JPS6036032B2 - 超音波測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、医用、工業用、漁業用等で使用され、超音波
を用いて種々の事項を測定する超音波測定装置に関する
。

従釆の超音波測定装置における送波パルス発生回路の殆
んどは、充放電用のコンデンサにたくわえた電荷をＳＣ
Ｒ、サィラトロン、もしくはトランジスタ等の電子スィ
ゾチにより探触子中の振動子に印加するものであった。

これらをまとめて特徴づけると、上記充放電用コンデン
サの両端の電圧がのこぎり波となることである。しかし
この“のこぎり波式”の送波パルス発生回路は次のよう
な欠点を有する。すなわち、【ａ｝ 比較的高電圧を用
いる電流源又は等価な機能を必要とする。

｛ｂ｝ 上記電流源を高圧電源と高抵抗で実現すると、
エネルギー効率が悪い。

また逆にこれを改善せんとする抵抗にかえて数へンリー
もの直列ィンダクタ−を必要とする。【ｃー 送波パル
ス発生回路の探触子から見たインピーダンスは、パルス
発生時に低く、パルス間のエコー受信時には高い、それ
故に送波時と受波時で探触子のダンプされ方が異る。

‘ｄ｝ 同じ理由により、送波パルス発生回路、探触子
、受信機の入力回路は並列接続する以外に接続方法がな
い。

このため、送波パルスが受信機へ与える影響を防止する
ようにリミッタもまた並列接続する必要があった。従っ
て送波パルスのェネルギが受信結合回路に分流して消費
されて、ェネルギ効率が悪かった。またこの分流比を少
なくすると、エコー受信時に探触子と受信機との間の結
合が最適でなくなり、雑音指数のよい受信が行い得ない
。（ｃ’前記の電子スイッチをターンオフするタイミン
グが悪いと、エコーとまぎらわしい雑音を生ずる。

本発明は上述の諸欠点を除去するためになされたもので
、のこぎり波方式に代えて方形波方式の送波パルス発生
回路を採用し、１発ごとに極性の異るパルスを発生せし
める超音波測定装置を提供せんとするものである。

本発明の一実施例によれば、１発毎に極性の異るエコー
が受信されることから、その取扱いにおいて、移動中の
ターゲットのみが表示されるＭＴ１（ＭＯＶＩＮＧＴＡ
ＲＧＥＴｍＤＩＣＡＴＩＯＮ）システム（昭和４１年９
月２０日に日刊工業新聞社より発行されたパルス技術便
覧の７１２ページ〜７１５ページ参照）ないしライン相
関を用いた信号処理システムを構成するにおいて新期な
方式を採用し得る。すなわち、送信パルス発生回路とし
て送信トリガの時刻毎にその極性もし〈は論理レベルを
反転する方形波電圧源を用い、これと探触子と受信機と
の三者を直列に一巡する如く接続する。

また上記三者の内二者を片線アースとすると他の一者は
両端子とも浮かせる必要があるが、これは必要なら準理
想的変成器を用いて片線アースに変換すればよい。送波
時に受信機にェネルギが分流することを阻止又は抑圧す
るためには、受信機の回路に逆並列のクランピングダイ
オードを入れておけばよい。

逆に受信時にはこのダイオードは高インピーダンスにな
る一方“電圧源”である方形波源は受信機と探触子の間
に損失の少し、帰路となり受信されたエコーのヱネルギ
を最適のインピーダンスマッチング条件により受信機に
導入することを可能とする。以下図面を用いて本発明を
詳述する。図は本発明の一実施例による超音波測定装置
のフロック図である。図において０ｔは例えば数ＫＨｚ
の送信トリガパルス基準発振器（図示せず）より供給さ
れる。このめｔがフリツプフロツプ２により分周されて
方形波信号となる。更に、この方形波信号は、例えばＣ
ＭＯＳがＴＴＬのラインドライバを何個が並列に結合し
て構成した二値論理電力増幅器４によって増幅される。
バィファィラトランスＴ，は受信機への結合を片線アー
スに変換するためのものであるが、送信パルスの時刻に
おいてはダイオードＤ，とＤ２の成すリミッタによって
短絡される。

すなわち、結合コンデンサＣ２を介して伝送される方形
波の立上りと立下りのそれぞれの“ショック”が、探触
子ＴＤによって超音波パルスに変換される。それ故に立
上りと立下りでは等大且つ逆極性の送波パルスが発生さ
れる。なお、前記結合コンデンサＣ２はのこぎり波方式
の充放電コンデンサとは異り直流阻止のためのみである
から十分に大きな値とする。一方、エコーの受信時には
エコー信号は十分微弱であることからダイオードＤ，と
Ｄ２は導通に達せず、また増幅器４はその出力電圧を正
負の各最大振幅値間にわたって転移せしめる瞬間すなわ
ち送波パルスが送出される瞬間以外の平坦時、すなわち
エコーを受信すべき時間帯においては、コンデンサＣ２
を介してバイフアイラトランスＴ，の片端を十分低い高
周波インピーダンスで等価的に援地する如く帰路を与え
ているから、エコー信号はヱネルギ損失なく受信増幅器
１２に向けて伝送される。

ここで、抵抗器Ｒ，、コイルＬ，およびＬ、コンデンサ
Ｃ，の成す回路網１４、探触子ＴＤをケーフルを含めて
最適条件にマッチングを取るためのものである。

またコンデンサＣ３、抵抗器Ｒ３、ダイオードＤ３およ
びＤ４の成す回路絹１ ６は、バィフアィラトランスＴ
，の２次側において送波時のトランジェントをさらに抑
圧するためのものである。また、増幅器４の正負両電源
供給路においても、これが受信時における信号帰路とな
ることかり、コンデンサＣ４，Ｃ５およびコイルＬ４，
Ｌ５によって厳重なバイパスとフィル夕をもうけて電源
からの妨害波を受けないようにしている。一方、受信増
幅器１ ２の利得は、ＴＧＣ関数発生器１ ８により遠
方のエコーを受信するときは大きくできるようになって
おり、それにより煤質の損失およびレーダー方程式中の
逆自乗の項を補償している。このような方式は公知のも
のである。而してこの受信増幅器１２の未検波出力信号
は２分され、一方は遅延線２２を介して、また他方は直
接、それぞれ加算器２４および減算器２６に供給される
。遅延線２２は精密に送波パルスの周期と等しい遅延時
間を有し、それ故にその出力にはちようと１周期前のエ
コー信号が出現する。前述の如く、送波パルスの極性が
その都度逆転することから、エコー信号の極性も逆転し
、遅延線２２の出口において１周期異るエコー信号を加
算すれば固定したエコーが消去される。その消去残はそ
の間に移動した物体のエコーを意味し、従っていわゆる
ＭＴＩシステムとなる。また逆に減算すれば特に相関を
有する成分が強調され、相関を有さないノイズと上記の
移動物体のエコーとが抑圧された固定目標物に関するエ
コー信号となる。これらの関係は常に同じ極性のパルス
を送波しつづけるシステムにおける関係と全く逆である
。遅延線２２としては、水晶又は石英ガラス等を使った
固定の遅延時間のものでもよいが、ＢＢＤあるいはＣＣ
Ｄ方式の半導体より成るサンプル値をロックにより転送
する方式のものでもよく、またＡＤおよびＤＡコンバー
タを利用したディジタルメモリあるいはシフトレジスタ
でもよい。

これらのクロックをもって律調される方式の場合、送信
トリガ？ｔをこの遅延機能のためのクロック？ｏより分
周して得れば相互の時間関係を気にすることなく常に必
ず１周期分の遅延が、クロツクの周波数が多少変動して
も得られるから効果的である。以上説明した如く本発明
によれば、送受信ともにェネルギ効率がよく従って雑音
指数の良い、そして同じ受信機出力を得るために必要な
照射される超音波ェネルギが少なくて済む超音波測定装
置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の−実施例による超音波測定装置のフロツク
図で、ＴＤ：探鰍子、Ｔ，：／ぐィフアィラトランス、
４：二値論理電力増幅器、１２：受信増幅器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 方形波信号を出力する方形波信号発生手段と、前記
   方形波信号の立上りおよび立下りに応答して各々逆極性
   のパルスを発生するパルス発生手段と、前記パルスに応
   答して目標領域に超音波パルスを照射し、前記目標領域
   から前記超音波パルスに関するエコーを受信する探触子
   と、前記探触子で受信した前記エコーに関連する信号を
   記憶する記憶手段と、以前記憶した前記エコーに関連す
   る信号とその後に受信したエコーに関連する信号との和
   もしくは差をとる演算手段とを具備して成る超音波測定
   装置。 ２ 前記記憶手段は遅延線であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の超音波測定装置。