DE2641901C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen von Objekten mittels Ultraschall - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen von Objekten mittels Ultraschall

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Untersuchen von Objekten mittels Ultraschall sowie auf eine Ultraschall-Einrichtung der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 10 benannten Gattungen.
Bei derartigen Ultraschall-Verfahren werden dem Untersuchungsobjekt insbesondere breitbandige Ultraschallimpulse zugeführt welche in das Untersuchungsobjekt eintreten- und von Strukturgrenzen und Sprungstellen im Objekt — oder im Falle des Nichteintretens in dasselbe von dessen Oberfläche — reflektiert und zum Wandler zurückgeleitet werden. Die bei unterschiedlichen Tiefen im Untersuchungsobjekt erzeugten und
nungen der Wat.dlersteUung proportional ist, die ortho-
SSSSiiSScb&OS 20 27 333), aus der Amauftreten. So erhöht sich nämlich der Dämpfung.koeffi-
SU.".«rhPu„g «■ hiennU jedoch „ich, oh„e we,-bevo^g,. Ausb«-
Hierdurch ist es möglich daß die untersuchende Person regel- oder steuerbar ist Hierdurch sind z^B. d
W'S
Srüber hinaus ist eine Ultraschall-Abbildungsein-Tiefe, aus der die Echosignale empfangen werden.Für
der Einrichtung verbessert wird.
Durch die Erfindung werden also eine Ultraschall-Echobildeinrichtung und ein -verfahren verbessert, bei dem einem Ultraschallsignalwandler sich wiederholende Mehrfrequenz-Energieimpulse zur Impulsbeschallung eines Untersuchungsobjekts mit Ultraschallwellen zugeführt werden. Resultierende Echosignale vom Untersuchungsobjekt werden dem Wandler zugeführt, der sie in elektrische Signale umsetzt, die einer Signalverarbeitungseinheit mit einem Bandpaß-Regelfilter zugeführt werden. Eine oder mehrere Filterkennlinien sind als eine Funktion der Tiefe, aus der die Echosignale reflektiert werden, regelbar, so daß eine verbesserte Auflösung und ein verbesserter Rauschabstand des empfangenen Signals erhalten werden. Bevorzugt ist das Filter an die Rausch- und Signalspektren des Systems angepaßt. Für die A- und B-Abtastbetriebsarten, be: denen Echosignale aus einem Bereich von Eindringtiefen erhalten werden, wird ein zeitabhängig regelbares Filter verwendet
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild einer Ultraschall-Echobüdeinrichtung mit B-Abtastung, die eine Signalverarbeitungseinheit nach der Erfindung umfaßt,
Fig.2 auf einer üblichen Frequenzskala Frequenzspektren von aus unterschiedlichen Tiefen erhaltenen Echosignalen, die Echosignale nach zeitabhängiger Verstärkungsgradkompensation und Kurven von Bandfilter-Transmissionsfaktoren als eine Funktion der Frequenz für die aus unterschiedlichen Tiefen erhaltenen Echosignale,
F i g. 3 ein Schema eines bekannten Regelfilters, das in der Signalverarbeitungseinheit nach der Erfindung verwendbar ist, und
F i g. 4 ein Ablaijfdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Ultraschall-Echobildeinrichtung nach F i g. 1.
F i g. 1 zeigt eine Ultraschall-Echobildeinrichtung mit einem Wandler 10, der als Sender und Empfänger für Ultraschall-Signalimpulse verwendet wird. Zur Veranschaulichung taucht der Wandler in einen Behälter 12 ein. der ein geeignetes akustisches Übertragungsmedium 14, z. B. Wasser, zum Transport der Schallwellen enthält Vom Wandler 10 erzeugte Ultraschall-Druckwellenimpulse werden durch eine Schallinse 16 im flüssigen Medium geleitet und durch ein schalldurchlässiges Fenster 17 mit dem Untersuchungsobjekt 18 gekoppelt, so daß die Impulse in dem Untersuchungsobjekt fokussiert werden. Solche Anordnungen sind gut zum Abbilden lebender Orgartismen geeignet z. B. zum Abbilden des Herzens in einem lebenden Körper; es ist jedoch ersichtlich, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf solche spezifischen Fälle beschränkt ist Bevorzugt wird dem Wandler 10 ein Breitbandimpuls von einer torgesteuerten Signalquelle 20 über einen Leistungsverstärker 22 zur Mehrfrequenzimpuls-Beschallung des Objekts 18 zugeführt Typischerweise werden Ultraschallimpulse mit einer Frequenz im Bereich von 1 —10 MHz verwendet Die Signalqueüe 20 wird durch einen Sender-Torimpulsgenerator 24, der durch Signale eines Taktgeber- und Steuerglieds 26 gesteuert wird, aufeinanderfolgend angesteuert Normalerweise erfolgt ein periodischer Impulsbetrieb, obwohl auch im aperiodischen und im ungedämpften !rnpulsmodus gearbeitet werden kann. Ferner ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf die Anwendung irgendeiner bestimmten Breitband-Signalquelle festgelegt ist Zum Beispiel ist ein Breitbandbetrieb unter Anwendung einer Kurzimpulsquelle, einer Impulsfrequenz- oder einer ungedämpften Kippfrequenz-Signalquelle, einer frequenzrnodulierten (z. B. einer chirp-modulierten) Signalquelle, einer Signalquelle mit weißem Rauschen od. dgl. möglich.
Von den Strukturgrenzen und inneren Sprungstellen des Untersuchungsobjekts 18 reflektierte Ultraschallimpulse werden vom Wandler 10 empfangen, und die resultierenden elektrischen Signale werden einem torgesteuerten Verstärker 28 zugeführt, der während des
to Empfangs- und des Sendeteils des Arbeitszyklus unter der Steuerung durch das Taktgeber- und Steuerglied 26 ein- und ausgeschaltet wird. Erwünschtenfalls kann ein Sende-Empfangs-Schalter (nicht gezeigt) für den Anschluß des Wandler!! 10 an die Signalquelle 20 und die Signalverarbeitungseinheit oder den Empfänger 30 verwendet werden, so daß es nicht erforderlich wäre, den Verstärker aufzutasten, um ein Blockieren des Empfängers durch die SenderiiTipulse /.u vcniindem.
Nach der Erfindung umfaßt die Signalverarbeiiungseinheit eine Regelveritärker-Regelfilter-Kompensationsstufe 32, der die verstärkten Echosignale zugeführt werden. Zur Verdeutlichung ist die Kompensationsstufe 32 mit einem gesonderten Regelverstärker 34 und einem gesonderten Regelfilter 36 dargestellt. Wie noch erläutert wird, können diese beiden Glieder in Form eines einzigen Regelverstärker-Regelfilter-Mehrstufenverstärktts, der die erwünschten Regelverstärker- und Bandfilter-Kennlinie η aufweist, ausgebildet sein.
Zur Verwendung bei A- und B-Abtastbetrieb, wobei die Echosignale von einem Bereich von Entfernungen innerhalb des Untersuchungsobjekts empfangen werden, sind der Regelverstärker 34 und das Regelfilter 36 zeitabhängig geregelt. Die Verwendung einer zeitabhängig geregelten Signalverstärkung bei Ultraschall-Diagnoseeinrichtungen ist bekannt und umfaßt die Verwendung eines Regelverstärkers mit einem Verstärkungsfaktor, der entsprechend dem Zeitablauf seit dem lc'zten übertragenen Impuls zeitabhängig geregelt wird. Bei der dargestellten Einrichtung wird der Ver-Stärkungsfaktor des Regelverstärkers 34 entsprechend dem AusgangssignaJ eines Verstärkungsfunktionsgebers 38 geregelt wobei die Steuerung des Funktionsgebers 38 durch die Taktgeber- und Steuerstufe 26 erfolgt. Häufig ist der Funktionsgeber 38 einfach ein Sägezahngenerator, dessen Ausgangssignal den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers 34 proportional dem Arbeitsbereich erhöht derart daß der durch Schallabsorption im Untersuchungsobjekt auftretende Signalverlust kompensiert wird. Anstelle eines Festfunktionsg^bers kann ein verstellbarer Funktionsgeber verwendet werden, so daß ein Signal mit einer erwünschten Signalform zum Steuern des Verstärkungsfaktors des Verstärkers leicht erhalten wird. In jedem Fall ist die zeitabhängig geregelte Verstärkung (vgl. z. B. »Physical Principles of Ultrasonic Diagnosis«, Academic Press, London, von P.N.T. Wells, 1969) und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.
Die Filterkennlinien des Regelfilters 36 werden durch einen Filterfunktionsgeber 40 gesteuert, und dessen Operation wird durch das Taktgeber- und Steuerglied 26 gesteuert Für den gezeigten B-Abtastbetrieb wird der Filtertransmissionsfaktor, der eine Funktion der Frequenz des Regelfilters 36 ist als eine Funktion der Zeit durch das Ausgangssignal des Filterfunktionsgebers 40 geregelt so daß eine verbesserte Quer- und Längsauflösung des Systems sowie ein verbesserter Rauschabstand erzielt werden, wie noch unter Bezugnahme auf Fig.2 erläutert wird. Das Ausgangssignal
der Kompensationsstufe 32 wird einem Breitbandver- quenz zuerst mäßig, dann steil und, bei zunehmender
stärker «mit Dynamikregelung zugeführt, der z. B. ein Eindringtiefe des Signals, mit niedrigerer Geschwindig-
Gleichstrom-Logverstärker mit einem !Compressions- keitab.
faktor von 40-60 dB ist. Das Ausgangssignal des Ver- Das Verhältnis des Transm.ss.onsfaktors gegenüber
ta kers wird von einem Hüllkurvenerfasser 44 erfaßt. 5 der Frequenzkennlinie des Regel.lters 36 .st so gesteu-
der" B^Zweiweggleichrichter mit einem Tiefpaßfil- ert, daß die Quer - und Längsauflösung verstärkt und/
ter i« and dessen Ausgangssignal der Hüllkurve des oder der Rauschabstand verbessert wirf. Die Querau -
Breitband-Hochf requenzausgangssignals des Verstär- lösung ist der Frequenz proportional und wird daher mt
kers 42 proportional ist Bei B-Abtastbetrieb wird das zunehmender Frequenz besser, während die LangsauF-Ausgangssignal des Erfassers einer durch eine Katho- io lösung der Bandbreite proportional ist und daher mit
denstrahlröhre gebildeten Anzeigeeinheit 46. insbeson- zunehmender S.gnalbandbre.te besser wird Anderer-
dere deren Gitter, zugeführt, um die Stärke des Elektro- seits wird der Rauschabstand nut abnehmender Band-
nenstrahls zu modulieren. Es ist zu beachten, daß beim breite besser. Die einander w.dersprechenden, Forde-
A-Abtastbetrieb das Ausgangssignal des Erfassers ein- rungen für e.nen verbesserten Betneb erfordern som. fach als Ablenksignal einer Kathodenstrahlröhre zu- 15 Kompromisse bei der Auslegung und dem Betr eb des
führbar isiso daß der Elektronenstrahl in eine Richtung Regelfilters 36; tatsächlich werden die Kennl.n.en des
abgelenkt wird, während ein mit der Operation des Sen- Regelfilters so gewählt daß s.ch e.neopt.m.erte Opera-
ders synchronisiertes Sägezahnsigna! als Ablcr.ksigna! tion des zugeordneten Ultrascha «systems erg.bt Natür-
Sr dieTblenkung des Strahls in e^e orthogonale Rieh- lieh hängt die Auslegung des Filters nicht nur von der ,._" ,,"führt wird 20 Frequenz und den Kennlinien der empfangenen Signale,
Bei dem gezeigten B-Abtastbetrieb werden der sondern auch von der auszufilternden Art der Störs,- WandlerÜ und dte zugeordnete fokussierende Schall- gnale ab. Für die vorliegende Erläuterung w.rd ange- Hnse 6 mit der Abtastbewegung relativ zum Untersu- nommen, daß der Störsignalpegel über das gesamte Be- L „„chutt ι λ vpriphohen triebsfrequenzspektrum im wesentlichen gleich ist.
SSX^ sine;dehr°Wand.er und die Schal.inse auf 2s Es wird jetzt auf die Fig,2C, 2D und 2E Bezug geeiner beweglichen Plattform 48 angeordnet, die mit ei- nommen, wobei der Transm.ssionsfaktor des Regelfilner AbSorrichtung 50 über eine Mechanik 52 ver- ters 36 als eine Funktion der Frequenz be, den genannten fstLinear- oder Sektorabtastung können ange- ten Tiefen von 0 2 und14 cm in Volhmer,'geze.gt.stBe, wandt werden, und zur Erläuterung ist hier die Linear- e.ner Tiefe von 0 cm hat das RegelWter ein breiteres abtas ung übe das Objekt 18 in Richtung eines Pfeils 54 30 Transmissionsband, das im wesent hchen bei der Mittenda «stent Die Abiastvorrichtung 52 umfaßt ein Ab- frequenz fo-0 des empfangenen Signals e.ngem.ttet .st. fasUage InformaJonsglied. dessen Ausgang mit dem Die nieder- und die hochfrequenten Grenzfrequenzen SSUruS SteSrglied 26 verbunden ist. das Aus- fcl-0 und fch-0 sind für den Transm.ssionsfaktor von länge zum SyncnTnisieren des Sende-, Empfangs- und 0 cm des Filters in bezug auf die Frequenzkurve von Anzeige-Abtastbetriebs einschließlich der Operation ei- 35 F ι g. 2C angegeben
ncs Ali„„u. „nH Austastrenerators 56 aufweist Ein Bei geringen Tiefen von z. B. 2 cm, bei denen die M.t-
Äusg^gs Fgnal des Generators 56 ist eine Ablenkspan- tenfrequenz fo-2 des empfangenen Signals verringert
nunfdfe dir Wandlerstellung bei der Abtastung pro- wird, werden die F.ltertransm.ss.onskennlin.en geän
portinal ist, und ein weiteres Ausgangssignal ist eine dert, so daß die obere Grenzf^^!fj™J.^"^ Orthogonalablenkspannung, die dem Zeitablauf seit 40 ΛΛ-2 vemngertw.rd(vgLFig.2D).DieBandbre eund
dem Aussenden des letzteren Impulses proportional ist die Ruhefrequenz des Regelfilters werden eben afc ver-
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung mit irgendei- ringert, wenn die Mittenfrequenz des Regelfilters nut «η
ner bestimmten Abtasteinrichtung beschränkt Zum wesentlichen der gleichen Rate nach unten verschoben
BeWid kTn die SchSlwelle des Wandlers abgelenkt wird, mit der die Mittenfrequenz fades empfangenen werden so daß sie das Objekt ohne eine Relativbewe- 45 Signals mit zunehmender Eindnngtiefe abn.mmt
gung des Wandlers und des Objekts abtastet Auch ist Bei zunehmender Emdnngtiefe n.mmt das empfange-
die Verwendung einer Reihe von Wandlern anstelle des ne Signal ab, so daß der "^d»b>^nbb kleiner
.TPTPiatPn Wandlers möglich w|rd. Infolgedessen nimmt die Bedeutung der filter-
gewSeTtreSttetderDämp^^^^ kennlinien bei größeren Operationstiefen z, F,j,2E von Gewebe das das Untersuchungsobjekt 18 bildet so zeigt die F.lterkennhnien be. e.nem Betneb mit 4 cm
angenäheSearmitderFrequenzalsodaßdieHoch- Emdringtiefe. Hier w,rd die obere Grenzfrequenz fchA
frequenSektralanteiled^ d« Filters weiter ^j^,%^3S^foi
Niederfrequenzanteile gedämpft werden. Fig.2 zeigt F.lters fällt im wesentlichen mit d«^M"enfrequenz )Μ
beispielhafte Spektralverteüungskurven der vom des empfangenen Signals zusammen und ώε Breite des Wandler 10 empfangenen Impulsenergie (Fig.2A) und 55 Transmissionsbandes w.rd bemi Betneb mit dem
des verstärkten Signals des Regelverstärkers 34 schmaleren Frequenzspektrum des empfangenen ί>ι-
(Fig 2B) für Signale, die von der Strukturgrenze zwi- gnalsverringert.
sehen dem Objekt 18 und dem Schallmedium empfan- Es ist zu beachten, daß der über den Frequenzverlaugen wurden, und für Echosignale, die von inneren fen aufgetragene Filtertransnussionsfaktor geniaß Sprungstellen jeweüs 2 cm und 4 cm von der Struktur- 60 F i g. 2C-2E nur der Erläuterung,eines geeigneten Regrenze entfernt empfangen wurden; diese Kurven sind geffilters dient und daß die Erfindung nicht darauf bemit 0 cm 2 cm und 4 cm bezeichnet Die Ruhe- oder schränkt ist Wenn z. B. der Rauschabstand relativ groß Mittenfrequenzen der von den 0-cm-, 2-cm- oder 4-cm- ist kann das Füter bei geringen Tiefen von z. B 2 cm mit Pegeln empfangenen Echosignale sind auf der Fre- im wesentlichen den gle.chen Durchlaßkennlinien wie quenzskala mit /o-O, fo-2 und foA bezeichnet Aus 65 bei einer Tiefe von 0 cm arbeiten. Obwohl also die hoch-Fig 2A ist ersichtlich, daß Amplitude, Bandbreite und frequenten Spektralanteile stärker als die niederfre-Mittenfrequenz des empfangenen Signals mit der Ein- quenten Spektralanteile gedämpft werden, ist es bei gedrinsrtiefe abnehmen. In der Praxis fällt die Mrttenfre- ringen Tiefen häufig vorteilhaft, die Hochfrequenz-
durchlässigkeit des Filters aufrechtzuerhalten, da der Hochfrequenzbetrieb sich in einer guten Quer- und Längs- oder Tiefenauslösung auswirkt. Daher sind bei geringen Tiefen bis zu etwa 2 cm im wesentlichen die gleichen Filterkeimlinien wie beim Betrieb mit einer Tiefe von 0 cm anwendbar. Bei größeren Tiefen können die Kennlinien in. der erläuterten Weise geändert werden, wobei die obere Grenzfrequenz mit zunehmender Tiefe abnimmt
Bei einer Modifizierung der Erfindung hat das Regelfilter eine im wesentlichen festgelegte untere Grenzfrequenz /*c/(vgl. F i g. 2); das Niederfrequenzende der Regelfilterkennlinien eines solchen modifizierten Filters ist in den F i g. 2C—2E in Strichlinien angegeben; das obere Frequenzende der Filterkennlinie bleibt so, wie es in Vollinie gezeigt ist. Die Auslegung eines solchen Filters, bei dem nur die obere Grenzfrequenz änderbar ist, kann einfacher als diejenige eines FüierS sein, bei dem auch die untere Grenzfrequenz änderbar ist. Bei dieser Ausbildung hat das Filter eine untere Grenzfrequenz, die am besten an die Niederfrequenzkennlinien des empfangenen Frequenzspektrums bei im wesentlichen maximaler Operationstiefe, die bei dem Ausführungsbeispiel etwa 6 cm beträgt, angepaßt ist Selbstverständlich können auch andere als durch die Änderungen der oberen Grenzfrequenz, der Bandbreite und der Ruhefrequenz bedingte Änderungen des Filtertransmissionsfaktors vorgenommen werden, falls dies erwünscht oder erforderlich ist
Wenn das Echosignal zeitabhängig regelbar ist wie bei der B-Abtastanordnung nach Fig. 1, ist der Transmissionsfaktor gegenüber der Frequenzkennlinie des Filters ebenfalls zeitabhängig geregelt; F i g. 2 zeigt nur die Operation bei drei bestimmten Eindringtiefen. Häufig ist die bestimmte zeitlich regelbare Filterkennlinie irgendeines bestimmten Filters leicht an den Frequenzgang des Systems anpaßbar durch geeignete Wahl des Verlaufs des oder der Ausgangssignale des Filterfunktionsgebers 40. Wie bereits erwähnt, kann das zum Steuern des Regelverstärkers "34 verwendete Signal auch zum Steuern des Regelfilters verwendet werden, so daß nur ein einziger Verstärkungs-Filter-Funktionsgeber erforderlich ist.
Es sind viele Filter bekannt, die einen leicht regelbaren Filtertransmissionsfaktor gegenüber der Frequenzfunktion haben, und es ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf einen bestimmten Regelfiltertyp beschränkt ist Es gibt viele Arten von regelbaren Bandpaßfiltern, und zwar sowohl aktive als auch passive, die mit der Erfindung verwendbar sind. Es können Pi-, L- und T-Filter sowie Kombinationen dieser Typen verwendet werden. Die US-PS 31 92 491 zeigt Zweikreis-Bandpaßfilter, die hier verwendbar sind, und auf die Lehre und den Gegenstand dieser US-PS wird hier speziell Bezug genommen. Ferner sind die Regelverstärker- und Regelfilter-Funktionen bevorzugt in einem einzigen Mehrstufenglied verwirklicht, das einen geeigneten Regelverstärker und ein geeignetes Regelfilter umfaßt, so daß die erwünschte Signalkompensierung durchgeführt werden kann. Bevorzugt bleiben die Phasenkennlinien des Regelfilters über dessen Operationsbereich konstant
Wie bereits erwähnt wird für die A- und die B-Abtastung ein zeitabhängig regelbares Filter verwendet Solche Filter umfassen häufig spannungsgeregeite Reaktanzelemente, z.B. Kapazitätsdioden, denen das Ausgangssignal des Filterfunktionsgebers 40 über geeignete hochkapazitive Gleichstrom-Koppelkondensatoren und Trennwiderstände zur Spannungsregelung ihrer Kapazität zugeführt wird. Häufig werden für solche Zwecke Varactoren oder Reaktanzdioden verwendet.
Zur Erläuterung zeigt Fig.3 ein vereinfachtes bekanntes Regelfilter. Das T-Bandpaßfilter umfaßt zwei reihengeschaltete LC-Glieder 60 und 62 in den Filterarmen und ein paralleles LC-Glied 64 im Filterschenkel. Die LC-Glieder 60, 62 und 64 enthalten jeweils zu Abstimmungszwecken verwendete Drehkondensatoren 66 bzw. 68 bzw. 70. Für C-Abtastbetrieb sind die Kondensatoren entsprechend der Bereichseinstellung des Abbildungssystems manuell verstellbar. Für die gezeigte B-Abtastung, bei der der Filtertransmissionsfaktor zeitabhängig regelbar ist, werden als Kondensatoren 66,68 und 70 Kapazitätsdioden, z. B. Varactoren, verwende;.
In diesem Fall weist die Verbindung des Filterfunktionsgebers mit den Varactordioden hochkapazitive Gieichstrom-Koppelkondensatoren und Trennwiderstände für die Spannungsregelung der Diodenkapazität auf. Bei einer solchen Anordnung erzeugt der Ausgang des Generators eine Steuerspannung für die gleichzeitige Erhöhung der Kapazität der Kondensatoren 66, 68 und 70 mit der Zeit während des Empfangsteils der Periode, um die Filtermittenfrequenz entsprechend zu verringern. Eine gleichzeitige Bandbreitenregelung des vereinfachten Filters wird durch einen Stellwiderstand 72, der mit dem Drosselwiderstand 74 in dem parallelen Resonanzkreis 64 reihengeschaltet ist und dessen Wert zeitabhängig während des Empfangsteils der Periode vermindert wird, bewirkt. Mit abnehmendem Widerstandswert steigt die Neigung der Filtertransmissionsfunktion an, so daß sich die Filterbandbreite effektiv verringert. Der Stellwiderstand 72 kann z. B. ein Feldeffekttransistor sein, der als spannungsgeregelter Widerstand wirkt, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang des Filterfunktionsgebers 40 zur Steuerung des Widerstandswerts verbunden ist. Das bekannte vereinfacht dargestellte . Regelfilter nach F i g. 3 soll das Verständnis der Signalverarbeitungseinheit der gezeigten Ultraschall-Diagnoseeinrichtung mit Regelfilter erleichtern. Das tatsächlieh verwendete Regelfilter ist natürlich an die Operationskennlinien des Systems angepaßt und kann in einfacher Weise in der üblichen Regelverstärkerstufe vorgesehen sein.
Zur weiteren Erläuterung wird jetzt auf das Aufiaufdiagramm nach F i g. 4 Bezug genommen. Der Wandler 10 und die Schallinse 16 werden durch die Abtastvorrichtung 50 über das Untersuchungsobjekt 18 in Richtung des Pfeils 54 bewegt. Ein Abtastlagesignal wird vom Abtastlageglied der Abtastvorrichtung erzeugt und dem Taktgeber- und Steuerglied 26 zugeführt, das Steuersignale zum Steuern der Operation des Senders, des Empfängers und der Kathodenstrahlröhre erzeugt Während der Sendeimpulsdauer 76 werden breitbandige schmalstrahlige Ultraschallimpulse erzeugt; der Impuls wird zum Zeitpunkt Ti ausgelöst und endet zum Zeitpunkt T2. Der Impuls läuft durch die Schallinse 16 und in das Untersuchungsobjekt 18r wo er an den Strukturgrenzen des Objekts mit dem flüssigen Medium 14 und von unterschiedlichen Tiefen an Sprungstellen im Objekt reflektiert wird. Nach einer Zeitverzögerung zwischen den Zeitintervallen T2 und T3 wird der Empfänger aufgesteuert zum Verarbeiten der Echosignale 78. Während des Betriebs des Empfängers zwischen den Zeitiniervaiien Γ3 und Γ4 nimmt der Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers 34 zu, wie durch die Verstärkungskurve 80 angedeutet ist so daß die aus einer größeren Tiefe im Untersuchungsobjekt empfangenen Echosignale stärker verstärkt werden, wie dies bekannt
11
ist. Nach der Erfindung wird während des Empfangsbetriebs der Transmissionsfaktor des Regelfilters 36 für verstärkte Auflösung und/oder größeren Rauschabstand geregelt.
Zum Zeitpunkt 73 nimmt die Mittenfrequenz 82 zeit- 5 abhängig von dem Pegel /Ό-0 ab, so daß sie im wesentlichen der mit zunehmender Eindringtiefe abnehmenden Echosignal-Mittenfrequenz angepaßt ist oder dieser folgt. Gleichzeitig nehmen die Filterbandbreite 84 und die obere Grenzfrequenz 86 des Filters zeitabhängig ab 10 zur besseren Anpassung der Bandbreite des Echosignals, so daß sich ein verbesserter Rauschabstand ergibt. Zum Zeitpunkt 74 ist der Empfangsbetrieb beendet, ein weiterer Sendeimpuls wird zum Zeitpunkt 75 ausgelöst, und der Operationszyklus wird wiederholt. 15
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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45
50
55
65

Claims (21)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Untersuchen von Objekten mittels Ultraschall, bei dem das Objekt mit breitbandiger Ultraschallenergie bestrahlt, die vom Objekt oder Teilen desselben reflektierte Schallenergie während eines Empfangsbetriebes in elektrische Energie bzw. Signale gewandelt und die elektrischen Signale in Abhängigkeit von der dem Objekt zu- to rückgelegten Strecke bzw. von der Eindringtiefe der Schallenergie in das Objekt unterschiedlich gefiltert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die BandpaJB-Kennlinie eines einzigen Filters während des Empfangsbetriebes gesteuert bzw. geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Eindringtiefe bzw. von de?· verstrichenen Zeit gesteuert bzw. geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie gemäß einer vorgegebenen Funktion gesteuert bzw. geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie zeitlich im wesentlichen kontinuierlich gesteuert bzw. geregelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite der Kennlinie gesteuert bzw. geregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch- 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite der Kennlinie mit zunehmender Eindringtiefe verring· »t wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenfrequenz gesteuert bzw. geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenzfrequenz gesteuert bzw. geregelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale größerer Eindringtiefe stärker verstärkt werden als die Signale geringerer Eindringtiefe.
10. Ultraschall-Einrichtung mit einer Schallquelle zum insbesondere impulsförmigen Beschallen von Objekten mit breitbandiger Schallenergie, mit einem Schallempfänger zum Empfangen von vom Objekt reflektierten Schallsignalen, mit einem Wandler zum Umwandeln der empfangenen Schallsignale in elektrische Echosignale und mit einer Filtereinrichtung zum Filtern der Echosignale in Abhängigkeit von der Eindringtiefe der Echosignale auslösenden Schallenergie in das Objekt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelfilter (36) mit einer kontinuierlich steuerbaren bzw. regelbaren Filterkennlinie als FiI-tereinrichtung dient.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelfilter (36) von einem FiI-terfunktionsgeber (40) steuerbar ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelfilter (36) mit einem Regelverstärker (34) zu einer Kompensationsstufe (32) vereint ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (34) von einem Funktionsgeber (38) steuerbar ist, den ein auch den Filterfunktionsgeber (40) steuerndes Steuerglied (26) steuert.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite (84), die Mittenfrequenz (82) und/oder die obere Grenzfrequenz (86) des Regelfilters (36) mit der Eindringtiefe bzw. mit der Zeit während des Empfangsbetriebs abnehmen.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite (84), die Mittenfrequenz (82) und/oder die obere Grenzfrequenz (86) des Regelfilters (36) mit zunehmendem Verstärkungsfaktor (80) des Regelverstärkers (34) abnehmen.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelfilter (36) als Bandpaßfilter ausgebildet ist
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelfilter (36) mit über dessen Operationsbereich konstanter Phasenkennlinie verwendet ist
18. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelfilter (36) als T-Bandpaß mit zwei in Serie geschalteten Serien-LC-Gliedern (60, 62) in den Filterarmen und einem Parallel-LC-Glied (64) im Filterschenkel ausgebildet ist, und daß die Kondensatoren (66,63, 70) zur Mittenfrequenzänderuhg als steuerbare Kapazitätsdioden ausgebildet und/oder im induktiven Zweig des Parallel-LC-Gliedes (64) zur Bandbreitenänderung ein Stellwiderstaftd (72) eingeschaltet ist
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellwiderstand (72) ein Feldeffekttransistor ist dessen Steuerelektrode vom Filterfunktionsgeber (40) steuerbar ist.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hüükurvendetektor (44) die gegebenenfalls mittels eines Breitbandverstärkers (42) verstärkten Ausgangssignale des Regelfilters (36) verarbeitet und1 einer Anzeigeeinrichtung (46) zuführt.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
20, dadurch gekennzeichnet daß eine Anzeigeeinheit (46) eine Kathodenstrahlröhre für die B-Abtastanzeige der Echosignale aufweist, daß der Transmissionsfaktor gegenüber der Frequenzkennlinie des Regelfilters (36) zeitabhängig regelbar und der Kathodenstrahl entsprechend dem Zeitablauf seit der Operation der Schallquelle (10, 20) in eine Richtung ablenkbar ist und daß ein Abtastorgan (52) das Beschallen des Objekts (18) während einer relativen Abtastbewegung synchron mit der Strahlablenkung der Kathodenstrahlröhre in einer Orthogonalrichtung steuert.
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