JPH0740018B2 - 超音波検査装置 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
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- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トランスデューサを励振するための超音波信
号を繰り返し送信する手段及び送信された信号の伝播方
向で遭遇した障害物に対応する超音波エコーを受信し処
理する手段に接続された圧電トランスデューサ素子のア
レイを含む超音波検査装置に関するものである。この装
置は、主として医療の分野で生体組織のエコーグラフ検
査に用いられ、更に材料の非破壊検査の分野で用いられ
る。
号を繰り返し送信する手段及び送信された信号の伝播方
向で遭遇した障害物に対応する超音波エコーを受信し処
理する手段に接続された圧電トランスデューサ素子のア
レイを含む超音波検査装置に関するものである。この装
置は、主として医療の分野で生体組織のエコーグラフ検
査に用いられ、更に材料の非破壊検査の分野で用いられ
る。
現在、ウルトラソノグラフィの分野では、特に診断の補
助手段としての生体組織の超音波検査を用いる際には、
検査対象の器官又は組織についての定量的な情報を集め
るために多くの努力が払われている。この目的は、超音
波減衰の微分係数β或いは音響非直線性係数B/Aのよう
な１つ又はそれ以上のパラメータを局部的に評価するこ
と及び検査対象の中でこれらのパラメータの変化を観察
することによって達成される。これらの評価及び変化の
観察から、実際に、これらの対象物の性質及びそれらの
病理学上の状態に関する明確な表示を得ることができ
る。
助手段としての生体組織の超音波検査を用いる際には、
検査対象の器官又は組織についての定量的な情報を集め
るために多くの努力が払われている。この目的は、超音
波減衰の微分係数β或いは音響非直線性係数B/Aのよう
な１つ又はそれ以上のパラメータを局部的に評価するこ
と及び検査対象の中でこれらのパラメータの変化を観察
することによって達成される。これらの評価及び変化の
観察から、実際に、これらの対象物の性質及びそれらの
病理学上の状態に関する明確な表示を得ることができ
る。
対象物の非直線性及び特に生体組織の非直線性は次のよ
うに示される。即ち、対象物を通過する際、特定の周波
数で送信された超音波の列は、それぞれの点で同じ方向
に送信される超音波の周波数の２倍の周波数を持つ超音
波を発生する。この超音波の振幅は係数B/Aにリンクし
ている（再度記すが、Ａ及びＢはそれぞれ、検査対象物
における圧力の変化と密度の変化との関係を数式で表現
するときの一次及び二次の係数である）。
うに示される。即ち、対象物を通過する際、特定の周波
数で送信された超音波の列は、それぞれの点で同じ方向
に送信される超音波の周波数の２倍の周波数を持つ超音
波を発生する。この超音波の振幅は係数B/Aにリンクし
ている（再度記すが、Ａ及びＢはそれぞれ、検査対象物
における圧力の変化と密度の変化との関係を数式で表現
するときの一次及び二次の係数である）。
従って、エコーグラフ検査装置は、この場合少なくとも
１オクターブをカバーする広帯域トランスデューサ構造
を具える必要がある。狭帯域励振の場合には、数個の干
渉適応層（又は４分の１波長層）を有する型の普通の広
帯域構造は、都合の悪いことに極めて感度が低く、受信
周波数信号の振幅が比較的小さい用途への使用には不適
当である。
１オクターブをカバーする広帯域トランスデューサ構造
を具える必要がある。狭帯域励振の場合には、数個の干
渉適応層（又は４分の１波長層）を有する型の普通の広
帯域構造は、都合の悪いことに極めて感度が低く、受信
周波数信号の振幅が比較的小さい用途への使用には不適
当である。
従って、本発明の目的は、相互に１オクターブ離れた少
なくとも２つの周波数を同時に良好に検知できるトラン
スデューサ構造を有し、これにより、対象物の非直線性
の係数B/Aを定量的に正確に評価できる超音波検査装置
を提供することにある。
なくとも２つの周波数を同時に良好に検知できるトラン
スデューサ構造を有し、これにより、対象物の非直線性
の係数B/Aを定量的に正確に評価できる超音波検査装置
を提供することにある。
この目的のため、本発明による装置は、トランスデュー
サ素子の厚さＴが第１の周波数Ｆに対応する波長の半分
に等しく、共振周波数の変化の曲線Ｆ・Ｔ＝ｆ（W/T）
の２次元図における第１の共振周波数Ｆの第１の振動モ
ードと2Fに等しいか或いはほぼ等しい第２の共振周波数
の第２の振動モードとが存在し、送信する手段が、第１
の周波数を持つ励振信号の発生器を有し、励振信号のス
ペクトルは少なくとも第２の周波数を含まず、受信し処
理する手段が、更に、第２の周波数で生成された第２の
振動モードに対応する信号を検出する手段を有すること
を特徴とする。
サ素子の厚さＴが第１の周波数Ｆに対応する波長の半分
に等しく、共振周波数の変化の曲線Ｆ・Ｔ＝ｆ（W/T）
の２次元図における第１の共振周波数Ｆの第１の振動モ
ードと2Fに等しいか或いはほぼ等しい第２の共振周波数
の第２の振動モードとが存在し、送信する手段が、第１
の周波数を持つ励振信号の発生器を有し、励振信号のス
ペクトルは少なくとも第２の周波数を含まず、受信し処
理する手段が、更に、第２の周波数で生成された第２の
振動モードに対応する信号を検出する手段を有すること
を特徴とする。
米国特許第4101795号には、干渉振動モードとの不要な
結合を伴うことなしに圧電素子が純粋に厚みモードで振
動できるトランスデューサ構造が記載されている。本発
明によるトランスデューサ構造においては、更に、送信
時は１つの振動モードを持つことが必要であるが、特定
の幾何学的構造の選択により、受信時には、普通の場合
のように送信時に必要とされる振動モード以外の全ての
振動モードを除去することはせずに、そのうち１つ、い
わゆる送信周波数の２倍の周波数での共振モードだけは
残す。
結合を伴うことなしに圧電素子が純粋に厚みモードで振
動できるトランスデューサ構造が記載されている。本発
明によるトランスデューサ構造においては、更に、送信
時は１つの振動モードを持つことが必要であるが、特定
の幾何学的構造の選択により、受信時には、普通の場合
のように送信時に必要とされる振動モード以外の全ての
振動モードを除去することはせずに、そのうち１つ、い
わゆる送信周波数の２倍の周波数での共振モードだけは
残す。
医療の分野で映像化するために用いられる超音波トラン
スデューサは、一般的に解像度を良くするために応答時
間を短くすることが必要である。本発明においてはこの
応答時間を短くすることは犠牲にし、その代わりに、受
信時に、送信周波数の２倍の周波数で圧電材料の共振を
生じる（即ち、感度のよいトランスデューザ構造）よう
にしている。これは、その周波数で測定に必要な非直線
性効果が生じるからである。この周波数でこのように良
い感度が得られると実際に種々の利点がある。それは、
２倍周波数で検出されるべき信号は、低振幅であると共
に、この周波数の半分の周波数の送信信号に比較して検
査対象物により特に減衰を生じる（減衰量は周波数と共
に増加する）ことによる。
スデューサは、一般的に解像度を良くするために応答時
間を短くすることが必要である。本発明においてはこの
応答時間を短くすることは犠牲にし、その代わりに、受
信時に、送信周波数の２倍の周波数で圧電材料の共振を
生じる（即ち、感度のよいトランスデューザ構造）よう
にしている。これは、その周波数で測定に必要な非直線
性効果が生じるからである。この周波数でこのように良
い感度が得られると実際に種々の利点がある。それは、
２倍周波数で検出されるべき信号は、低振幅であると共
に、この周波数の半分の周波数の送信信号に比較して検
査対象物により特に減衰を生じる（減衰量は周波数と共
に増加する）ことによる。
次に図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図はファビアン−サトー（Fabian−Sato）線図の一
例を示す。この図は、圧電材料がPZT型の圧電セラミッ
ク（例えばPXE−５）である場合、圧電材料の共振周波
数の変化を表す曲線群を示している。この線図に示した
各モードは実際には２つの曲線の組によって特徴付けら
れ、その１つは圧電共振周波数に対応し（下側の曲
線）、他の１つは反共振周波数即ち固化弾性共振周波数
に対応する（上側の曲線）。
例を示す。この図は、圧電材料がPZT型の圧電セラミッ
ク（例えばPXE−５）である場合、圧電材料の共振周波
数の変化を表す曲線群を示している。この線図に示した
各モードは実際には２つの曲線の組によって特徴付けら
れ、その１つは圧電共振周波数に対応し（下側の曲
線）、他の１つは反共振周波数即ち固化弾性共振周波数
に対応する（上側の曲線）。
圧電トランスデューサ素子の振動のモードに関する知識
は、理論的にはモデル化することにより或いは実験的に
は圧電材料の特性を求めることにより、具体的に得るこ
とができるが、後者の場合、この材料からなるトランス
デューサ構造が持つ種々のパラメーター間の関連性を明
確にすることによって得られる。これらの関連性は、特
にその材料の共振周波数の変化を表す曲線を示すいわゆ
るファビアン−サトー（線図（第１図参照）の形によっ
て目で見ることができる（このような線図の一例は前記
米国特許第4101795号の第４及び８図における曲線群か
らなる）。これらの曲線は、材料の基本振動及び調和振
動のいくつかのモードについて、トランスデューサ素子
の厚みモードのそれぞれ共振周波数又は反共振周波数の
比W/Tと積Ｆ・Ｔとの間の関係を示す。これにより、実
際に必要とする当該モードの関数としてこれらの素子の
幾何学的形状を求めることが可能になる。
は、理論的にはモデル化することにより或いは実験的に
は圧電材料の特性を求めることにより、具体的に得るこ
とができるが、後者の場合、この材料からなるトランス
デューサ構造が持つ種々のパラメーター間の関連性を明
確にすることによって得られる。これらの関連性は、特
にその材料の共振周波数の変化を表す曲線を示すいわゆ
るファビアン−サトー（線図（第１図参照）の形によっ
て目で見ることができる（このような線図の一例は前記
米国特許第4101795号の第４及び８図における曲線群か
らなる）。これらの曲線は、材料の基本振動及び調和振
動のいくつかのモードについて、トランスデューサ素子
の厚みモードのそれぞれ共振周波数又は反共振周波数の
比W/Tと積Ｆ・Ｔとの間の関係を示す。これにより、実
際に必要とする当該モードの関数としてこれらの素子の
幾何学的形状を求めることが可能になる。
この曲線群の考察により、特に、トランスデューサ構造
において、通常目標とする動作モードであるシングルモ
ード動作を得るために用いるべきW/T比を選択するため
の指針が得られる。例えば、前記米国特許の場合、W/T
比に0.8のオーダーの上限を設けることによって結果が
得られる。逆に、次に述べる本発明の好ましい実施例に
おいては、トランスデューサ素子の形状の選択はこの通
常の動作モードから離れることによって達成できる。
において、通常目標とする動作モードであるシングルモ
ード動作を得るために用いるべきW/T比を選択するため
の指針が得られる。例えば、前記米国特許の場合、W/T
比に0.8のオーダーの上限を設けることによって結果が
得られる。逆に、次に述べる本発明の好ましい実施例に
おいては、トランスデューサ素子の形状の選択はこの通
常の動作モードから離れることによって達成できる。
第２図は、トランスデューサ素子のリニアネットワーク
を示す。同図に示すように、この実施例においては、エ
コーグラフィによって対象物を検査するための装置は、
第１に通常の型の超音波トランスデューサ素子10
（１）,10（２），……,10（ｎ）のアレイ10を具える。
このトランスデューサ素子は、それぞれ圧電材料の長方
形の板からなり、その前面及び後面に電極（図示せず）
が設けられている。これらの素子は幅Ｗを有し、相互に
等しい距離ｄをおいて平行に配置される。トランスデュ
ーサ素子10（１）,10（２），……,10（ｎ）は厚さＴ
と、L/Wが大きい値になるような長さＬとを持つ。素子
のこのアレイは、トランスデューサの励振のための超音
波信号を繰り返し送信する送信段に結合している。励振
は、通常所定の周波数のパルス列を正規の繰り返し速度
で送信することによって行われる。素子のアレイ10はま
た、検査されるべき対象物の中に送られた信号の伝播の
方向で遭遇した障害物に対応する超音波エコーを受信し
処理する受信処理段にも結合している。素子のアレイと
送信及び受信段との間に分岐回路を挿入し、これらの段
の一方又は他方を選択的にトランスデューサ素子アレイ
に接続し、これにより特に送信段による受信段の「目隠
し」を防ぐようにしてもよい。受信段の保護は、更に、
もっと簡単に、この段の入力端にダイオードのリミッタ
回路を挿入することによって達成される。
を示す。同図に示すように、この実施例においては、エ
コーグラフィによって対象物を検査するための装置は、
第１に通常の型の超音波トランスデューサ素子10
（１）,10（２），……,10（ｎ）のアレイ10を具える。
このトランスデューサ素子は、それぞれ圧電材料の長方
形の板からなり、その前面及び後面に電極（図示せず）
が設けられている。これらの素子は幅Ｗを有し、相互に
等しい距離ｄをおいて平行に配置される。トランスデュ
ーサ素子10（１）,10（２），……,10（ｎ）は厚さＴ
と、L/Wが大きい値になるような長さＬとを持つ。素子
のこのアレイは、トランスデューサの励振のための超音
波信号を繰り返し送信する送信段に結合している。励振
は、通常所定の周波数のパルス列を正規の繰り返し速度
で送信することによって行われる。素子のアレイ10はま
た、検査されるべき対象物の中に送られた信号の伝播の
方向で遭遇した障害物に対応する超音波エコーを受信し
処理する受信処理段にも結合している。素子のアレイと
送信及び受信段との間に分岐回路を挿入し、これらの段
の一方又は他方を選択的にトランスデューサ素子アレイ
に接続し、これにより特に送信段による受信段の「目隠
し」を防ぐようにしてもよい。受信段の保護は、更に、
もっと簡単に、この段の入力端にダイオードのリミッタ
回路を挿入することによって達成される。
このようにして全体構造が定められるので、用いる圧電
材料に関するファビアン−サトー線図を利用することに
よって、本発明によるトランスデューサ素子のアレイの
幾何学的形状を求めることができる。実際には、第１の
所定の動作周波数Ｆ及び対応するトランスデューサ素子
の厚さＴが与えられた振動モードについて、当該材料の
共振周波数の変化を示す曲線Ｆ・Ｔ＝ｆ（W/T）の（２
次元の）線図を考察する（いわゆるλ/2モードの厚みモ
ードで振動すべき材料の場合はこの厚さＴはこの周波数
Ｆに対応する波長の半分に等しい）。ここには、更に同
じ材料について周波数2Fに等しいか或いはこれに近い第
２の周波数のもう１つの振動モードが存在する。
材料に関するファビアン−サトー線図を利用することに
よって、本発明によるトランスデューサ素子のアレイの
幾何学的形状を求めることができる。実際には、第１の
所定の動作周波数Ｆ及び対応するトランスデューサ素子
の厚さＴが与えられた振動モードについて、当該材料の
共振周波数の変化を示す曲線Ｆ・Ｔ＝ｆ（W/T）の（２
次元の）線図を考察する（いわゆるλ/2モードの厚みモ
ードで振動すべき材料の場合はこの厚さＴはこの周波数
Ｆに対応する波長の半分に等しい）。ここには、更に同
じ材料について周波数2Fに等しいか或いはこれに近い第
２の周波数のもう１つの振動モードが存在する。
１つの周波数がもう１つの周波数の２倍の周波数を持つ
２つのモードの組み合わせに対応するW/T比の値から素
子の幅Ｗの値を求めることができ、これにより、本発明
のトランスデューサ素子アレイの幾何学的形状を完全に
決定できる。この決定に当たって、本発明においては、
更に、前記第１の周波数Ｆの励振信号発生器を含む送信
段は、送信信号のスペクトルに第２の周波数2Fを含まな
いようにする必要がある。この特性は次のように説明で
きる。周波数2Fの小さい振幅の信号を受信する際にこれ
を検出可能にするためには、同じ周波数の信号の送信を
避けることが必要不可欠である。これは、振幅が明らか
に大きい送信信号があると、これが非直線性現象の存在
に対応する信号をマスクしてしまうからである。このた
め、励振信号発生器の出力端に、第１の周波数Ｆを中心
周波数とする帯域通過フィルタ又は第２の周波数2Fを中
心周波数とする帯域阻止（帯域除去）フィルタを接続す
る。
２つのモードの組み合わせに対応するW/T比の値から素
子の幅Ｗの値を求めることができ、これにより、本発明
のトランスデューサ素子アレイの幾何学的形状を完全に
決定できる。この決定に当たって、本発明においては、
更に、前記第１の周波数Ｆの励振信号発生器を含む送信
段は、送信信号のスペクトルに第２の周波数2Fを含まな
いようにする必要がある。この特性は次のように説明で
きる。周波数2Fの小さい振幅の信号を受信する際にこれ
を検出可能にするためには、同じ周波数の信号の送信を
避けることが必要不可欠である。これは、振幅が明らか
に大きい送信信号があると、これが非直線性現象の存在
に対応する信号をマスクしてしまうからである。このた
め、励振信号発生器の出力端に、第１の周波数Ｆを中心
周波数とする帯域通過フィルタ又は第２の周波数2Fを中
心周波数とする帯域阻止（帯域除去）フィルタを接続す
る。
本発明のトランスデューサ構造の選択の一例を第１図に
示す。即ち、前記のPXE−５材料からなる圧電素子につ
いて、第１の周波数Ｆが2MHz、素子の厚さが0.5mm、素
子の幅が0.75mmの場合、第１図に数字３で示した第２の
共振周波数4MHzの振動モードが実際に存在し、受信中に
係数B/Aに対応している非直線性現象の測定が可能であ
る。
示す。即ち、前記のPXE−５材料からなる圧電素子につ
いて、第１の周波数Ｆが2MHz、素子の厚さが0.5mm、素
子の幅が0.75mmの場合、第１図に数字３で示した第２の
共振周波数4MHzの振動モードが実際に存在し、受信中に
係数B/Aに対応している非直線性現象の測定が可能であ
る。
言うまでもなく、本発明は実施例に限定されるものでは
なく、本発明の構成を逸脱せずにこれからの種々の変形
が可能である。特に、極めて類似した態様で３次元振動
状態に適用できることに注意する必要がある。この場
合、超音波トランスデューサ装置は平行六面体圧電トラ
ンスデューサ素子のネットワークからなる２次元アレイ
である。このためには、ファビアン−サトー線図を３次
元に一般化し、積Ｆ・Ｔを、比W/Tだけの関数ではな
く、２つの幾何学的構造の比W/T及びL/Tの関数として表
されると考えるだけで充分である。いずれの場合にも２
次元ファビアン−サトー線図は、この３次元ファビアン
−サトー線図でＬ従ってL/Tを大きくした場合の極限を
表していることが明らかである。
なく、本発明の構成を逸脱せずにこれからの種々の変形
が可能である。特に、極めて類似した態様で３次元振動
状態に適用できることに注意する必要がある。この場
合、超音波トランスデューサ装置は平行六面体圧電トラ
ンスデューサ素子のネットワークからなる２次元アレイ
である。このためには、ファビアン−サトー線図を３次
元に一般化し、積Ｆ・Ｔを、比W/Tだけの関数ではな
く、２つの幾何学的構造の比W/T及びL/Tの関数として表
されると考えるだけで充分である。いずれの場合にも２
次元ファビアン−サトー線図は、この３次元ファビアン
−サトー線図でＬ従ってL/Tを大きくした場合の極限を
表していることが明らかである。
更に、本発明が特に医療の分野で、前述のように、組織
のエコーグラフ検査、特にこのようにして検査された組
織の音響学的非直線性の係数B/Aの評価及び組織内部で
の前記パラメータの変化の観察に適用できる。この応用
においては、本発明のトランスデューサ構成に対応する
回路について種々の実施例を示すことができる。特に、
前述のようなトランスデューサ構成を用いることができ
る対象物の検査のための装置の２つの実施例である第３
図及び第４図について次の説明する。
のエコーグラフ検査、特にこのようにして検査された組
織の音響学的非直線性の係数B/Aの評価及び組織内部で
の前記パラメータの変化の観察に適用できる。この応用
においては、本発明のトランスデューサ構成に対応する
回路について種々の実施例を示すことができる。特に、
前述のようなトランスデューサ構成を用いることができ
る対象物の検査のための装置の２つの実施例である第３
図及び第４図について次の説明する。
第３図に示した装置は第１の実施例であり、送信及び受
信用超音波トランスデューサアレイ10が、送信段20と結
合してトランスデューサにより検査対象物の方向に超音
波を繰り返し（ここでは周期的に）送信できるようにな
っており、更に受信及び処理段30と結合している。送信
段20は超音波の送信を行うが、送信信号のスペクトルは
周波数2Fを含まないようにしなければならない。
信用超音波トランスデューサアレイ10が、送信段20と結
合してトランスデューサにより検査対象物の方向に超音
波を繰り返し（ここでは周期的に）送信できるようにな
っており、更に受信及び処理段30と結合している。送信
段20は超音波の送信を行うが、送信信号のスペクトルは
周波数2Fを含まないようにしなければならない。
受信及び処理段30は、第１に、アレイ10からそのアレイ
によって受信された超音波エコーに対応する電気信号を
受信する増幅器50を具える。この増幅器は自動利得制御
回路60にリンクしている。自動利得制御回路60は、超音
波の伝播に伴って増加する減衰の影響を相殺するために
時間の関数として前記増幅器の利得を上げる。アレイ10
と段20及び30との間に、これらの段のいずれかを選択的
に前記アレイに接続するためにインタフェース回路40を
挿入してもよい。そうすると、特に送信段による受信段
の「目隠し」を防ぐことができる。
によって受信された超音波エコーに対応する電気信号を
受信する増幅器50を具える。この増幅器は自動利得制御
回路60にリンクしている。自動利得制御回路60は、超音
波の伝播に伴って増加する減衰の影響を相殺するために
時間の関数として前記増幅器の利得を上げる。アレイ10
と段20及び30との間に、これらの段のいずれかを選択的
に前記アレイに接続するためにインタフェース回路40を
挿入してもよい。そうすると、特に送信段による受信段
の「目隠し」を防ぐことができる。
受信及び処理段30は、更に、増幅器50の出力側に２つの
処理チャネル100及び200を並列に具える。第１の処理チ
ャネル（通常の処理チャネル）は、順に、第１整流器12
0と第１低域通過フィルタ130とからなる第１検波器及び
第１表示装置160を具え、第２の処理チャネルは、順
に、第２周波数2Fを中心周波数とする帯域通過フィルタ
210、第２整流器220、第２低域通過フィルタ230、低域
通過フィルタ130と230との出力を比較する比較器240、
微分回路250及び第２表示装置260を具える（２つの表示
装置は勿論独立にしかも同時に動作し得る２つのスクリ
ーンを持つ１つの表示装置に置き換えることができ
る）。この第２の処理チャネル200は、第２次音響学的
非直線性パラメータB/Aの動向を表示する映像にアクセ
スできるようになっている。
処理チャネル100及び200を並列に具える。第１の処理チ
ャネル（通常の処理チャネル）は、順に、第１整流器12
0と第１低域通過フィルタ130とからなる第１検波器及び
第１表示装置160を具え、第２の処理チャネルは、順
に、第２周波数2Fを中心周波数とする帯域通過フィルタ
210、第２整流器220、第２低域通過フィルタ230、低域
通過フィルタ130と230との出力を比較する比較器240、
微分回路250及び第２表示装置260を具える（２つの表示
装置は勿論独立にしかも同時に動作し得る２つのスクリ
ーンを持つ１つの表示装置に置き換えることができ
る）。この第２の処理チャネル200は、第２次音響学的
非直線性パラメータB/Aの動向を表示する映像にアクセ
スできるようになっている。
実際のところ、送信された波の列が研究の対象物を通過
する間、それが各点において、同じ方向に、この点にお
ける係数B/Aの値の関数である２倍の周波数の波を発生
することをここで再び思い出すことが有用である。生体
組織は非分散性であると仮定すると、２倍の周波数の波
の伝播速度は最初の波の列の伝播速度と同じである。従
って、２倍の周波数の波から得られるエコーグラフ信号
は、比較器420により最初のエコーグラフ信号と比較す
ることができる。この比較の結果はパラメータB/Aの動
向を反映しており、この比較の結果を微分すると局部的
なパラメータを見積もることができる。普通の第１チャ
ネル100及び第２チャネル200によってそれぞれもたらさ
れる映像は、この場合Ａ型のエコーグラフ（横軸に目盛
った時間の関数として縦軸に振幅を表示している）であ
るが、装置はＢ型のエコーグラフを得るように作ること
もできる。
する間、それが各点において、同じ方向に、この点にお
ける係数B/Aの値の関数である２倍の周波数の波を発生
することをここで再び思い出すことが有用である。生体
組織は非分散性であると仮定すると、２倍の周波数の波
の伝播速度は最初の波の列の伝播速度と同じである。従
って、２倍の周波数の波から得られるエコーグラフ信号
は、比較器420により最初のエコーグラフ信号と比較す
ることができる。この比較の結果はパラメータB/Aの動
向を反映しており、この比較の結果を微分すると局部的
なパラメータを見積もることができる。普通の第１チャ
ネル100及び第２チャネル200によってそれぞれもたらさ
れる映像は、この場合Ａ型のエコーグラフ（横軸に目盛
った時間の関数として縦軸に振幅を表示している）であ
るが、装置はＢ型のエコーグラフを得るように作ること
もできる。
第４図は第２の実施例を示す図であり、第１の実施例と
同一の部分には第３図と同一の参照番号を付けている。
この実施例では、送信段が送信信号選択回路25を具え
る。この回路の入力端子には、トランスデューサ素子ア
レイ10（軸方向分解能を改善するため可能な限り短くす
る）のための普通の励振信号発生器21と、B/Aを測定す
るための特殊な励振信号発生器即ち周波数Ｆの数個の正
弦曲線からなる励振信号を供給する特殊な励振信号発生
器22とが並列に接続されている。この受信段は、増幅回
路50及び利得制御回路60と処理チャネル100及び200との
間に、処理選択回路95を具える。この回路の出力端子に
は２つ処理チャネルが並列に接続される。これらの選択
回路25及び95は、クロック回路300により、励振信号発
生器21と第１のチャネル100か、励振信号発生器22と第
２のチャネル200か、いずれかの選択が確実に同期する
ように同時に制御される。
同一の部分には第３図と同一の参照番号を付けている。
この実施例では、送信段が送信信号選択回路25を具え
る。この回路の入力端子には、トランスデューサ素子ア
レイ10（軸方向分解能を改善するため可能な限り短くす
る）のための普通の励振信号発生器21と、B/Aを測定す
るための特殊な励振信号発生器即ち周波数Ｆの数個の正
弦曲線からなる励振信号を供給する特殊な励振信号発生
器22とが並列に接続されている。この受信段は、増幅回
路50及び利得制御回路60と処理チャネル100及び200との
間に、処理選択回路95を具える。この回路の出力端子に
は２つ処理チャネルが並列に接続される。これらの選択
回路25及び95は、クロック回路300により、励振信号発
生器21と第１のチャネル100か、励振信号発生器22と第
２のチャネル200か、いずれかの選択が確実に同期する
ように同時に制御される。
第１図はいわゆるファビアン−サトー線図の一例を示す
図、 第２図は圧電トランスデューサ素子のリニアアレイを示
す図、 第３図は本発明の装置の第１の実施例を示すブロック
図、 第４図は本発明の装置の第２の実施例を示すブロック図
である。 10……超音波トランスデューサ素子アレイ 10（１）〜10（ｎ）……超音波トランスデューサ素子 20……送信段、21……普通の励振信号発生器 22……特殊な励振信号発生器、25……送信信号選択回路 30……受信及び処理段、40……インタフェース回路 50……増幅器、60……自動利得制御回路 95……処理選択回路、100……第１の処理チャネル 120……第１整流器、130……第１低減通過フィルタ 160……第１表示装置、200……第２の処理チャネル 210……帯域通過フィルタ、220……第２整流器 230……第２低域通過フィルタ、240……比較器 250……微分回路、260……第２表示装置 300……クロック回路
図、 第２図は圧電トランスデューサ素子のリニアアレイを示
す図、 第３図は本発明の装置の第１の実施例を示すブロック
図、 第４図は本発明の装置の第２の実施例を示すブロック図
である。 10……超音波トランスデューサ素子アレイ 10（１）〜10（ｎ）……超音波トランスデューサ素子 20……送信段、21……普通の励振信号発生器 22……特殊な励振信号発生器、25……送信信号選択回路 30……受信及び処理段、40……インタフェース回路 50……増幅器、60……自動利得制御回路 95……処理選択回路、100……第１の処理チャネル 120……第１整流器、130……第１低減通過フィルタ 160……第１表示装置、200……第２の処理チャネル 210……帯域通過フィルタ、220……第２整流器 230……第２低域通過フィルタ、240……比較器 250……微分回路、260……第２表示装置 300……クロック回路
Claims (2)
- 【請求項１】トランスデューサを励振するための超音波
信号を繰り返し送信する手段及び送信された信号の伝播
方向で遭遇した障害物に対応する超音波エコーを受信し
処理する手段に接続された幅Ｗを持つ圧伝トランスデュ
ーサ素子のリニアアレイを含む超音波検査装置におい
て、 該トランスデューサ素子の厚さＴが第１の周波数Ｆに対
応する波長の半分に等しく、共振周波数の変化の曲線Ｆ
・Ｔ＝ｆ（W/T）の２次元図における第１の共振周波数
Ｆの第１の振動モードと2Fに等しいか或いはほぼ等しい
第２の共振周波数の第２の振動モードとが存在し、 該送信する手段が、該第１の周波数を持つ励振信号の発
生器を有し、該励振信号のスペクトルは少なくとも該第
２の周波数を含まず、 該受信し処理する手段が、更に、該第２の周波数で生成
された該第２の振動モードに対応する信号を検出する手
段を有する ことを特徴とする超音波検査装置。 - 【請求項２】トランスデューサを励振するための超音波
信号を繰り返し送信する手段及び送信された信号の伝播
方向で遭遇した障害物に対応する超音波エコーを受信し
処理する手段に接続された長さＬ及び幅Ｗを持つ平行六
面体の圧電トランスデューサ素子の２次元アレイを含む
超音波検査装置において、 該トランスデューサ素子の厚さＴが第１の周波数Ｆに対
応する波長の半分に等しく、共振周波数の変化の曲線Ｆ
・Ｔ＝ｆ（W/T,L/T）の３次元図における第１の共振周
波数Ｆの第１の振動モードと2Fに等しいか或いはほぼ等
しい第２の共振周波数の第２の振動モードとが存在し、 該送信する手段が、該第１の周波数を持つ励振信号の発
生器を有し、該励振信号のスペクトルは少なくとも該第
２の周波数を含まず、 該受信し処理する手段が、更に、該第２の周波数で生成
された該第２の振動モードに対応する信号を検出する手
段を有する ことを特徴とする超音波検査装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8515849A FR2589247B1 (fr) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | Appareil d'exploration de milieux par echographie ultrasonore comprenant un reseau d'elements transducteurs piezoelectiques |
| FR8515849 | 1985-10-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62102154A JPS62102154A (ja) | 1987-05-12 |
| JPH0740018B2 true JPH0740018B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=9324188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61252099A Expired - Fee Related JPH0740018B2 (ja) | 1985-10-25 | 1986-10-24 | 超音波検査装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4714846A (ja) |
| EP (1) | EP0219919B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0740018B2 (ja) |
| DE (1) | DE3672746D1 (ja) |
| FR (1) | FR2589247B1 (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH074364B2 (ja) * | 1986-01-28 | 1995-01-25 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置 |
| US5060653A (en) * | 1989-05-16 | 1991-10-29 | Hewlett-Packard Company | Ultrasonic sensor with starved dilatational modes |
| US5422861A (en) * | 1989-09-01 | 1995-06-06 | Quantronix, Inc. | Measuring method and apparatus |
| US5042015A (en) * | 1989-09-01 | 1991-08-20 | Quantronix, Inc. | Measuring method and apparatus |
| US5220536A (en) * | 1989-09-01 | 1993-06-15 | Quantronix, Inc. | Measuring method and apparatus |
| US5105392A (en) * | 1989-09-01 | 1992-04-14 | Quantronix, Inc. | Measuring method and apparatus |
| US5606534A (en) | 1989-09-01 | 1997-02-25 | Quantronix, Inc. | Laser-based dimensioning system |
| FR2669423B1 (fr) * | 1990-11-16 | 1993-07-30 | Electricite De France | Capteur de pression acoustique audiofrequence a haute resolution spatiale. |
| US5170087A (en) * | 1991-08-26 | 1992-12-08 | Touch Tec International | Electronic circuit for piezoelectric switch assembly |
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| US5329498A (en) * | 1993-05-17 | 1994-07-12 | Hewlett-Packard Company | Signal conditioning and interconnection for an acoustic transducer |
| US5554904A (en) * | 1994-07-05 | 1996-09-10 | Akai Electric Co., Ltd. | Vibration control apparatus having automatic gain control |
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| US6005827A (en) | 1995-03-02 | 1999-12-21 | Acuson Corporation | Ultrasonic harmonic imaging system and method |
| US5630420A (en) * | 1995-09-29 | 1997-05-20 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Ultrasonic instrument for surgical applications |
| US5879303A (en) * | 1996-09-27 | 1999-03-09 | Atl Ultrasound | Ultrasonic diagnostic imaging of response frequency differing from transmit frequency |
| US6283919B1 (en) | 1996-11-26 | 2001-09-04 | Atl Ultrasound | Ultrasonic diagnostic imaging with blended tissue harmonic signals |
| US7104956B1 (en) | 1996-11-08 | 2006-09-12 | Research Corporation Technologies, Inc. | Finite amplitude distortion-based inhomogeneous pulse echo ultrasonic imaging |
| US6458083B1 (en) | 1996-11-26 | 2002-10-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ultrasonic harmonic imaging with adaptive image formation |
| WO1999004289A1 (en) * | 1997-07-15 | 1999-01-28 | Acuson Corporation | Ultrasonic harmonic imaging system and method |
| US5928151A (en) * | 1997-08-22 | 1999-07-27 | Acuson Corporation | Ultrasonic system and method for harmonic imaging in three dimensions |
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| US6174284B1 (en) * | 1998-12-31 | 2001-01-16 | General Electric Company | Ultrasound harmonic imaging techniques |
| US20040109045A1 (en) * | 2002-12-06 | 2004-06-10 | Eastman Kodak Company | Print head for micro-deposition of bio-molecules |
| US7564899B2 (en) * | 2005-02-04 | 2009-07-21 | Vrije Universiteit Brussel | Multistage tuning-tolerant equalizer filter |
| JP5470900B2 (ja) * | 2009-02-23 | 2014-04-16 | コニカミノルタ株式会社 | 超音波診断装置 |
| CN109085251B (zh) * | 2018-08-21 | 2021-02-19 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种用于储能弹簧超声导波检测的探头的设计方法 |
Family Cites Families (11)
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|---|---|---|---|---|
| CH608103A5 (ja) * | 1975-12-01 | 1978-12-15 | Hoffmann La Roche | |
| CH608335B (de) * | 1976-09-14 | Ebauches Sa | Microresonateur piezoelectrique. | |
| JPS5353393A (en) * | 1976-10-25 | 1978-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasonic probe |
| FR2426338A1 (fr) * | 1978-05-19 | 1979-12-14 | Seiko Instr & Electronics | Resonateur a quartz rectangulaire en coupe at |
| DE2829570C2 (de) * | 1978-07-05 | 1979-12-20 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Ultraschallkopf |
| US4211948A (en) * | 1978-11-08 | 1980-07-08 | General Electric Company | Front surface matched piezoelectric ultrasonic transducer array with wide field of view |
| US4366947A (en) * | 1981-05-20 | 1983-01-04 | Amp Corporation | Calibrated gas-metering apparatus |
| US4550606A (en) * | 1982-09-28 | 1985-11-05 | Cornell Research Foundation, Inc. | Ultrasonic transducer array with controlled excitation pattern |
| US4525647A (en) * | 1983-12-02 | 1985-06-25 | Motorola, Inc. | Dual frequency, dual mode quartz resonator |
| FR2565033B1 (fr) * | 1984-05-22 | 1987-06-05 | Labo Electronique Physique | Dispositif de transduction ultrasonore a reseau d'elements transducteurs piezoelectriques |
| FR2577324B1 (fr) * | 1985-02-08 | 1987-03-06 | Labo Electronique Physique | Appareil d'exploration de milieux par echographie ultrasonore |
-
1985
- 1985-10-25 FR FR8515849A patent/FR2589247B1/fr not_active Expired
-
1986
- 1986-10-22 EP EP86201837A patent/EP0219919B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1986-10-22 US US06/921,982 patent/US4714846A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-10-22 DE DE8686201837T patent/DE3672746D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-10-24 JP JP61252099A patent/JPH0740018B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2589247A1 (fr) | 1987-04-30 |
| DE3672746D1 (de) | 1990-08-23 |
| JPS62102154A (ja) | 1987-05-12 |
| US4714846A (en) | 1987-12-22 |
| EP0219919A1 (fr) | 1987-04-29 |
| EP0219919B1 (fr) | 1990-07-18 |
| FR2589247B1 (fr) | 1988-06-10 |
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