｔの値の複数のデータ同志でｋ
に関する差分処理を行なう固定物信号除去フィルタＭＴ
Ｉにより固定物体からの反射信号を抑圧する。このＭＴ
Ｉ出力ｄ口をｍの関数と考えてのフーリエ変換を１次元
フーリエ変換器であるＦ、により行なう。このＦ、の出
力であるＤｋ（σ）を同様の１次元フーリエ変換器であ
るＦｋによりｋの関数としてフーリエ変換し、Ｄ（σ、
ρ）とする。このＤ（σ、ρ）は、先に（９）〜（１３
）式を用いて説明した通り（σ、ρ）平面において第１
２図に示すような強度分布を示し、分布上に現れる直線
のρ切辺から移動物体の速度の距離方向成分θ４が、ま
たその傾きから速度の横方向成分Δ、が読み取れる。し
たがってフーリエ変換ｍｐｈの出力Ｄ（σ、ρ）を２次
元率面上に表示しても良いが、本実施例ではさらに２次
元相関器ＣＯＨによりこのＤ（σ、ρ）と全ての運動速
度に対して与えられたり、Ａ（σ）との２次元相関関数
Ｒ（θ４．Δ１）を計算する。ここでＧＥＮが各θｄ、
Δ、に対応したり。訂σ）を発生する関数発生部である
。このＲ（θｄ、Δ、）の局大値の位置（θｄｅ、Δｍ
ｅ）は第１３図にて説明した通り、目的とする移動物体
の方位方向速度■φと距離方向速度Ｖｒ を示す。した
がって表示装置ＤＩＳＰは、Ｒ（θ６．Δ、）を２次元
平面上に示すか、もしくはＲ（（Ｊａ、６ｍ）の局大値
の位置（θｄｅ、Δ、ｅ）を計測してその数値を表示す
る。
憶する。各送受信に対するこのＳＰＬ出力Ｃｋ、を時間
の関数と見なし、同一のｔの値の複数のデータ同志でｋ
に関する差分処理を行なう固定物信号除去フィルタＭＴ
Ｉにより固定物体からの反射信号を抑圧する。このＭＴ
Ｉ出力ｄ口をｍの関数と考えてのフーリエ変換を１次元
フーリエ変換器であるＦ、により行なう。このＦ、の出
力であるＤｋ（σ）を同様の１次元フーリエ変換器であ
るＦｋによりｋの関数としてフーリエ変換し、Ｄ（σ、
ρ）とする。このＤ（σ、ρ）は、先に（９）〜（１３
）式を用いて説明した通り（σ、ρ）平面において第１
２図に示すような強度分布を示し、分布上に現れる直線
のρ切辺から移動物体の速度の距離方向成分θ４が、ま
たその傾きから速度の横方向成分Δ、が読み取れる。し
たがってフーリエ変換ｍｐｈの出力Ｄ（σ、ρ）を２次
元率面上に表示しても良いが、本実施例ではさらに２次
元相関器ＣＯＨによりこのＤ（σ、ρ）と全ての運動速
度に対して与えられたり、Ａ（σ）との２次元相関関数
Ｒ（θ４．Δ１）を計算する。ここでＧＥＮが各θｄ、
Δ、に対応したり。訂σ）を発生する関数発生部である
。このＲ（θｄ、Δ、）の局大値の位置（θｄｅ、Δｍ
ｅ）は第１３図にて説明した通り、目的とする移動物体
の方位方向速度■φと距離方向速度Ｖｒ を示す。した
がって表示装置ＤＩＳＰは、Ｒ（θ６．Δ、）を２次元
平面上に示すか、もしくはＲ（（Ｊａ、６ｍ）の局大値
の位置（θｄｅ、Δ、ｅ）を計測してその数値を表示す
る。
以上述べた第１４図の実施例の基本的構成である。
第１４図の並列受信ビーム形成器Ｂにおけるビーム形成
処理は空間に関するフーリエ変換であることが知られて
いる。したがって、第１４図のＢを１次元フーリエ変換
器Ｆ。にて置き換えることが可能である。この場合フー
リエ変換処理は離散値に対して通常行なわれるために第
１５図に示すように受信信号を離散化して記憶する離散
化装置ＳＰＬが１次元フーリエ変換器Ｆ。の前に配置さ
れる。すなわち、第１５図の構成では、Ｎ個の送受信器
素子の受信信号Ａ。ｋ（ｔ）のそれぞれが離散化装置で
離散化され、ＦＢ でｎ方向に関するフーリエ変換をう
けてビーム選択器ＢＬを通過することにより第１４図の
離散化装置ＳＰＬの出力Ｃ口と同等な出力を得る。第１
５図において１次元フィルタＦ１、及び１次元フィルタ
Ｆｈ以後の移動速度分析装置／の構成は第１４図と同様
である。
処理は空間に関するフーリエ変換であることが知られて
いる。したがって、第１４図のＢを１次元フーリエ変換
器Ｆ。にて置き換えることが可能である。この場合フー
リエ変換処理は離散値に対して通常行なわれるために第
１５図に示すように受信信号を離散化して記憶する離散
化装置ＳＰＬが１次元フーリエ変換器Ｆ。の前に配置さ
れる。すなわち、第１５図の構成では、Ｎ個の送受信器
素子の受信信号Ａ。ｋ（ｔ）のそれぞれが離散化装置で
離散化され、ＦＢ でｎ方向に関するフーリエ変換をう
けてビーム選択器ＢＬを通過することにより第１４図の
離散化装置ＳＰＬの出力Ｃ口と同等な出力を得る。第１
５図において１次元フィルタＦ１、及び１次元フィルタ
Ｆｈ以後の移動速度分析装置／の構成は第１４図と同様
である。
第１５図においてＭＴＩ処理はＦ、による処理の前後で
差がない、したがって第１６図に示すように、固定物除
去フィルタＭＴＩの前段に１次元フーリエ変換器Ｆ、を
接続しても、第１５図と同一動作を行なう。この図から
理解されるように第１６図本印の部分は、２回のフーリ
エ変換であり基本的にはなにもしない事と同じであり、
単にＢＬにより注目領域を０以内に制限する動作を行な
っている。このことから、第１７図に示すように受受波
器の素子のうちの一部の複数素子グループＴ′を駆動し
て、領域θ内に音波を送波し、この範囲内からの反射信
号を受信する構成とすることにより、ビーム選択器ＢＬ
を省略できる。第１７図の構成では、離散化装置ＳＰＬ
でサンプリングした各送受波器素子の受信信号ａｋ□・
・・ａｋＮをそれぞれ固定物信号除去フィルタＭＴＩに
入れ、ＭＴＩの出力を送波くり返し方向のフーリエ変換
を行なう１次元フーリエ変換器Ｆｋに入力する構成とし
ている。フーリエ変換器へ以後の構成は第１４図と同様
である。このような各素子信号をそれぞれ送波くり返し
方向にフーリエ変換して得る出力も第１２図と同様にな
る。ただし、横軸はフーリエ変換の出力位置を示すρで
変りないが縦軸は受波素子の位置を示すことになる。こ
の２軸の平面上で、解析がなされそのピーク位置の分析
、つまり第１３図の分析により、速度ベクトルの分布が
得られる。
差がない、したがって第１６図に示すように、固定物除
去フィルタＭＴＩの前段に１次元フーリエ変換器Ｆ、を
接続しても、第１５図と同一動作を行なう。この図から
理解されるように第１６図本印の部分は、２回のフーリ
エ変換であり基本的にはなにもしない事と同じであり、
単にＢＬにより注目領域を０以内に制限する動作を行な
っている。このことから、第１７図に示すように受受波
器の素子のうちの一部の複数素子グループＴ′を駆動し
て、領域θ内に音波を送波し、この範囲内からの反射信
号を受信する構成とすることにより、ビーム選択器ＢＬ
を省略できる。第１７図の構成では、離散化装置ＳＰＬ
でサンプリングした各送受波器素子の受信信号ａｋ□・
・・ａｋＮをそれぞれ固定物信号除去フィルタＭＴＩに
入れ、ＭＴＩの出力を送波くり返し方向のフーリエ変換
を行なう１次元フーリエ変換器Ｆｋに入力する構成とし
ている。フーリエ変換器へ以後の構成は第１４図と同様
である。このような各素子信号をそれぞれ送波くり返し
方向にフーリエ変換して得る出力も第１２図と同様にな
る。ただし、横軸はフーリエ変換の出力位置を示すρで
変りないが縦軸は受波素子の位置を示すことになる。こ
の２軸の平面上で、解析がなされそのピーク位置の分析
、つまり第１３図の分析により、速度ベクトルの分布が
得られる。
さらに第１８図に示すように、各送受波器素子の受信信
号ａｋ□〜ａｈＮをそれぞれ複数のグループ、すなわち
部分開口ごとに分け、各グループごとにビーム形成用整
相装置Ｒ１・・・Ｒｓに接続し、各々の整相装置Ｒ１・
・・Ｒにでそれぞれ整相加算を行なって領域θの範囲な
どの複数のビームを示す受付出力ｒｋｏ・・・ｒｈ）４
ついて第１７図と同様に離散化装置ＳＰＬでサンプリン
グし、それ以後の処理を行なう構成でも良い。
号ａｋ□〜ａｈＮをそれぞれ複数のグループ、すなわち
部分開口ごとに分け、各グループごとにビーム形成用整
相装置Ｒ１・・・Ｒｓに接続し、各々の整相装置Ｒ１・
・・Ｒにでそれぞれ整相加算を行なって領域θの範囲な
どの複数のビームを示す受付出力ｒｋｏ・・・ｒｈ）４
ついて第１７図と同様に離散化装置ＳＰＬでサンプリン
グし、それ以後の処理を行なう構成でも良い。
第１６図〜第１８図の各実施例においても、移動物体の
方位方向速度Ｖ、と距離方向速度Ｖｒ を算出する速度
分析装置Ｕの構成は第１４図の実施と全く同様である。
方位方向速度Ｖ、と距離方向速度Ｖｒ を算出する速度
分析装置Ｕの構成は第１４図の実施と全く同様である。
さらに各構成の順序は自由に交換可能である。また、先
に説明した通り、２次元相関器ＣＯＲを使用せず、Ｄ（
σ、ρ）の分布をそのまま表示するようにしても良い。
に説明した通り、２次元相関器ＣＯＲを使用せず、Ｄ（
σ、ρ）の分布をそのまま表示するようにしても良い。
またＳＰＬの構成としては通常のサンプリングホールド
、Ａ／Ｄ変換器等が用いられるがさらに参照信号との乗
算を行ない低域濾波を行なう位相比較型の離散化構成も
可能であり、この場合にはＳ／Ｎが向上する。
、Ａ／Ｄ変換器等が用いられるがさらに参照信号との乗
算を行ない低域濾波を行なう位相比較型の離散化構成も
可能であり、この場合にはＳ／Ｎが向上する。
上記した各実施例によれば、速度の２方向成分が得られ
るので、例えば生体内の血流の流れの方向と大きさおよ
び方向の分布が求まる。したがって、第１９図に示すよ
うに、２次元断層面上に計測点を表示するとともにその
計測点における流れる大きさ、方向２分布を表示するこ
とも可能となる。
るので、例えば生体内の血流の流れの方向と大きさおよ
び方向の分布が求まる。したがって、第１９図に示すよ
うに、２次元断層面上に計測点を表示するとともにその
計測点における流れる大きさ、方向２分布を表示するこ
とも可能となる。
以上は、１次元アレートランスデユーサ、及び１次元フ
ーリエ変換器を用いて２次元平面内における流速ベクト
ルを計測する装置について述べた。
ーリエ変換器を用いて２次元平面内における流速ベクト
ルを計測する装置について述べた。
ただし、同様の手法を用い、２次元アレートランスデユ
ーサ、及び２次元フーリエ変換器を採用すれば、３次元
空間内の流速ベクトルの計測が可能である。
ーサ、及び２次元フーリエ変換器を採用すれば、３次元
空間内の流速ベクトルの計測が可能である。
本方式は血流に限らず、超音波を反射するものであれば
なんでも計測が可能であり、ナビゲーション等への応用
も当然可能である。
なんでも計測が可能であり、ナビゲーション等への応用
も当然可能である。
本発明は以上説明したように全て線形の処理により行な
われていることから、対象の速度が分布を有する場合に
はこの分布を反映した測定結果が得られ、正負両方向の
流れが共存する場合にもその両者の存在を見落すことな
く計測できることになる。
われていることから、対象の速度が分布を有する場合に
はこの分布を反映した測定結果が得られ、正負両方向の
流れが共存する場合にもその両者の存在を見落すことな
く計測できることになる。
第１図〜第１３図は本発明の詳細な説明図、第１４図〜
第１８図はそれぞれ本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図、第１９図は表示法の一例を示す概念図である。 率 ｌ 図 ルＩ ２ −−−−Ｘｐ −−−−−−／’１第１
弔図 寥 ４ 図 半 ダ 図 第 と 図 と 芽 図 案 乙 図 率 図 口二二二ｂ ノａ 図 亨 ｌ／ 図 茅 ｌテ 図 ！ Ｌ Ｊ蓼 ノ糸 水側の→聞？
第１８図はそれぞれ本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図、第１９図は表示法の一例を示す概念図である。 率 ｌ 図 ルＩ ２ −−−−Ｘｐ −−−−−−／’１第１
弔図 寥 ４ 図 半 ダ 図 第 と 図 と 芽 図 案 乙 図 率 図 口二二二ｂ ノａ 図 亨 ｌ／ 図 茅 ｌテ 図 ！ Ｌ Ｊ蓼 ノ糸 水側の→聞？
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、配列素子により超音波の反射信号を受信し、複数信
号それぞれの位相回転速度を算出し、それら相互の関係
から方位方向の移動角速度を検出し、ビームと直交する
方向の反射体速度成分を計測することを特徴とする超音
波流速計測装置。 ２、配列する素子を有する送受波器と、該送受波器の一
部の素子を所定周期でくり返し駆動し、もつて対象に超
音波を送波する手段と、前記送受波器の各々の素子から
の信号を整相して指向性の異なる複数の受波ビームによ
る受波信号を並列に出力する並列受波ビーム形成器と、
前記並列の受波信号のそれぞれを離散化して記憶する離
散化装置と、前記離散化装置からの各々の信号のうち送
波からの所定経過時間の信号同志の差分処理により固定
物信号の除去を行なう手段と、該固定物信号除去手段の
出力に対し受波ビームの配列方向に関するフーリエ変換
をする第１の１次元フーリエ変換装置と、該第１のフー
リエ変換装置の順次出力を送波くり返し方向についてフ
ーリエ変換する第２のフーリエ変換手段とを有し、該第
２のフーリエ変換手段の出力の２次元分布から前記対象
内の移動物体の方位方向速度及び路流方向速度を求める
ことを特徴とする超音波流速計測装置。 ３、前記並列受波ビーム形成器は、方位の異なる複数の
受波ビーム形成器は、方位の異なる複数の受波ビームを
同時に形成する請求項２に記載の超音波流速計測装置。 ４、前記並列受波ビーム形成器は、焦点距離が互いにほ
ぼ等しく、かつ焦点方位が異なる複数の受波ビームを同
時に形成することを特徴とする請求項２に記載の超音波
流速計測装置。 ５、前記並列受波ビーム形成器は配列素子の配列方向に
各素子の受信信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段
であることを特徴とする請求項２に記載の超音波流速計
測装置。 ６、前記第２のフーリエ変換手段の出力から２次元面で
の速度ベクトルの分布を求め、これを２２元画面に表示
する手段をさらに有する請求項２に記載の超音波流速計
測装置。 ７、配列する素子を有する送受波器と、該送受波器の一
部の素子を所定同期でくり返し駆動し、もって対象に超
音波を送波する手段と、前記送受波器の各々の素子から
の信号を整相して指向性の異なる複数の受波ビームによ
る受波信号を並列に出力する並列受波ビーム形成器と、
前記並列の受波信号のそれぞれを離散化して記憶する離
散化装置と、前記離散化装置からの各々の信号のうち送
波からの所定経過時間の信号同志の差分処理により固定
物信号の除去を行なう手段と、該固定物信号除去手段の
出力に対し受波ビームの配列方向に関するるフーリエ変
換をする第１の１次元フーリエ変換装置と、該第１のフ
ーリエ変換装置の順次出力を送波くり返し方向について
フーリエ変換する第２のフーリエ変換手段と、計測可能
な全ての方位方向の速度及び深さ方向の速度に対応して
方位方向の空間同波数３の所定の関数を発する関数発生
手段と、前記第２のフーリエ変換手段の出力と前記関数
発生手段の出力との２次元相関関数をとる２次元相関器
とを有し、該２次元相関器の出力分布の局大値の位置か
ら方位方向速度及び深さ方向速度を得ることを特徴とす
る超音波流速計測装置。 ８、目標に向けて超音波をくり返し送波する手段、と、
上記目標の深度から反射する超音波をそれぞれ受けるト
ランスデューサ素子の配列を有するトランスデューサと
、各トランスデューサ素子からの信号をそれぞれサンプ
リングするサンプリング装置と、サンプリングされた各
トランスデューサ素子の信号をそれぞれ送波くり返しの
方向にフーリエ変換器と、前記フーリエ変換器の出力を
、フーリエ変換出力位置を示す第１軸とトランスデュー
サ位置を示す第２軸をもつ平面上で解析して上記目標の
流速とその方向を出力する手段とを有する超音波流速計
測装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22736089 | 1989-09-04 | ||
| JP1-227360 | 1989-09-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188377A true JPH03188377A (ja) | 1991-08-16 |
| JP2956783B2 JP2956783B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=16859579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23070890A Expired - Fee Related JP2956783B2 (ja) | 1989-09-04 | 1990-09-03 | 超音波流速計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2956783B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014176607A (ja) * | 2013-02-13 | 2014-09-25 | Canon Inc | 被検体情報取得装置、被検体情報取得方法、及びプログラム |
-
1990
- 1990-09-03 JP JP23070890A patent/JP2956783B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014176607A (ja) * | 2013-02-13 | 2014-09-25 | Canon Inc | 被検体情報取得装置、被検体情報取得方法、及びプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2956783B2 (ja) | 1999-10-04 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |