JPH05209890A - 超音波信号処理方法 - Google Patents
超音波信号処理方法Info
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- JPH05209890A JPH05209890A JP1475292A JP1475292A JPH05209890A JP H05209890 A JPH05209890 A JP H05209890A JP 1475292 A JP1475292 A JP 1475292A JP 1475292 A JP1475292 A JP 1475292A JP H05209890 A JPH05209890 A JP H05209890A
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- ultrasonic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ベクトル速度の高精度計測を可能とする超音波
信号処理方式を提供する。 【構成】超音波を送信し特定方向からの反射信号を複数
の素子により受信する動作を複数回行い、特定深度に対
応する受信信号を素子の配列方向につき第１のフーリエ
変換をおこない、この第１のフーリエ変換結果の時間変
化を二次元信号と考え、座標原点を通る複数の角度方向
の直線についてそれぞれの直線上の信号に関して第２の
フェーリエ変換をおこなってベクトル的運動速度の計測
を行なう超音波装置において、第２のフーリエ変換に際
して直線上の信号に重み付けを行ない不要成分の混入を
抑制する。又、第２のフーリエ変換を実行する以前に２
次元信号にたいして差分処理を行ない、固定物体に基づ
く信号を除去する。 【効果】原点付近の成分あるいは固定物体の妨害を受け
ない。
信号処理方式を提供する。 【構成】超音波を送信し特定方向からの反射信号を複数
の素子により受信する動作を複数回行い、特定深度に対
応する受信信号を素子の配列方向につき第１のフーリエ
変換をおこない、この第１のフーリエ変換結果の時間変
化を二次元信号と考え、座標原点を通る複数の角度方向
の直線についてそれぞれの直線上の信号に関して第２の
フェーリエ変換をおこなってベクトル的運動速度の計測
を行なう超音波装置において、第２のフーリエ変換に際
して直線上の信号に重み付けを行ない不要成分の混入を
抑制する。又、第２のフーリエ変換を実行する以前に２
次元信号にたいして差分処理を行ない、固定物体に基づ
く信号を除去する。 【効果】原点付近の成分あるいは固定物体の妨害を受け
ない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波による物体のベ
クトル的速度計測を実行する超音波信号処理方法に関す
る。
クトル的速度計測を実行する超音波信号処理方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】超音波のドプラ効果により対象物の速度
を計測する方法は知られている。しかしこの方法による
と、超音波の進行方向成分のみの速度を計測するだけ
で、超音波の進行方向に直交する方向の速度成分は計測
不可能であった。本出願人は、先に、超音波による物体
のベクトル的速度計測についての提案を行っている（特
願平１−２２７３６０）。
を計測する方法は知られている。しかしこの方法による
と、超音波の進行方向成分のみの速度を計測するだけ
で、超音波の進行方向に直交する方向の速度成分は計測
不可能であった。本出願人は、先に、超音波による物体
のベクトル的速度計測についての提案を行っている（特
願平１−２２７３６０）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】超音波を送信し特定方
向からの反射信号を複数の素子により受信する動作を複
数回行い、特定深度に対応する受信信号を配列方向につ
きフーリエ変換し、この結果の時間変化を二次元信号と
考え、座標原点を通る複数の角度方向の直線についてそ
れぞれの直線上の信号に関して第２のフェーリエ変換を
おこなってベクトル的運動速度の計測を行なう方法（以
下ＣＶ（Ｃomputer Velocimetry）と呼ぶ）によると、
原点付近の成分が妨害し、速度の高精度計測が困難であ
った。本発明の目的は、原点付近の成分あるいは固定物
の妨害を受けない、ベクトル速度の高精度計測を可能と
する超音波信号処理方法を提供することにある。
向からの反射信号を複数の素子により受信する動作を複
数回行い、特定深度に対応する受信信号を配列方向につ
きフーリエ変換し、この結果の時間変化を二次元信号と
考え、座標原点を通る複数の角度方向の直線についてそ
れぞれの直線上の信号に関して第２のフェーリエ変換を
おこなってベクトル的運動速度の計測を行なう方法（以
下ＣＶ（Ｃomputer Velocimetry）と呼ぶ）によると、
原点付近の成分が妨害し、速度の高精度計測が困難であ
った。本発明の目的は、原点付近の成分あるいは固定物
の妨害を受けない、ベクトル速度の高精度計測を可能と
する超音波信号処理方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】超音波を送信し特定方向
からの反射信号を複数の素子により受信する動作を複数
回行い、特定深度に対応する受信信号を素子の配列方向
につき第１のフーリエ変換をおこない、この第１のフー
リエ変換結果の時間変化を二次元信号と考え、座標原点
を通る複数の角度方向の直線についてそれぞれの直線上
の信号に関して第２のフェーリエ変換をおこなってベク
トル的運動速度の計測を行なう超音波装置において、第
２のフーリエ変換に際して直線上の信号に重み付けを行
ない不要成分の混入を抑制する。又、第２のフーリエ変
換を実行する以前に２次元信号にたいして差分処理を行
ない、固定物体に基づく信号を除去する。
からの反射信号を複数の素子により受信する動作を複数
回行い、特定深度に対応する受信信号を素子の配列方向
につき第１のフーリエ変換をおこない、この第１のフー
リエ変換結果の時間変化を二次元信号と考え、座標原点
を通る複数の角度方向の直線についてそれぞれの直線上
の信号に関して第２のフェーリエ変換をおこなってベク
トル的運動速度の計測を行なう超音波装置において、第
２のフーリエ変換に際して直線上の信号に重み付けを行
ない不要成分の混入を抑制する。又、第２のフーリエ変
換を実行する以前に２次元信号にたいして差分処理を行
ない、固定物体に基づく信号を除去する。
【０００５】
【作用】本来不要の部分に、弱いながら不要成分が出現
し、運動速度の計測の精度が低下することを防止するた
め、フーリエ変換をする場合に例えば振幅が原点からの
距離に比例する重み関数により重み付けを行なうので、
目的位置のみに信号が得られることになり、運動速度の
計測精度が向上する。この重み関数としては、不要成分
を相対的に抑圧する形状であればどのような形状の関数
であっても利用できる。又、第２のフーリエ変換を実行
する以前に２次元信号にたいして差分処理を行ない、固
定物体に基づく信号を除去するので、時間と共に変化す
る運動物体に対応する信号のみが大きく残ることにな
り、高い計測精度で運動物体の速度計測が可能となる。
し、運動速度の計測の精度が低下することを防止するた
め、フーリエ変換をする場合に例えば振幅が原点からの
距離に比例する重み関数により重み付けを行なうので、
目的位置のみに信号が得られることになり、運動速度の
計測精度が向上する。この重み関数としては、不要成分
を相対的に抑圧する形状であればどのような形状の関数
であっても利用できる。又、第２のフーリエ変換を実行
する以前に２次元信号にたいして差分処理を行ない、固
定物体に基づく信号を除去するので、時間と共に変化す
る運動物体に対応する信号のみが大きく残ることにな
り、高い計測精度で運動物体の速度計測が可能となる。
【０００６】
【実施例】ＣＶ方式の概要を、図１に示す全体構成によ
り説明する。まず図１（ａ）に示すように送信部から超
音波Ｔｐ（ｐ＝−Ｐ……＋Ｐ）を送波する。反射体から
の信号を配列形受波器により受波し、反射体までの距離
に依存する波面の曲率を凹面遅延回路により補正する。
このようにして得られた受信信号は、離散化し記憶され
る。この受信信号は、受信時刻に対応する番号ｎ、配列
素子の番号ｍ、送波の番号ｐにより定まり、図１（ｂ）
に示すＲ(n,m,p)となる。ＣＶにおいては、Ｒ(n,m,p)に
おける、反射信号の存在する時刻n0の値である、図１
（ｃ）に示すＲ0(m,p) ( =Ｒ(n0,m,p) )を用いて速度を
ベクトルとして計算する。計算の手順は、まず、Ｒ0(m,
p)を素子の配列方向（ｍ＝−Ｍ……＋Ｍ）についてフー
リエ変換し、図１（ｄ）に示すＲ1(ω,p)を得る。つい
で、このＲ1(ω,p)を図１（ｄ）に示すように、原点を
通る複数の各角度方向の直線上にある信号、Ｒ1(ω,p)
についてフーリエ変換する。この結果は、図１（ｅ）に
示すように、横軸が反射体の横方向の速度成分、縦軸が
反射体の距離方向の速度成分に対応する二次元分布とな
り、その最大位置までのベクトルＶが対象物速度の方向
と大きさを与える。
り説明する。まず図１（ａ）に示すように送信部から超
音波Ｔｐ（ｐ＝−Ｐ……＋Ｐ）を送波する。反射体から
の信号を配列形受波器により受波し、反射体までの距離
に依存する波面の曲率を凹面遅延回路により補正する。
このようにして得られた受信信号は、離散化し記憶され
る。この受信信号は、受信時刻に対応する番号ｎ、配列
素子の番号ｍ、送波の番号ｐにより定まり、図１（ｂ）
に示すＲ(n,m,p)となる。ＣＶにおいては、Ｒ(n,m,p)に
おける、反射信号の存在する時刻n0の値である、図１
（ｃ）に示すＲ0(m,p) ( =Ｒ(n0,m,p) )を用いて速度を
ベクトルとして計算する。計算の手順は、まず、Ｒ0(m,
p)を素子の配列方向（ｍ＝−Ｍ……＋Ｍ）についてフー
リエ変換し、図１（ｄ）に示すＲ1(ω,p)を得る。つい
で、このＲ1(ω,p)を図１（ｄ）に示すように、原点を
通る複数の各角度方向の直線上にある信号、Ｒ1(ω,p)
についてフーリエ変換する。この結果は、図１（ｅ）に
示すように、横軸が反射体の横方向の速度成分、縦軸が
反射体の距離方向の速度成分に対応する二次元分布とな
り、その最大位置までのベクトルＶが対象物速度の方向
と大きさを与える。
【０００７】以下、ＣＶの基本動作を数式により厳密に
説明する。ここでは、図２に示す座標系において、反射
体（白い丸で示す）が送受波器配列ＴＲの中心正面を通
過する時刻を時間の原点とする。この時刻における反射
体までの距離をＲとする。また、反射体の半径方向の速
度成分をδ0（m/sec)、回転方向の角速度をε0（rad/se
c）とする。ここで、超音波パルスの送信時間間隔をＴ
とすると、ｐ番目の送信時刻ｐＴにおける反射体までの
距離ｒ0および方位θは、 ｒ0＝Ｒ＋δ0ｐＴ (1) θ＝ε0ｐＴ
（２） である。ここで波面の凹面分は遅延回路により平面に補
正可能であることから、遠距離音場で近似すると、位置
ｘに存在する素子までの超音波伝搬距離ｒおよび対応す
る位相回転量φ１は、ｋを波数として ｒ＝ｒ0＋ｒ1＝２ｒ0−ｘsinθ≒２ｒ0−ｘθ (3) φ1＝ｋｒ＝ｋ（２ｒ0−ｘθ）＝ｋ｛２（Ｒ＋δ0ｐＴ）−ｘε0ｐＴ｝ (4) となる。ここで、一定距離Ｒに関係する定常項を除外す
ると φ1＝ｋ（２δ0ｐＴ−ｘε0ｐＴ） (5) となる。このため、位置ｘに存在する素子による受信信
号Ｓ1は、ｊを虚数単位として、 Ｓ1=exp（−ｊφ1）＝exp｛−ｊｋｐＴ（２δ0−ｘε0）｝ (6) と表される。ここで、送受波器ＴＲの口径が充分大きく
ｘの変化範囲が広いとすると、この受信信号Ｓ1のｘに
関するフーリエ変換Ｒ1(ω，ｐ)は Ｒ1(ω，ｐ)＝Ｆｘ｛Ｓ1｝＝exp（−２ｊｋｐＴδ0）δ（ω−ｋｐＴε0） (7) となる。ここで、Ｆａ｛ ｝は変数ａに関するフーリエ
変換、δはクロネッカのデルタを表す。この関係から反
射信号Ｒ1(ω，ｐ)は、原点を通る直線ω＝ｋｐＴε0の
上にのみ存在することになる。即ち、この直線上以外で
は反射信号Ｒ1(ω，ｐ)は存在しない。ここで、図３に
示す、ω-ｐ平面における原点を通る直線の勾配ηを導
入すると tanη＝ｐ／ω (8) であり、数７はη、ｐの関数として Ｒ1(η，ｐ)＝Ｒ1(ω，ｐ)＝exp(-2jkpＴδ0）δ(ｐ／tanη−kpＴε0） (9) ＝exp(-2jkpＴδ0）δ(γｐ） (10)と なる。ここで、 γ＝１／tanη−kＴε0 (11) である。次に、数１０を送波番号ｐに関してフーリエ変
換すると Ｒ2(η，μ)＝Ｆp｛Ｒ1(η，ｐ)｝＝Ｆ｛exp(-2jkpＴδ0）δ(γｐ）｝ (12) ＝ δ（μ＋2ｋＴδ0） ：γ＝０ ＝ ０ ：その他（γ≠０） (13) となる。この結果から、Ｒ2(η，μ)はγ(＝１／tanη
−kＴε0)＝０であり且つμ＋2ｋＴδ0＝０なる位置(η
0，μ0)にのみ大きな出力を示すことになる。信号強度
を等高線で示した図４に示す位置η0，μ0から、目的と
する速度成分ε0、δ0が ε0＝１／（ｋＴtanη0） δ0＝−μ0／（2ｋＴ） と求まる。
説明する。ここでは、図２に示す座標系において、反射
体（白い丸で示す）が送受波器配列ＴＲの中心正面を通
過する時刻を時間の原点とする。この時刻における反射
体までの距離をＲとする。また、反射体の半径方向の速
度成分をδ0（m/sec)、回転方向の角速度をε0（rad/se
c）とする。ここで、超音波パルスの送信時間間隔をＴ
とすると、ｐ番目の送信時刻ｐＴにおける反射体までの
距離ｒ0および方位θは、 ｒ0＝Ｒ＋δ0ｐＴ (1) θ＝ε0ｐＴ
（２） である。ここで波面の凹面分は遅延回路により平面に補
正可能であることから、遠距離音場で近似すると、位置
ｘに存在する素子までの超音波伝搬距離ｒおよび対応す
る位相回転量φ１は、ｋを波数として ｒ＝ｒ0＋ｒ1＝２ｒ0−ｘsinθ≒２ｒ0−ｘθ (3) φ1＝ｋｒ＝ｋ（２ｒ0−ｘθ）＝ｋ｛２（Ｒ＋δ0ｐＴ）−ｘε0ｐＴ｝ (4) となる。ここで、一定距離Ｒに関係する定常項を除外す
ると φ1＝ｋ（２δ0ｐＴ−ｘε0ｐＴ） (5) となる。このため、位置ｘに存在する素子による受信信
号Ｓ1は、ｊを虚数単位として、 Ｓ1=exp（−ｊφ1）＝exp｛−ｊｋｐＴ（２δ0−ｘε0）｝ (6) と表される。ここで、送受波器ＴＲの口径が充分大きく
ｘの変化範囲が広いとすると、この受信信号Ｓ1のｘに
関するフーリエ変換Ｒ1(ω，ｐ)は Ｒ1(ω，ｐ)＝Ｆｘ｛Ｓ1｝＝exp（−２ｊｋｐＴδ0）δ（ω−ｋｐＴε0） (7) となる。ここで、Ｆａ｛ ｝は変数ａに関するフーリエ
変換、δはクロネッカのデルタを表す。この関係から反
射信号Ｒ1(ω，ｐ)は、原点を通る直線ω＝ｋｐＴε0の
上にのみ存在することになる。即ち、この直線上以外で
は反射信号Ｒ1(ω，ｐ)は存在しない。ここで、図３に
示す、ω-ｐ平面における原点を通る直線の勾配ηを導
入すると tanη＝ｐ／ω (8) であり、数７はη、ｐの関数として Ｒ1(η，ｐ)＝Ｒ1(ω，ｐ)＝exp(-2jkpＴδ0）δ(ｐ／tanη−kpＴε0） (9) ＝exp(-2jkpＴδ0）δ(γｐ） (10)と なる。ここで、 γ＝１／tanη−kＴε0 (11) である。次に、数１０を送波番号ｐに関してフーリエ変
換すると Ｒ2(η，μ)＝Ｆp｛Ｒ1(η，ｐ)｝＝Ｆ｛exp(-2jkpＴδ0）δ(γｐ）｝ (12) ＝ δ（μ＋2ｋＴδ0） ：γ＝０ ＝ ０ ：その他（γ≠０） (13) となる。この結果から、Ｒ2(η，μ)はγ(＝１／tanη
−kＴε0)＝０であり且つμ＋2ｋＴδ0＝０なる位置(η
0，μ0)にのみ大きな出力を示すことになる。信号強度
を等高線で示した図４に示す位置η0，μ0から、目的と
する速度成分ε0、δ0が ε0＝１／（ｋＴtanη0） δ0＝−μ0／（2ｋＴ） と求まる。
【０００８】原理動作の確認を目的として、電子計算機
によるシミュレーションを行なった分析の結果を以下に
示す。図５に送受波器配列ＴＲの中心正面に置かれた固
定反射体に対する分析結果を示す。ここで、図５におい
て(Ａ）がＲ1(ω，ｐ)であり(Ｂ）がＲ2(η，μ)であ
る。この場合においては、固定反射体であり、原点付近
に大きな値が得られている。図６に、単一の運動物体に
対する結果を示す。こ物体は、横方向速度＋50cm/ｓ
（＋は右向き方向）、距離方向速度５cm/sで運動してお
り正面５cmの距離を横切るように設定した。超音波周波
数 3.5MHz、配列ピッチ 0.5 mm、素子数６４個である。
速度成分の対応する位置に大きな出力として得られてい
る。図６において(Ａ）がＲ1(ω，ｐ)であり(Ｂ）がＲ2
(η，μ)である。図７に、複数の運動物体に対する結果
を示す。これらの物体は、それぞれの横方向速度が＋50
cm/ｓと−50cm/ｓ（−は左向き方向）なる二個の反射体
であり、距離方向速度はいずれも５cm/sである。これら
が正面を５cmの距離で交差しながら横切るように設定し
た。超音波周波数その他の条件は図６と同様である。そ
れぞれの物体の速度成分に対応する位置に大きな出力と
して得られ、線形処理であることから、目的物体位置以
外では不要信号の出現は見られない。図７において
(Ａ）がＲ1(ω，ｐ)であり(Ｂ）がＲ2(η，μ)である。
なお、図５から図７において、図中の数字は信号の大き
さを示している。
によるシミュレーションを行なった分析の結果を以下に
示す。図５に送受波器配列ＴＲの中心正面に置かれた固
定反射体に対する分析結果を示す。ここで、図５におい
て(Ａ）がＲ1(ω，ｐ)であり(Ｂ）がＲ2(η，μ)であ
る。この場合においては、固定反射体であり、原点付近
に大きな値が得られている。図６に、単一の運動物体に
対する結果を示す。こ物体は、横方向速度＋50cm/ｓ
（＋は右向き方向）、距離方向速度５cm/sで運動してお
り正面５cmの距離を横切るように設定した。超音波周波
数 3.5MHz、配列ピッチ 0.5 mm、素子数６４個である。
速度成分の対応する位置に大きな出力として得られてい
る。図６において(Ａ）がＲ1(ω，ｐ)であり(Ｂ）がＲ2
(η，μ)である。図７に、複数の運動物体に対する結果
を示す。これらの物体は、それぞれの横方向速度が＋50
cm/ｓと−50cm/ｓ（−は左向き方向）なる二個の反射体
であり、距離方向速度はいずれも５cm/sである。これら
が正面を５cmの距離で交差しながら横切るように設定し
た。超音波周波数その他の条件は図６と同様である。そ
れぞれの物体の速度成分に対応する位置に大きな出力と
して得られ、線形処理であることから、目的物体位置以
外では不要信号の出現は見られない。図７において
(Ａ）がＲ1(ω，ｐ)であり(Ｂ）がＲ2(η，μ)である。
なお、図５から図７において、図中の数字は信号の大き
さを示している。
【０００９】ここで、フーリエ変換によりＲ2(η，μ)
を求める場合において、図８のａ−ａ’方向におけるＲ
1(ω，ｐ)（＝Ｒ1(η，ｐ)）の値は、図９(ａ）に示す
ように原点からの距離ρに対して広い範囲に充分大きな
値が存在する。このため、この角度θ1に対応する方向
のＲ2(η，μ)は図１０のａに示すように、大きな値と
なる。一方、ｂ−ｂ’方向におけるＲ1(η，ｐ)の値
は、図９(ｂ）に示すように原点付近にのみ信号が存在
することから、この角度θ2に対応する方向のＲ2(η，
μ)は図１０のｂに示すように、小さな値となり目的と
する速度計測が可能となる。図９での縦軸は信号の強度
である。しかし、図１０のｂに見られるように、本来不
要の部分に、弱いながら不要成分が出現し、計測の精度
が低下する。この原因は、図９(ｂ)に示すような要信号
の影響である。このため、フーリエ変換によりＲ2(η，
μ)を求める場合において、図１１に示すような半径ρ
に振幅（重み）が比例する関数 Ｗ（ρ）により重み付
けを行なうと、図９における(ａ)，(ｂ)はそれぞれ図１
２の(ａ)，(ｂ)となり、これのフーリエ変換である
Ｒ2’(η，μ)は図１３に示すように目的の物体位置の
みに信号が得られることになり、計測精度が向上する。
この関数 Ｗ（ρ）としては、不要成分を相対的に抑圧
する形状であればどのような形状の関数であっても利用
できるが、図１４に示す（ａ）から（ｇ）の形状はそれ
ぞれ有効である。これらの例では半径ρの小さい領域で
重みを小さくしている。また、この形状は方向に対応さ
せる等の手段によりに変化させることも可能である。即
ち、図１（ｄ）に示すように、原点を通る複数の各角度
方向の直線上にある信号、Ｒ1(ω,p)についてフーリエ
変換する場合、各角度方向の直線上の信号に対して、異
なる形状（半径方向でのゼロでない重みを持つ領域、こ
の領域での重みの大きさの変化で与えれる。）を持たせ
ることもできる。
を求める場合において、図８のａ−ａ’方向におけるＲ
1(ω，ｐ)（＝Ｒ1(η，ｐ)）の値は、図９(ａ）に示す
ように原点からの距離ρに対して広い範囲に充分大きな
値が存在する。このため、この角度θ1に対応する方向
のＲ2(η，μ)は図１０のａに示すように、大きな値と
なる。一方、ｂ−ｂ’方向におけるＲ1(η，ｐ)の値
は、図９(ｂ）に示すように原点付近にのみ信号が存在
することから、この角度θ2に対応する方向のＲ2(η，
μ)は図１０のｂに示すように、小さな値となり目的と
する速度計測が可能となる。図９での縦軸は信号の強度
である。しかし、図１０のｂに見られるように、本来不
要の部分に、弱いながら不要成分が出現し、計測の精度
が低下する。この原因は、図９(ｂ)に示すような要信号
の影響である。このため、フーリエ変換によりＲ2(η，
μ)を求める場合において、図１１に示すような半径ρ
に振幅（重み）が比例する関数 Ｗ（ρ）により重み付
けを行なうと、図９における(ａ)，(ｂ)はそれぞれ図１
２の(ａ)，(ｂ)となり、これのフーリエ変換である
Ｒ2’(η，μ)は図１３に示すように目的の物体位置の
みに信号が得られることになり、計測精度が向上する。
この関数 Ｗ（ρ）としては、不要成分を相対的に抑圧
する形状であればどのような形状の関数であっても利用
できるが、図１４に示す（ａ）から（ｇ）の形状はそれ
ぞれ有効である。これらの例では半径ρの小さい領域で
重みを小さくしている。また、この形状は方向に対応さ
せる等の手段によりに変化させることも可能である。即
ち、図１（ｄ）に示すように、原点を通る複数の各角度
方向の直線上にある信号、Ｒ1(ω,p)についてフーリエ
変換する場合、各角度方向の直線上の信号に対して、異
なる形状（半径方向でのゼロでない重みを持つ領域、こ
の領域での重みの大きさの変化で与えれる。）を持たせ
ることもできる。
【００１０】次に、固定した反射体が近傍に存在する場
合を考えると、Ｒ1(η，ｐ)は図１５のａに示す運動物
体の信号と同時に、図１５のｂ，ｃに示す位置の変化し
ない固定物体からの信号が同時に存在する。このため、
これらｂ，ｃが妨害となり、このままでは計測精度が低
下する。そこで、送波時間方向ｐについて隣接する信号
間の差を求めることにすると、ｂ，ｃについては同一の
信号間の差となり図１６に示すように消滅し、時間と共
に変化する運動物体に対応する信号ａのみが大きく残る
ことになり、その後のＣＶ処理を行なうことにより、高
い計測精度の目的とする速度計測が可能となる。この差
分処理は、固定信号を抑圧する手段であればどのような
構成でもよく、この構成に限定されるものではない。
合を考えると、Ｒ1(η，ｐ)は図１５のａに示す運動物
体の信号と同時に、図１５のｂ，ｃに示す位置の変化し
ない固定物体からの信号が同時に存在する。このため、
これらｂ，ｃが妨害となり、このままでは計測精度が低
下する。そこで、送波時間方向ｐについて隣接する信号
間の差を求めることにすると、ｂ，ｃについては同一の
信号間の差となり図１６に示すように消滅し、時間と共
に変化する運動物体に対応する信号ａのみが大きく残る
ことになり、その後のＣＶ処理を行なうことにより、高
い計測精度の目的とする速度計測が可能となる。この差
分処理は、固定信号を抑圧する手段であればどのような
構成でもよく、この構成に限定されるものではない。
【００１１】本発明による装置全体の構成を図１７に示
す。配列形超音波送受波器１の一部分を駆動信号源２か
らの信号により振動させることにより対象領域中に超音
波を発生する。反射体からの信号は配列形超音波送受波
器１により受信される。この受信信号は増幅器３により
増幅され、アナログ−ディジタル変換器４によりディジ
タル化され、速度演算部５に入力する。この速度演算部
５により本発明による改良ＣＶ処理が行なわれ、表示部
６に速度計測結果を表示する。この他の、超音波装置通
常の処理は当然併用される。
す。配列形超音波送受波器１の一部分を駆動信号源２か
らの信号により振動させることにより対象領域中に超音
波を発生する。反射体からの信号は配列形超音波送受波
器１により受信される。この受信信号は増幅器３により
増幅され、アナログ−ディジタル変換器４によりディジ
タル化され、速度演算部５に入力する。この速度演算部
５により本発明による改良ＣＶ処理が行なわれ、表示部
６に速度計測結果を表示する。この他の、超音波装置通
常の処理は当然併用される。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
り、高い計測精度を維持しながら、原点付近の成分ある
いは固定物体の妨害を受けなくなり、ベクトル速度の高
精度計測が可能となる。
り、高い計測精度を維持しながら、原点付近の成分ある
いは固定物体の妨害を受けなくなり、ベクトル速度の高
精度計測が可能となる。
【図１】本発明のベクトル的運動速度の計測を行なう方
法の全体動作説明図。
法の全体動作説明図。
【図２】座標系の説明図。
【図３】回転角度の説明図。
【図４】速度成分を与える最終出力の空間分布の説明
図。
図。
【図５】固定反射体の分析結果例を示す図。
【図６】単一の運動反射体の分析結果例を示す図。
【図７】複数の運動反射体の分析結果例を示す図。
【図８】不要信号の原因を説明する図。
【図９】信号の形状を説明する図。
【図１０】不要信号の発生状況を説明する図。
【図１１】半径方向に変化する重み関数の例を示す図。
【図１２】重み付けの結果の一例を示す図。
【図１３】重み付けを行なった計測結果例を示す図。
【図１４】各種の重み関数の例を示す図。
【図１５】固定反射体の信号と運動物体の信号が混在す
る例を示す図。
る例を示す図。
【図１６】信号間に差分処理を施した結果例を示す図。
【図１７】本発明の実施例の装置全体の構成例を示す
図。
図。
１…配列形超音波送受波器、２…駆動信号源、３…増幅
器、４…アナログ−ディジタル変換器、５…速度演算
部、６…速度演算部。
器、４…アナログ−ディジタル変換器、５…速度演算
部、６…速度演算部。
Claims (2)
- 【請求項１】超音波を送信し特定方向からの反射信号を
複数の素子により受信する動作を複数回行い、特定深度
に対応する受信信号を素子の配列方向につき第１のフー
リエ変換をおこない、この第１のフーリエ変換結果の時
間変化を二次元信号と考え、座標原点を通る複数の角度
方向の直線についてそれぞれの直線上の信号に関して第
２のフェーリエ変換をおこなってベクトル的運動速度の
計測を行なう超音波装置において、上記第２のフーリエ
変換に際して上記直線上の信号に重み付けることを特徴
とする超音波信号処理方法。 - 【請求項２】超音波を送信し特定方向からの反射信号を
複数の素子により受信する動作を複数回行い、特定深度
に対応する受信信号を素子の配列方向につき第１のフー
リエ変換をおこない、この第１のフーリエ変換結果の時
間変化を二次元信号と考え、座標原点を通る複数の角度
方向の直線についてそれぞれの直線上の信号に関して第
２のフェーリエ変換をおこなってベクトル的運動速度の
計測を行なう超音波装置において、上記第２のフーリエ
変換を実行する以前に上記２次元信号にたいして差分処
理を行なうことを特徴とする超音波信号処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1475292A JPH05209890A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 超音波信号処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1475292A JPH05209890A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 超音波信号処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05209890A true JPH05209890A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=11869841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1475292A Pending JPH05209890A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 超音波信号処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05209890A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019505285A (ja) * | 2016-01-15 | 2019-02-28 | バタフライ ネットワーク，インコーポレイテッド | 超音波信号処理回路並びに関連する装置及び方法 |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP1475292A patent/JPH05209890A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019505285A (ja) * | 2016-01-15 | 2019-02-28 | バタフライ ネットワーク，インコーポレイテッド | 超音波信号処理回路並びに関連する装置及び方法 |
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