DE2607109B2

DE2607109B2 - Method for displaying moving sectional images through objects according to the ultrasonic sectional image method and device for carrying out this method

Info

Publication number: DE2607109B2
Application number: DE19762607109
Authority: DE
Inventors: Carl Dipl.-Ing. Zipf Kretz (Oesterreich)
Original assignee: Kretztechnik AG
Current assignee: GE Medical Systems Kretztechnik GmbH and Co OHG
Priority date: 1975-04-11
Filing date: 1976-02-21
Publication date: 1979-10-18
Also published as: DE2607109A1

Description

1515th

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von bewegten Schnittbildern durch Objekte nach dem Ultraschall-Schnittbildverfahren, wobei auf das Objekt >u ein Tastkopf aufgesetzt und der vom Tastkopf erzeugte Schallstrahl ungebrochen sowie unmittelbar, d. h. mit keiner bzw. einer vernachlässigbar kleinen, etwa in der Größenordnung der Wellenlänge bzw. eines Bruchteiles davon liegenden Vorlaufstrecke in das Objekt eingeleitet, in der gewählten Schnittebene unter Ausübung c ner Schwenkbewegung verstellt und die empfangenen Echos auf einem Bildschirm, dessen Basislinie synchron mit dem Schallstrahl schwenkt, an dem Ort ihrer Entstehung zugeordneter Stelle dargestellt werden. soThe invention relates to a method for displaying moving sectional images through objects according to the Ultrasonic cross-sectional image process, whereby the object> u a probe head is attached and the sound beam generated by the probe head is unbroken and immediate, d. H. with none or a negligibly small one, roughly in the order of magnitude of the wavelength or a fraction of this, the lead line introduced into the object, in the selected cutting plane while exercising c ner Pivoting movement adjusted and the received echoes on a screen, the baseline of which is synchronous Pivots with the sound beam, are shown at the place of their origin assigned point. so

Die Erfindung betrifft auch ein Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem eine Sehwcnkverstellung eines Schallstrahles über eine vorwühlbarc Schnittebene ermöglichenden, auf das Objekt aufsetzbarcn Schallkopf und einem Anzeigegerät, bei dem die π Basislinie des Bildschirmes synchron mit dem Schallstrahl ablenkbar ist.The invention also relates to a device for carrying out this method, with a viewing angle adjustment of a sound beam over a preselectable cutting plane, which can be placed on the object Transducer and a display device in which the π Baseline of the screen can be deflected synchronously with the sound beam.

Ein Verfahren und ein Gerät der gegenständlichen Ar; sind aus der US-PS 3b 05 724 bekannt geworden. Dabei wird ein Tastkopf verwendet, der auf das zu au untersuchende Objekt aufselzbar ist und um eine in der Ankopplungsebene liegende, also durch seine Vorderseite gehende Schwenkachse hin- und herschwenkend angetrieben wird. Es wird ein mechanischer Antrieb verwendet, der zur Vermeidung zu hoher Bcsehleunigungskräfte die notwendige oszillierende Bewegung in Form einer harmonischen Schwingung erzeugt. Von der Körperoberfläche ausgehend wird im Körper eine anniiiicrnd dreieckige Schnittfläche erfaßt, so daß unter der Oberfläche des Körpers praktisch die Spitze des ^r>o Dreiecks liegt, in der nur sehr kleine Gebilde sichtbar gemacht werden können. Die schwingende Bewegung des Schallkopfes wird von vielen Patienten unangenehm empfunden. Der Raster, in dem die darzustellende Schnittfläche mit dem Schalistrahl abgetastet wird, wird M prinzipiell ungleichmäßig, da einerseits die Schallstrahlen zur Erfassung der Drcieckflächc vom Aufsatzpunkt divergieren müssen, so daß im Bereich des Aufsatzpunktes eine nicht einmal ausnützbare Abtastdichte vorhanden ist und sich die Abtasldichte mit zunehmendem w) Abstand von der Aufsatzstelle vergrößert, wogegen andererseits wegen der Schwenkbewegung in Form einer harmonischen Schwingung der Abtastraster gegen die Dreieckseiten zu dichter wird. In der Praxis bedeutet dies, daß der Mittelbereich und der untere Teil b^r> des erfaßten Schnitlbildes grob und die meist unbedeutenden Randbereiche, ebenso wie die kaum eine Aussage erbringende Spitze des Bildes, fein abgetastet werden. Durch die auftretenden mechanischen Schwingungen wird nicht nur der Patient belästigt, sondern es wird auch dadurch die mögliche Abtastfrequenz begrenzt Ferner können durch die Schwingungen im abgetasteten Bereich, wo das Gewebe od. dgl. mechanisch mitschwingt. Störungen auftreten, so daß Unscharfen in Kauf genommen werden müssen. Will man aus nahe unter der Körperoberfläche liegenden Bereichen Informationen erhalten, muß man den Tastkopf nacheinander an mehreren Stellen ansetzen und so Einzelbeobachtungen anstellen. Die gegenseitige Zuordnung der nur nacheinander herstellbaren Schnittbilder ist aber schwierig. Ein prinzipieller Vorteil des bekannten Verfahrens ist es. daü aus noch zu erläuternden Gründen wegen der unmittelbaren Einleitung des Schallstrahles in das untersuchte Objekt mit hoher, praktisch nur durch die gewünschte Eindringiiefe des Schallbündels und die Schallgeschwindigkeit im untersuchten Objekt begrenzter /mpu/sfo/gefrequenz gearbeitet werden kann.A method and a device of the subject Ar; are known from US-PS 3b 05 724. In this case, a probe is used which is aufselzbar on the examined object and to au back to an in-plane coupling, that is, by setting its front pivot axis and is driven herschwenkend. A mechanical drive is used which, in order to avoid excessive acceleration forces, generates the necessary oscillating movement in the form of a harmonic oscillation. Starting from the body surface a anniiiicrnd triangular sectional area is detected in the body, so that in practice the peak of ^r> o triangle is below the surface of the body, can be made visible in only very small structures. Many patients find the oscillating movement of the transducer uncomfortable. The grid in which the cut surface to be represented is scanned with the sound beam is in principle uneven, since on the one hand the sound beams have to diverge from the contact point in order to capture the print surface, so that in the area of the contact point there is a scanning density that cannot even be used and the scanning density is also increasing w) distance from the attachment point, while on the other hand because of the pivoting movement in the form of a harmonic oscillation of the scanning grid against the triangle sides becomes too dense. In practice, this means that the central area and the lower part b ^r > of the captured sectional image are roughly scanned and the mostly insignificant edge areas, as well as the tip of the image, which hardly provides any information, are finely scanned. The mechanical vibrations that occur not only annoy the patient, but also limit the possible scanning frequency. Disturbances occur, so that blurring must be accepted. If you want to get information from areas close to the surface of the body, you have to place the probe in several places one after the other and make individual observations. The mutual assignment of the sectional images that can only be produced one after the other is difficult, however. It is a principal advantage of the known method. that for reasons still to be explained, because of the direct introduction of the sound beam into the examined object, it is possible to work with a higher frequency, practically only limited by the desired depth of penetration of the sound beam and the speed of sound in the examined object.

Bei einem anderen bekannten Verfahren, das ebenfalls die Darstellung bewegter Schnittbilder unter praktisch direkter Einleitung des Schallstrahles ermöglich!, so daß mit einer hohen Bildfolgefrequenz von mindestens 20 Bildern/Sekunde gearbeitet werden kann und eine flimmerfreie direkte Darstellung des erzeugten Bildes, also ohne notwendige Zwischenspeicherung der bei einer langsameren Abtastung empfangenen Signale, ermöglicht, wird nach der DE-OS 22 15 001 ein Mehrfachschallkopf verwendet, bei dem viele Tastkopfsystemc nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind, die über einen elektronischen Umschalter der Reihe nach in raschem Wechsel mit dem Ultraschallgerät verbunden und dann wieder abgeschaltet werden. Der Schallstrahl springt also mit relativ großen Schritten von System zu System, wobei die .Schrittgröße durch die Mindestgröße der einzelnen Systeme, die nicht beliebig klein gemacht werden können, gegeben ist. Kino beliebige Verkleinerung ist deshalb unmöglich, weil mit abnehmender Größe eines Schwingers der Öffnungswinkel des Schallslrahlcs zunimmt und so beim Unterschreiten der Mindestgröße die für ein Schnittbild erforderliche eindeutige Abstrahlungsrichtung des Schallslrahles nicht mehr gewährleistet wäre. Wegen des groben Abtastrasters in der sich ergebenden, rechteckigen Schnittfläche können nur größere, von wenigstens zwei benachbarten Systemen erfaßbare Reflexionsflächen bestimmbar dargestellt werden, wogegen kleinere Reflexionsflächen, besonders wenn sie nur vereinzelt auftreten, leicht übersehen werden. Da ein rechteckiges Schnittbild abgetastet wird, muß für eine bestimmte Bildgröße der Multielement; chwinger im Bereich der ganzen Länge Schallkontakt mit dem Körper haben. Ist nur in einem Bereich der Länge Schallkontakt vorhanden, so wird nur aus diesem Bereich ein Schnittbild erhalten. Man erhält dann einen oder mehrere voneinander getrennte Bildstreifen und es lassen sich im Schnittbild keine über die Kontaktlänge hinausreichenden Teile erfassen.In another known method, which also shows the display of moving sectional images practically direct introduction of the sound beam possible !, so that with a high frame rate of at least 20 images / second can be worked and a flicker-free direct display of the generated Image, i.e. without the necessary intermediate storage of the signals received with slower scanning, allows, according to DE-OS 22 15 001 a multiple sound head is used in which many Tastkopfsystemc are arranged side by side in a row, via an electronic switch of the row after being connected to the ultrasound device in quick succession and then switched off again. Of the The sound beam jumps from system to system with relatively large steps, with the step size being replaced by the The minimum size of the individual systems, which cannot be made arbitrarily small, is given. movie theater Any reduction in size is impossible because the smaller the size of a transducer, the smaller the opening angle of the sound beam increases and so on The unambiguous direction of radiation of the required for a sectional image falls below the minimum size Sound beam would no longer be guaranteed. Because of the coarse scanning grid in the resulting, Rectangular cut surfaces can only be larger, detectable by at least two neighboring systems Reflective surfaces are shown determinable, whereas smaller reflective surfaces, especially if they Occur only sporadically, easily overlooked. Since a rectangular sectional image is scanned, must for a certain image size of the multi-element; vibrator in the area of the entire length sound contact with the Have body. If there is sound contact in only one area of the length, then only this becomes Area received a sectional view. One or more separate image strips and it are then obtained no parts exceeding the contact length can be detected in the sectional view.

Zur Ortung einzelner Reflexionsflächen in einem Körper ist es nach der DE-AS 15 66 128 bei einer für eine Schnittbilddarstellung ungeeigneten Konstruktion schon bekannt, einzelne Tastköpfe in einer Reihe auf einem Träger so anzuordnen, daß die Achsen der von ihnen abgebbaren Schallstrahlen konvergieren. Auf einem zu dem genannten Träger senkrechten Träger sitzen Empfängerköpfe. Die Sender werden nacheinander erregt. Aus der Ermittlung, welcher Sender ebenTo locate individual reflective surfaces in a body, it is according to DE-AS 15 66 128 at a for a sectional view of unsuitable construction already known, individual probe heads in a row to arrange a carrier so that the axes of the sound beams emitted by them converge. on receiver heads sit on a carrier perpendicular to said carrier. The transmitters are one after the other excited. From the determination of which station

erregt wurde und welcher Empfänger zu diesem Sendeimpuls Echos empfangen hat. läßt sich ermitteln, wo die diese Echos erzeugende Reflexionsstelle im untersuchten Körper liegt.has been excited and which receiver has received echoes for this transmission pulse. can be determined where the reflection point producing these echoes lies in the body being examined.

Bei sich gattungsmäßig vom Anmeldungsgegenstand prinzipiell unterscheidenden Verfahren und Geräten zur Darstellung von bewegten Schnittbildern, bei denen mit indirekter Einleitung des Schallstrahles gearbeitet wird, finden nach der DE-AS !2 89 617 und der DE-OS 15 66 151 drehend antreibbare Schallköpfe Verwendung, die etwa im Bereich der Brennlinie eines Parabolreflektor angeordnet sind, nur in einer vom zu untersuchenden Objekt ab- und gegen den Parabolreflektor gerichteten Stellung aktiviert werden und die somit den Schallstrahl über eine vom Kopf zum Reflektor und dann zum Objekt verlaufende Vorlaufstrecke in das Objekt senden. Durch die beschriebjne Anordnung wird erreicht, daß die reflektierten Schallstrahlen etwa parallel zueinander verlaufen, so daß eine rechteckige Schnittfläche des Objektes abgetastet wird. Um eine gleichmäßige Abtastdichte zu erzielen, darf sich der Schallkopf nicht mit konstamer Winkelgeschwindigkeit drehen, so daß sich ein komplizierter Antrieb ergibt. Auch hier ergibt sich das Problem einer ausreichenden Ankopplung über die gesamte Länge der rechteckigen Schnittfläche. Ein prinzipieller Nachteil aller mit indirekter Einleitung des Schallslrahls arbeitender Verfahren besteht darin, daß die Laufzeit der Schallwellen in der Vorlaufstrecke gleich groß oder größer sein muß, als die Laufzeit der Schallwellen im untersuchten Objekt. Wird diese Bedingung nicht eingehalten, dann treten innerhalb des Schnittbildes Wiederholungsechos von der Körperoberfläche auf und täuschen im Körper nicht vorhandene Reflexionsflächen vor. Wegen der genannten Bedingung verliert man mehr als die Hälfte des zur Verfügung stehenden Schallweges und erreicht nur eine geringe Eindringtiefe des Schallstrahles in das Objekt. Die Pause zwischen zwei Schallimpulsen muß mehr als doppelt so groß sein als die Laufzeit im untersuchten Objekt. Aus diesem Grunde muß auch die Impulsfolgefrequenz gegenüber einem Schallkopf mit direkter Einleitung des Schallstrahles auf mehr als die Hälfte reduziert werden. Man muß deshalb entweder mit sehr grobem Raster oder mit sehr niedriger Bildfolgefrequenz, die zu flackernden Bildern führt, arbeiten. Gegenüber einer direkten Einleitung des Schallstrahles verschlechtert sich auch das Seitenauflösungsvermögen, da ja der Tastkopf eine Winkelbewegung ausführt und wegen der langen Gesamtlaufzeit des Schalles zwischen Aussendung eines Schallimpulses und dem Empfang der Echos ein merkliches Stück weitergedreht hat. Auch aus diesem Grund ist der möglichen Bildfolgefrequenz eine Grenze gesetzt.In the case of methods and devices that differ in principle from the subject of the application for Representation of moving cross-sectional images in which the indirect introduction of the sound beam is used, find according to DE-AS! 2 89 617 and DE-OS 15 66 151 rotary drivable transducers use, which are arranged approximately in the area of the focal line of a parabolic reflector, only in one of the to object to be examined and activated against the parabolic reflector position and the thus the sound beam over a lead path running from the head to the reflector and then to the object send to the object. The described arrangement ensures that the reflected sound beams run approximately parallel to each other, so that a rectangular cut surface of the object is scanned. In order to achieve a uniform scanning density, the transducer must not move at a constant angular velocity turn, so that a complicated drive results. Here, too, the problem arises sufficient coupling over the entire length of the rectangular cut surface. A fundamental disadvantage of all methods working with indirect initiation of the sound beam is that the running time of the Sound waves in the lead line must be the same size or greater than the transit time of the sound waves in examined object. If this condition is not met, then occur within the sectional view Repetitive echoes from the surface of the body and deceive non-existent reflection surfaces in the body before. Because of the mentioned condition, you lose more than half of what is available Sound path and only reaches a small depth of penetration of the sound beam into the object. The break between two sound pulses must be more than twice as large as the transit time in the examined object. For this The reason must also be the pulse repetition frequency compared to a sound head with direct introduction of the sound beam can be reduced to more than half. So you either have to use a very coarse grid or with very low frame rates, which lead to flickering images. Compared to a direct Introduction of the sound beam also worsens the side resolution, since the probe head is a Performs angular movement and because of the long total transit time of the sound between emission of a Sound impulse and the reception of the echoes has turned a noticeable bit further. Also from this The reason is that there is a limit to the possible frame rate.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein zu seiner Durchführung geeignetes Gerät anzugeben, mit dessen Hilfe bewegte Schnittbilder mit ausreichender Bildfolgefrequenz bei gutem Auflösungsvermögen und guter Empfindlichkeit darstellbar sind, wobei das Problem der Ankopplung eines bewegten Schallerzeugers an ein Objekt in zufriedenstellender Weise gelöst ist.The object of the invention is to provide a method and a device suitable for carrying it out, with its help moving sectional images with sufficient frame rate with good resolution and good sensitivity can be represented, with the problem of coupling a moving sound generator to an object is solved in a satisfactory manner.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Schallstrahles mehrere, um eine gemeinsame, im Abstand außerhalb des Objektes liegende Achse rotierende und nur während des Durchlaufes durch einen dem Objekt zugeordneten Bahnsektor mit dem Ultraschallgerät verbundene Ultraschallsender und -Empfänger verwendet werden und daß diese während der Bewegung über die Objektoberfläche eingeschaltet werden, so daß der Schallstrahl einen vom eingeschalteten Sender bzw. Empfänger ausgehenden, in seiner Grundform trapezförmigen Bereich der Schnittebene bestreicht, wobei auch die Basislinie des Schnittbildes analog über einen angenähert trapezförmigen Bereich des Bildschirms verstellt wird.The method according to the invention is characterized in that for generating the sound beam several, rotating around a common axis lying at a distance outside the object and only while passing through a path sector assigned to the object with the ultrasound device connected ultrasonic transmitters and receivers are used and that these are used during movement over the object surface can be switched on so that the sound beam emits a signal from the switched on transmitter or Outgoing receiver, in its basic shape trapezoidal area of the cutting plane swept, with also the baseline of the sectional image analogously over an approximately trapezoidal area of the screen is adjusted.

in Bei dein erfindungsgemäßen Verfahren werden alle Vorteile der praktisch direkten Einleitung des Schallstrahles in das Objekt ausgenützt. Es kann mit gleichmäßigem Antrieb gearbeitet werden. Da keine Bewegungsumkehr erfolgt, bleibt der Schallkopf auch im Betriebszustand im wesentlichen erschütterungsfrei. Aus all diesen Gründen kann man mit hohen Impulsfolgefrequenzen arbeiten, so daß sich eine hohe Bildfolgefrequenz mit flimmerfreiem Gesamtbild ergibt, wobei auch rasche Bewegungsvorgänge, bei medizinisehen Untersuchungen z. B. die Bewegung der Herzklappen, gut sichtbar dargestellt werden können.In your method according to the invention, all Advantages of the practically direct introduction of the sound beam into the object exploited. It can with uniform drive. Since there is no reversal of movement, the transducer remains in the operating state essentially vibration-free. For all of these reasons one can get high with Pulse repetition frequencies work so that there is a high frame rate with a flicker-free overall image, with rapid movement processes, in medical examinations z. B. the movement of the heart valves, can be shown clearly visible.

Da ein trapezförmiger Bereich bestrichen wird, ergibt sich hinsichtlich der Bildgüte schon eine Näherung an den theoretischen Idealfall des Bestreichens eines rechteckigen Bereiches mit einem parallel zu sich selbst verstellten Schallstrahl, also eine wesentliche Verbesserung gegenüber einem Verfahren, bei dem der Tastkopf um die Objektoberfläche schwingt und so eine dreieckige Schnittfläche bestreicht. Es wird an derSince a trapezoidal area is swept, there is already an approximation in terms of image quality the theoretical ideal case of sweeping a rectangular area with one parallel to itself adjusted sound beam, so a significant improvement over a method in which the probe head swings around the surface of the object, brushing a triangular cut surface. It will be at the

jo kürzeren Seite des Trapezes angekoppelt. Da die Trapezseitenränder divergieren, kann man auch außerhalb der möglichen Ankopplungsfläche liegende Bereiche sichtbar machen, bei medizinischen Untersuchungen beispielsweise Bildeinblickc unter den Rippcnbogen gewähren. Gegenüber einem Verfahren, bei dem ein dreieckiger Bildsektor abgetastet wird, lassen sich die Unterschiede in der Dichte des Abtastrasters zwischen oberem und unterem Bildrand wesentlich mildern. Wegen des möglichen gleichförmigen Antriebes des Rades besteht zwischen Bildmitte und Bildseitenrändern an sich keine Änderung des Abtastrasters. Es können am Rad mehrere Sender und Empfänger Verwendung finden. Jie jeweils nacheinander eingeschaltet werden, so daß man mit relativ niedrigerjo the shorter side of the trapezoid coupled. Since the If the side edges of the trapezoid diverge, areas outside the possible coupling area can also be used make visible, in medical examinations, for example, image insights under the rib cage grant. Compared to a method in which a triangular image sector is scanned, the Significantly alleviate differences in the density of the scanning raster between the upper and lower edge of the image. Because of the possible uniform drive of the wheel, there is between the center of the picture and the side edges of the picture per se no change in the scanning raster. Several transmitters and receivers can be connected to the bike Find use. Jie are turned on one after the other, so that one with relatively lower

■:> Drehzahl die erforderliche Bildfolgcfrequenz erzielen kann. Wegen der langsamen Abtastung läßt sich ein hohes Seitenauflösungsvermögen erzielen und es wird auch wegen der langsamen Bewegung die Ankopplung vereinfacht.■:> speed achieve the required frame rate can. Because of the slow scan, a high page resolution can and will be achieved the coupling is also simplified because of the slow movement.

5;) Das zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Gerät zeichnet sich dadurch aus. daß der Schallkopf ein ruhendes Gehäuse und in diesem ein drehend antreibbar gelagertes Rad mit voneinander getrennten Schallsendern und -Empfängern aufweist, die bei jeder Drehung des Rades über einen Schalter nur während des Durchganges durch einen vorbestimmten Sektor mit dem Gerät verbindbar sind, und daß Rad und Gehäuse über eine schalleitende Flüssigkeit gekoppelt sind und die Ablenkung der Basislinie des Anzeigegerätes mit der Drehbewegung des Rades beim Durchgang der Schallsender und -Empfänger durch das zwischen der Drehachse und dem Objekt liegende, die kürzere Parallelseite eines im Umriß etwa trapezförmigen Schnittbildes bestimmenden Bildfensters synchronisiert5;) The one intended for carrying out the procedure Device is characterized by this. that the transducer has a stationary housing and in this one can be driven in rotation Bearing wheel with separate sound transmitters and receivers, which with each rotation of the wheel via a switch only while passing through a predetermined sector the device can be connected, and that the wheel and housing are coupled via a sound-conducting liquid and the deflection of the base line of the display device with the rotation of the wheel when passing the Sound transmitter and receiver due to the shorter one, which is located between the axis of rotation and the object Synchronized parallel side of an outline approximately trapezoidal sectional image determining image window

b5 ist, wobei der mit schalleitender. Flüssigkeit gefüllte Spalt zwischen dem Schallkopfgehäuse und dem Rad zumindest im Bildfensterbereich klein, insbesondere kleiner als die halbe Wellenlänge des Ultraschalles inb5, where the one with sound-conducting. Liquid filled Gap between the transducer housing and the wheel is small, in particular, at least in the image window area less than half the wavelength of the ultrasound in

der Flüssigkeit gehalten ist.the liquid is held.

Die Schallsender und -Empfänger können in gleichmäßiger Umfangsverteilung am Rad angeordnet sein, wobei die Abstände benachbarter Sender und Empfänger etwa der Breite des Schallfensters in der Bewegungsrichtung entsprechen können. Es ist auch möglich, am Rad Schallsender und -Empfänger mit unterschiedlichen Eigenschaften, z. B. verschiedenen Durchmessern, Nahfeldbereichen, vorgeschalteten Schallinsen od. dgl. anzuordnen, insbesondere alternierend vorzusehen, wobei jeweils gleichartige, über einen Vorwählschalter auswählbare Sender und Empfänger über die Umschalteinrichtung mit dem Gerät verbindbar sind.The sound transmitters and receivers can be arranged in an even circumferential distribution on the wheel, the distances between neighboring transmitters and receivers approximately the width of the sound window in the Can correspond to the direction of movement. It is also possible to use sound transmitters and receivers on the bike different properties, e.g. B. different diameters, near field areas, upstream To arrange sound lenses od Preselection switch, selectable transmitter and receiver can be connected to the device via the switching device are.

ledern Schallsender und -Empfänger kann am Rad ein mit einem Schleifkontakt zusammenwirkendes Kontaktstück zugeordnet sein, so daß alle diese Kontakt-Stücke miteinander eine Art Kollektor bilden und zwischen den einzelnen Kontaktstücken Isolierstreifen vorgesehen sind. Dabei ist das Ultraschallgerät mit dem entsprechenden Sender und Empfänger verbunden, solange das Kontaktstück mit dem zugehörigen Schleifkontakt in Eingriff steht.Leather sound transmitters and receivers can have a contact piece on the wheel that interacts with a sliding contact be assigned so that all these contact pieces together form a kind of collector and insulating strips are provided between the individual contact pieces. The ultrasound device is with the corresponding transmitter and receiver connected as long as the contact piece with the associated Sliding contact is engaged.

Nach einer Weiterbildung sind die Schallsender und -Empfänger mit dem Gerät über einen Übertrager, 2s insbesondere einen Transformator, dessen eine Wicklung mit dem Rad umläuft und koaxial mit einer feststehenden Wicklung angeordnet ist, gekoppelt, und es ist vorzugsweise jedem Sender und Empfänger im Rad ein von außen zwangsgesteuerter Schalter 3U zugeordnet.According to a further development, the sound transmitters and receivers are connected to the device via a transmitter, 2s in particular a transformer, one winding of which rotates with the wheel and coaxial with one fixed winding is arranged, coupled, and it is preferably each transmitter and receiver in the Wheel assigned an externally positively controlled switch 3U.

Diese Ausführung ermöglicht eine Übertragung der Signale ohne unmittelbare galvanische Verbindung. Die Wicklungen der Transformatoren werden so ausgeführt, daß sie sich zueinander gleich verhalten, gleichgültig, ob die eine von ihnen uniiäufi oder nichi. Demzufolge kann nur eine Änderung der Stromstärke in der einen Wicklung die Induktion der Spannung in einer anderen Wicklung bewerkstelligen. An sich bekannte Einrichtungen zur Verhinderung einer Verzerrung der Signale ίο bzw. zur Entzerrung von Signalen können ebenfalls vorgesehen werden. Bei Verwendung mehrerer Räder in Verbindung mit dem gleichen Schnittbildgerät wird man untereinander gleiche, d. h. zumindest gleiche Durchmesser aufweisende, mit dem Rad verbundene Wicklungen vorsehen, die in die feststehende Wicklung passen und so gemeinsam mit dem Rad auswechselbar sind. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, die Radwicklung in der anderen Wicklung fix zu lagern und zwischen ihr und dem Rad lösbare, beim Betrieb aber so feste Verbindungen vorzusehen.This design enables the signals to be transmitted without a direct galvanic connection. the The windings of the transformers are designed so that they behave in the same way, regardless of whether one of them uniiäufi or nichi. As a result, can just a change in the current in one winding induces the voltage in another Manage winding. Devices known per se for preventing distortion of the signals ίο or for equalization of signals can also be provided. When using multiple bikes in connection with the same cross-sectional device one becomes the same with one another, i. H. at least the same Provide diameter-having, connected to the wheel windings in the fixed winding fit and can be exchanged together with the bike. Another possibility would be to use the To store the wheel winding fixed in the other winding and detachable between it and the wheel, but so during operation permanent connections are to be provided.

Nach einer vorteilhaften Ausbildung sind über ein Magnetfeld, also berührungslose betätigbare Schalter vorgesehen.According to an advantageous embodiment, switches that can be actuated in a contactless manner are via a magnetic field intended.

Bei einer alternierenden Anordnung von unterschiedliehe Eigenschaften aufweisenden Schallsendern und -Empfängern am Rad kann jeder Gruppe mit gleichen Eigenschaften ein eigener Übertrager zugeordnet oder nach einer anderen Ausführung dadurch eine Auswahl je einer Gruppe mit gleichen Eigenschaften ermöglicht sein, daß man am Rad die mit ihm umlaufenden Schalter bzw. deren Betätigungsorgane verschiedene, für jede Gruppe von Schallsendern und -Empfängern mit gleichen Eigenschaften aber gleiche Achsabstände aufweisen, so daß im letzten Fall durch Einstellung der feststehenden Gegenstücke der Betätigungsorgane auf bestimmte Durchmesser des Rades die gewünschte Gruppe von Schallsendern und -Empfängern für die Untersuchung ausgewählt werden kann.With an alternating arrangement of different Sound transmitters and receivers having properties on the bike can be used by each group with the same Properties assigned to their own transformer or, according to another version, thereby a selection Each group with the same properties should be able to use the switches rotating with it on the bike or their actuators different for each group of sound transmitters and receivers have the same properties but the same center distances, so that in the latter case by setting the fixed counterparts of the actuators on certain diameter of the wheel the desired Group of sound transmitters and receivers can be selected for the investigation.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung hervor.Further details and advantages of the subject matter of the invention can be found in the following description of the drawings emerged.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt:The subject matter of the invention is illustrated, for example, in the drawing. It shows:

Fig. 1 in schematisierter Darstellungweise den prinzipiellen Aufbau eines für das erfindungsgemäße Verfahren und bei dem erfindungsgemäßen Gerät verwendbaren Tastkopfes,Fig. 1 in a schematic representation of the basic structure of a for the invention Method and probe head that can be used in the device according to the invention,

F i g. 2 eine genauere Darstellung eines den Hauptbestandteil des Tastkopfes bildenden Rades in einer der F i g. 1 entsprechenden Darstellungsweise,F i g. 2 shows a more detailed representation of a wheel which forms the main component of the probe head in one of the FIGS F i g. 1 corresponding representation,

F i g. 3 ein Blockschema eines erfindungsgemäßen Gerätes,F i g. 3 is a block diagram of a device according to the invention,

F i g. 4 eine Skizze zur Erklärung des Bildaufbaues,F i g. 4 a sketch to explain the image structure,

F i g. 5 ein Diagramm zur Erklärung einer möglichen Ableitung, einer bestimmten Steuerspannung für die Ablenkplatten einer Bildröhre aus einer Kippspannung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, F i g. 5 is a diagram for explaining a possible derivative, a specific control voltage for the Deflection plates of a picture tube from a tilting voltage when carrying out the method according to the invention,

F i g. 6 ein Schema zur Erklärung der Erzeugung von mit dem Bildfensterdurchgang eines Schallstrahles synchronen Steuerimpulsen,F i g. 6 is a diagram for explaining the generation of a sound beam with the picture window passage synchronous control pulses,

F i g. 7 ein weiteres Rad schematisch in Ansicht undF i g. 7 a further wheel schematically in view and FIG

F i g. 8 ein zugehöriges Schaltschema.F i g. 8 an associated circuit diagram.

Nach F i g. 1 ist in einem Gehäuse 1 ein Rad 2 drehbar gelagert. Der Zwischenraum 3 zwischen Rad und Gehäuse ist mit einer schalldurchlässigen Flüssigkeit gefüllt. Am Umfang des Rades 2 sind in regelmäßigen Abständen Schallsender und -Empfänger 4a bis Af angeordnet, die elektrisch zumindest einpolig voneinander getrennt sind. Jeder Sender und Empfänger ist mit einer eigenen Verbindungsleitung 5a bis Sf mit einem von den übrigen Segmenten isolierten Segment 6a bis Bf eines Schleifringes verbünden,According to FIG. 1, a wheel 2 is rotatably mounted in a housing 1. The space 3 between the wheel and the housing is filled with a sound-permeable liquid. On the circumference of the wheel 2, sound transmitters and receivers 4a to Af are arranged at regular intervals, which are electrically isolated from one another at least one pole. Each transmitter and receiver is connected with its own connecting line 5a to Sf with a segment 6a to Bf of a slip ring that is isolated from the other segments.

dem einthe one

Gleitkontakt 7 dargestellter, in der Praxis aber natürlich auch berührungslos ausführbarer Abnehmerkontakt 7 aufliegt. Wird das Rad 2 im Sinne des Uhrzeigers gedreht, so werden die einzelnen Sender und Empfänger 4a bis Af nacheinander mit dem Ultraschallgerät verbunden, was bei der Darstellung nach F i g. 1 innerhalb des durch die Begrenzungen 8a und Sb gegebenen, als »Bildfenster« bezeichenbaren Bereiches gerade für den Sender und Empfänger Ad der Fall ist. Während des Durchlaufes durch den genannten Bereich wird der jeweils dort befindliche Sender vom Schnittbildgerät her in der Impulsfolgefrequenz zum Aussenden von Schallimpulsen angeregt und kann als Empfänger die dazu einlangenden Echos aus dem Objekt empfangen. Das Gehäuse 1 ist seinerseits im Bildfensterbereich an das zu untersuchende Objekt angekoppeltSliding contact 7 shown, but in practice of course also contactless executable customer contact 7 rests. If the wheel 2 is rotated clockwise, the individual transmitters and receivers 4a to Af are connected to the ultrasound device one after the other, which in the illustration according to FIG. 1 within the area given by the boundaries 8a and Sb , which can be designated as an "image window", is precisely the case for the sender and receiver Ad. During the passage through the area mentioned, the transmitter located there is stimulated by the cross-sectional imaging device in the pulse repetition frequency to emit sound pulses and can receive the echoes from the object as a receiver. The housing 1 is in turn coupled to the object to be examined in the image window area

Befände sich auf dem Rad 2 nur ein Schallsender und Empfänger, so müßte dieses Rad, um die geforderte Bildfolgefrequenz von 20 Bildern/Sekunde zu erreichen, 20 Umdrehungen in der Sekunde ausführen. Dabei treten am Umfang des Rades 2 erhebliche Geschwindigkeiten auf, die zu Schwierigkeiten bei der Auskopplung des Schalles führen könnten. Außerdem ergäbe sich ein grobes Raster bezüglich der Abtastung der darzustellenden Fläche. Bei einer angenommenen Impuls-Folgefrequenz von 6000 Hz würde sich der Schallkopf zwischen der Aussendung unmittelbar aufeinanderfolgender Schallimpulse urn 1,2° verdrehen, so daß das Raster in entfernteren Bereichen der abzubildenden Flächen bereits relativ grob wäre. Außerdem ergäbe sich auch insofern ein ungünstiger Wirkungsgrad, als dieIf there was only one sound transmitter and receiver on wheel 2, this wheel would have to do the required To achieve a frame rate of 20 frames / second, run 20 revolutions per second. Included occur on the circumference of the wheel 2 at considerable speeds, which lead to difficulties in decoupling of sound. In addition, there would be a rough grid with regard to the scanning of the objects to be displayed Area. With an assumed pulse repetition frequency of 6000 Hz, the transducer would between the emission of immediately successive sound pulses by 1.2 ° so that the Grid in more distant areas of the areas to be mapped would already be relatively coarse. Also would result insofar as an unfavorable degree of efficiency, as the

Pause zwischen dem Fertigstellen eines Schnittbildes und dem Beginn des Schreibens des nächsten Schnittbildes bei einem Schallfenster mit 60° öffnungswinkel fünfmal so lang wäre, wie die für die Anfertigung eines einzelnen Bildes benützte Zeitspanne. In der Praxis werden deshalb, wie in der Zeichnung dargestellt, mehrere Schallsender und -Empfänger am Rad gleichmäßig verteilt angeordnet. Bei gleichbleibender Bildfolgefrequenz kann man jetzt die Umdrehungsgeschwindigkeit proportional der Anzahl der verwendeten Schallkopfsysteme herabsetzen, wodurch auch das Abtastraster im gleichen Maße verdichtet wird. Für den gezeichneten Fall würde die erforderliche Umdrehungsgeschwindigkeit nur mehr 3,33 Umdrehungen je Sekunde betragen und der Schwenkwinkel der Schallkopfsysteme zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen nur mehr 0,2°. Dies entspricht schon weitgehend einer kontinuierlichen Abtastung, da infolge der endlichen Breite des Schallstrahles die einzelnen Strahlen praktisch lückenlos aneinander anschließen. Wählt man außerdem den Winkel zwischen zwei benachbarten Schallsendern und -Empfängern gleich dem Winkel des Schallfensters, so tritt praktisch keine Pause zwischen zwei aufeinanderfolgend zu schreibenden Schnittbildern ein, da bei Vollendung eines Bildes sofort mit dem Schreiben des folgenden Bildes begonnen wird.There is a pause between the completion of a marker and the beginning of the writing of the next marker for a sound window with an opening angle of 60 ° would be five times as long as the one for making one period of time used for each image. In practice, therefore, as shown in the drawing, Several sound transmitters and receivers are evenly distributed on the bike. With the same frame rate you can now set the speed of rotation proportional to the number of used Reduce transducer systems, which also compresses the scanning grid to the same extent. For the the case drawn would be the required speed of rotation only 3.33 revolutions per second and the swivel angle of the transducer systems only 0.2 ° between two consecutive pulses. This corresponds to a large extent continuous scanning, as the individual due to the finite width of the sound beam Connect beams to one another practically without any gaps. If you also choose the angle between two neighboring sound transmitters and receivers equal to the angle of the sound window, so practically none occurs There is a pause between two cross-sectional images to be written one after the other, since one image is being completed immediately begins writing the following image.

Bei der Auskopplung des Schalles läuft dieser von der vorderen Schutzschicht des jeweils sendenden Schallsenders und -Empfängers Aa bis ^zunächst durch die im Spalt 3 zwischen ihm und der Gehäusewand befindliche Flüssigkeitsschicht und dann noch durch die Gehäusewand 1 selbst, bevor er in das zu untersuchende Objekt eintritt. Während der dadurch eintretende Verlust in bezug auf die gesamte ausnützbare Lauflänge des Schalles vernachlässigt werden kann, tritt jedoch eine Verlängerung der Breite der unmittelbar an den Schallkopf anschließenden, nicht prüfbaren Zone ein. Diese tote Zone wird in erster Linie dui ch die Breite des Sendeimpulses bestimmt. Im vorliegenden Fall kommen jedoch noch Mehrfachreflexionen, die vor allem in der Flüssigkeitsschicht auftreten, hinzu die meist vom Sendeimpuls nicht zu trennen sind und daher praktisch eine Verbreiterung dieses Impulses bewirken. Es hat sich gezeigt, daß man diese Schwierigkeiten dadurch weitgehend ausschalten kann, daß der Flüssigkeitsspalt sehr klein gewählt wird. Es folgen dann die einzelnen Reflexionen sehr dicht aufeinander und nehmen daher für ihre Gesamtheit weniger Zeit in Anspruch als bei größerer Spaitbreite. Besonders günstig liegen die Verhältnisse, wenn die Breite des Flüssigkeitsspaltes kleiner ist, als eine halbe Wellenlänge der auftretenden Schallwellen. Man kann außerdem die Anzahl der auftretenden Mehrfachreflexionen dadurch stark herabsetzen, daß man für die Gehäusewand ein Material wählt dessen Schallwiderstand möglichst ähnlich dem Schallwiderstand der verwendeten Flüssigkeit ist, so daß bei jeder Reflexion nur ein sehr kleiner Energieanteil reflektiert wird, wogegen der größere Anteil durch die Gehäusewand nach außen abfließen kann. Im IdealfalL nämlich wenn der Schallwiderstand der Gehäusewand und der Flüssigkeit gleich groß sind, würde überhaupt keine Reflexion erfolgen.When the sound is decoupled, it runs from the front protective layer of the respective transmitting sound transmitter and receiver Aa to ^ first through the layer of liquid located in the gap 3 between it and the housing wall and then through the housing wall 1 itself before it enters the object to be examined entry. While the resulting loss in relation to the total usable running length of the sound can be neglected, the width of the non-testable zone immediately adjacent to the sound head is lengthened. This dead zone is primarily determined by the width of the transmission pulse. In the present case, however, there are also multiple reflections, which mainly occur in the liquid layer, which are usually inseparable from the transmission pulse and therefore practically cause this pulse to be broadened. It has been shown that these difficulties can largely be eliminated by making the liquid gap very small. The individual reflections then follow one another very closely and therefore take less time for their entirety than with a larger span width. The conditions are particularly favorable when the width of the liquid gap is smaller than half a wavelength of the sound waves that occur. You can also greatly reduce the number of multiple reflections that occur by choosing a material for the housing wall whose sound resistance is as similar as possible to the sound resistance of the liquid used, so that only a very small amount of energy is reflected in each reflection, while the greater proportion is due to the Housing wall can flow outwards. In the ideal case, namely if the sound resistance of the housing wall and the liquid are the same, there would be no reflection at all.

Nach F i g. 1 ist das Rad 2 bezüglich der kreisförmigen Höhlung 3 des Schallkopfgehäuses 1 exzentrisch angeordnet Die geringe Spaltbreite ist nur im Bereich des Schallfensters erforderlich, welche Bedingung durch die exentrische Anordnung leicht und mit weniger Aufwand erfüllen läßt. Als sekundäre Folge dieser Maßnahme ergibt sich gegenüber einem konzentrisch mit kleinem Spalt in einer Gehäusehöhlung gelagerten Rad eine verringerte Reibung und damit eine kleinere erforderliche Antriebsleistung. Darüber hinaus wird das zur Verfügung stehende Flüssigkeitsvolumen größer, so daß eventuell auftretende Leckverluste weniger ins Gewicht fallen.According to FIG. 1, the wheel 2 is eccentric with respect to the circular cavity 3 of the transducer housing 1 The small gap width is only required in the area of the sound window, which condition is due the eccentric arrangement can be met easily and with less effort. As a secondary consequence of this Measure arises compared to a concentrically mounted with a small gap in a housing cavity Wheel a reduced friction and thus a smaller drive power required. In addition, the available liquid volume larger, so that any leakage losses that may occur are less ins Weight drop.

F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführung desF i g. 2 shows a modified embodiment of the

ίο Rades 2. Es sind gegenüber Fig. 1 mehr Schallsender und -Empfänger vorhanden, die in zwei Gruppen zusammengefaßt sind, welche auf getrennte Schleifringe führen. Die Schallsender und -Empfänger 4s bis 4/"sind mit dem äußeren Schleifring mit den Segmenten 6a bis 6f, und die Schallsender und -Empfänger 4g bis 4/ mit dem inneren Schleifring mit den Segmenten 6g bis 6/ verbunden. Durch einfaches Umschalten des Schleifkontaktes kann nun wahlweise die eine oder andere der Sender und Empfänger mit gegenüber der anderen Gruppe unterschiedlichen Eigenschaften, z. B. verschiedenen Frequenzen umfassenden Gruppe in Betrieb nehmen. Es können auch mehr als zwei Gruppen von Sendern und Empfängern im Rad 2 angebracht werden, wodurch sich noch mehr Möglichkeiten ergeben.ίο Rades 2. There are compared to Fig. 1 more sound transmitters and receivers, which are summarized in two groups, which lead to separate slip rings. The sound transmitters and receivers 4s to 4 / "are connected to the outer slip ring with segments 6a to 6f, and the sound transmitters and receivers 4g to 4 / are connected to the inner slip ring with segments 6g to 6 /. By simply switching the sliding contact can now selectively operate one or the other of the transmitters and receivers with different properties compared to the other group, e.g. group comprising different frequencies result in even more possibilities.

Es ist auch denkbar, innerhalb einer Gruppe verschiedene Eigenschaften zu ändern, so daß man als Anzeige dann einen zeitlichen Mittelwert in bezug auf die Eigenschaften der einzelnen Sender und Empfänger bekommt. Es ist z. B. bekannt, daß die Empfindlichkeit eines Schallsenders und -Empfängers entlang der Achse schwankt und gewisse Stellen mit maximaler und minimaler Empfindlichkeit aufweist. Die Lage dieser Stellen ist vom Verhältnis des Schwingerdurchmessers und der Wellenlänge abhangig. Durch Änderung des Schwingerdurchmessers bei gleichbleibender Frequenz kann man erreichen, daß eiin Sender bzw. Empfänger dort seine maximale Empfindlichkeit hat, wo ein anderer ein Minimum besitzt. Ordnet man derartige Schwinger abwechselnd in einer Gruppe an, so erhält man, über einen längeren Zeitabschnitt gesehen, einen weitgehenden Ausgleich der Empfindlichkeitsverteilung über einen größeren Tiefenbereich. Der Begriff »längerer Zeitabschnitt« ist dabei nicht streng wörtlich aufzufassen, da bereits aufeinanderfolgende Bilder diesen Ausgleich bewirken, was bei einer Bildfrequenz von 20 Hz bereits in 0,1 Sekunden der Fall ist.It is also conceivable to change various properties within a group, so that one can act as a Then display a time average with respect to the properties of the individual transmitters and receivers receives. It is Z. B. known that the sensitivity of a sound transmitter and receiver along the axis fluctuates and has certain points of maximum and minimum sensitivity. The location of this Position depends on the ratio of the transducer diameter and the wavelength. By changing the Oscillator diameter with constant frequency can be achieved that a transmitter or receiver has its maximum sensitivity where another has a minimum. If you order such vibrators alternately in a group, one obtains, over a longer period of time, an extensive one Compensation of the sensitivity distribution over a larger depth range. The term »longer Period of time «is not to be taken strictly literally, as successive images already reflect this Achieve compensation, which is already the case in 0.1 seconds at a frame rate of 20 Hz.

Für die Erzeugung des Sichnittbildes ist es erforderlich, daß die Basislinie am !Bildschirm des Gerätes die gleiche Bewegung ausführt, wie der Schallstrahl imTo generate the cross-sectional image, it is necessary that the baseline on the screen of the device executes the same movement as the sound beam in the

so untersuchten Objekt. Eine derartige Möglichkeit ist zunächst für den vereinfachten Fall, daß im Rad nur ein Sender und Empfänger vorhanden wäre, in F i g. 3 dargestellt. Das Rad 2 ist über eine Welle 8 mit den Schleifern eines sin/cos-Potentiometers 9 verbunden.so examined object. Such a possibility is initially for the simplified case that there is only one in the wheel Transmitter and receiver would be present in FIG. 3 shown. The wheel 2 is on a shaft 8 with the Connected sliders of a sin / cos potentiometer 9.

Ein Schleifer versorgt über eine Leitung 10 die Platten für die horizontale Ablenkung des Elektronenstrahles einer Kathodenstrahlröhre 13. Der zweite Schleifer führt über die Leitungen 11 «und HZ» zu den Platten für die vertikale Ablenkung. In dieser Leitung befindet sich noch ein Potentiometer 12!, mit dem den Platten eine zusätzliche Gleichspannung aufgeprägt werden kann. Würde am Potentiometer 9· eine konstante Gleichspannung und am Potentiometer 12 keine Spannung angelegt, so würde der Elektronenstrahl am Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 131 einen konzentrischen Kreis zeichnen, dessen Radius der am sin/cos-Potentiometer 9 angelegten Spannung entspricht und dessen Umlauffrequenz mit der Umlauffrequienz des Rades 2 überein-A grinder supplies the plates for the horizontal deflection of the electron beam via a line 10 a cathode ray tube 13. The second grinder leads via the lines 11 «and HZ» to the plates for the vertical deflection. In this line there is also a potentiometer 12 !, with which the plates one additional DC voltage can be impressed. If the potentiometer 9 · a constant DC voltage and no voltage is applied to the potentiometer 12, the electron beam would appear on the screen of the cathode ray tube 131 draw a concentric circle, the radius of which is that of the sin / cos potentiometer 9 applied voltage and its rotational frequency corresponds to the rotational frequency of wheel 2

stimmt. Legt man jedoch an das sin/cos-Potentiometer 9 über eine Leitung 14 eine Kippspannung, deren Frequenz sehr hoch gegenüber der Umlauffrequenz des Rades 2 ist, so entsteht auf dem Bildschirm eine vom Mittelpunkt ausgehende Linie, die sich synchron zum Rad dreht und die die Basislinie für das Schnittbild bildet. Der Mittelpunkt der Drehung läßt sich durch die über das Potentiometer 12 zugeführte Gleichspannung in vertikaler Richtung und sogar bis außerhalb des Bildschirmes verlagern. Die erforderliche Kippspannung wird in einem Kippgenerator 15 erzeugt und dient außerdem zur Auslösung der Sendeimpulse. Da der Beginn der Kippspannung jeweils dem Mittelpunkt der Drehbewegung der Basislinie entspricht, der Sendeimpuls jedoch an den Schallsender und -Empfängern (4a bis 41) antsteht, die einen gewissen Abstand vom Mittelpunkt des Rades 2 besitzen, ist es erforderlich, die Auslösung des Sendeimpulses gegenüber dem Beginn der Kippspannung um die Laufzeit eines Schallimpulses von dem Mittelpunkt des Rades zu dessen Umfang zu verzögern, weshalb die Kippspannung über eine Leitung 16 einem Verzögerungsglied 17 zugeführt wird und von dort über die Verbindung 18 den Impulssender 19 auslöst. Der Impuls gelangt über die Leitung 20 einerseits über den Schleifkontakt 7 und den Schleifring 6 zu den Sendern und Empfängern und andererseits zu einem Empfänger 21, der über die gleiche Leitung auch die Echosignale erhält. Nach entsprechender Verarbeitung werden diese Signale dann über die Leitung 22 zur Helligkeitssteuerung der Kathodenstrahlröhre benützt. Es ist denkbar, daß man die Verzögerung des Sendeimpulses über die Leitung 23 so steuert, daß der Impuls bei Verschiebung des Bildes immer am Bildschirm sichtbar bleibt.it's correct. However, if you apply a breakover voltage to the sin / cos potentiometer 9 via a line 14, the frequency of which is very high compared to the rotational frequency of the wheel 2, a line emerges on the screen starting from the center point, which rotates synchronously with the wheel and which the Forms the baseline for the layplan. The center of the rotation can be shifted by the DC voltage supplied via the potentiometer 12 in the vertical direction and even outside of the screen. The required breakover voltage is generated in a breakover generator 15 and is also used to trigger the transmission pulses. Since the beginning of the breakover voltage corresponds to the center of the rotational movement of the base line, but the transmission pulse is at the sound transmitters and receivers (4a to 41) , which are a certain distance from the center of the wheel 2, it is necessary to trigger the transmission pulse opposite the beginning of the breakover voltage to delay the transit time of a sound pulse from the center of the wheel to its circumference, which is why the breakover voltage is fed via a line 16 to a delay element 17 and from there via the connection 18 triggers the pulse transmitter 19. The pulse reaches the transmitters and receivers via the line 20, on the one hand via the sliding contact 7 and the slip ring 6, and on the other hand to a receiver 21, which also receives the echo signals via the same line. After appropriate processing, these signals are then used via line 22 to control the brightness of the cathode ray tube. It is conceivable that the delay of the transmission pulse can be controlled via line 23 so that the pulse always remains visible on the screen when the image is shifted.

Während bei Verwendung von nur einem Schallsender und -Empfänger die Bildzeile (Basislinie) sich analog wie das Schallkopfrad immer um 360" dreht, müßte bei Verwendung von mehreren Sendern und Empfängern die Bewegung der Basislinie anders verlaufen. In F i g. 4 ist dieser Bewegungsvorgang schematisch dargestellt. Die Basislinie schwenkt um den Drehpunkt 25, der zweckmäßigerweise außerhalb des Bildschirmes liegt. Die Linien 24 stellen die verschiedenen Lagen der Basislinie dar, die sie nach und nach einnimmt, wobei jedoch der Winkelbereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Linien viel größer gezeichnet ist, als dies der Wirklichkeit entspricht. Hat die Basislinie von rechts kommend sich um einen bestimmten Betrag gedreht und uen linken Bildrand erreicht, so müßte sie wieder auf die AnfangsSiellung zurückspringen und die Bewegung von neuem beginnen. Der Schwenkwinkel entspricht dabei dem Drehwinkel, den ein einzelner Sender und Empfänger vor dem Schaufenster beschreibt, das Zurückspringen entspricht der Umschaltung auf den nächsten Sender und Empfänger in das Schallfenster eintritt Man könnte auf der Achse 8 mehrere sin/cos-Potentiometer anordnen, wobei jedem Schallsender und -Empfänger ein eigenes Potentiometer zugeordnet ist Diese Potentiometer sind in ihrem Winkel gegeneinander so versetzt wie die einzelnen Schallsender und -Empfänger und werden gleichzeitig mit diesem umgeschaltet was durch Umschaltkontakte, die von der Achse des Rades aus gesteuert werden, bewirkt werden könnte.While using only one sound transmitter and receiver, the image line (baseline) is analogous how the transducer wheel always rotates 360 ", would have to be done when using several transmitters and receivers the movement of the baseline will be different. In Fig. 4 this movement process is shown schematically. The base line pivots about the pivot point 25, which is expediently located outside the screen. The lines 24 represent the different positions of the baseline which it gradually assumes, wherein however, the angular range between two successive lines is drawn much larger than this Corresponds to reality. Has the baseline, coming from the right, rotated a certain amount and if it reaches the left edge of the picture, it would have to jump back to the initial position and the Start movement all over again. The swivel angle corresponds to the angle of rotation that a single one Describes the sender and receiver in front of the shop window, jumping back corresponds to switching on the next transmitter and receiver enters the sound window One could on axis 8 Arrange several sin / cos potentiometers, with each sound transmitter and receiver having its own potentiometer is assigned Sound transmitter and receiver and are switched at the same time as this, which is achieved by switching contacts, which are controlled from the axis of the wheel, could be effected.

Die geschilderte Anordnung entspricht zwar theoretisch den gestellten Bedingungen, dürfte jedoch in der Praxis nicht voll befriedigen, da sich die mechanisch betätigten Kontakte rasch abnützen und zu Störungen führen könnten. Zweckmäßiger scheint eine Steuerung ohne mechanisch bewegte Teile. Eine mögliche Lösung wird in der Folge geschildert:The described arrangement corresponds theoretically to the conditions set, but should be in the Not fully satisfactory in practice, as the mechanically operated contacts wear out quickly and lead to malfunctions could lead. A control system without mechanically moving parts seems to be more expedient. A possible solution is described below:

Jedesmal, wenn ein Sender und Empfänger in das Schallfenster eintritt, wird ein kurzer elektrischer Impuls erzeugt, so daß sich der in F i g. 5 (27) gezeigte Spannungsverlauf ergibt. Diese Spannungsimpulse werden zum Starten einer Kippspannung verwendet, die bis zum Eintreffen des nächsten Impulses ansteigt.Every time a transmitter and receiver enters the sound window, a short electrical one becomes Pulse generated so that the in F i g. 5 (27) shown Stress curve results. These voltage pulses are used to start a breakover voltage, which increases until the arrival of the next pulse.

ίο Bei jedem Impuls wird der laufende Kippvorgang unterbrochen und ein neuer Kippvorgang begonnen. Es ergibt sich somit der in 28 gezeigte Spannungsverlauf. Diese Kippspannung darf nicht mit der im Kippgenerator erzeugten Kippfrequenz für die Basislinie verwechseit werden. Sie besitzt eine Frequenz, die der Bildfolgefrequen?, also etwa 20 Hz, entspricht. Durch Vollweggleichrichlung wird aus dieser Kippspannung zunächst die in 29 gezeigte Dreieckspannung gewonnen. Nach einer Phasenumkehrung erhält man eine gegenläufige Spannung 30, die einem Funktionsgenerator zugeführt wird, der aus ihr eine cosinus-Spannung ableitet 31, die jedoch nicht dem cos von 0° bis 360° entspricht, sondern dem Verlauf des cos von —λ bis +λ und dann wieder bei —λ beginnt. Unter α ist dabei der halbe Schwenkwinkel zu verstehen, den ein Schallsender und -Empfänger beim Vorbeilaufen am Schallfenster ausführt. Für den Erhalt der sin-Spannung wird wieder von der Kippspannung 28 ausgegangen. Dieser Spannungsverlauf wird zunächst verstärkt, so daß eineίο With each impulse the ongoing tilting process interrupted and a new tipping process started. The voltage profile shown in FIG. 28 thus results. This breakover voltage must not be confused with the breakdown frequency generated in the breakdown generator for the baseline will. It has a frequency that corresponds to the frame rate?, I.e. around 20 Hz. By In full-wave rectification, the triangular voltage shown in FIG. 29 is first obtained from this breakover voltage. After a phase reversal, an opposing voltage 30 is obtained, which a function generator is supplied, which derives a cosine voltage from it 31, which, however, does not correspond to the cos from 0 ° to 360 ° corresponds to, but the course of the cos from -λ to + λ and then starts again at -λ. Under α is the To understand half the swivel angle that a sound transmitter and receiver when walking past the sound window executes. To maintain the sin voltage, the breakover voltage 28 is again assumed. This The course of the voltage is initially reinforced, so that a

jo Kippspannung 32 gleicher Frequenz, jedoch größerer Amplitude entsteht. Durch eine Begrenzer-Schaltung werden die Spitzenwerte der Amplituden dieser verstärkten Kippspannung abgeschnitten, wodurch man den Spannungsverlauf 33 erhält. Durch Zusammenfügen der Spannungen 28 und 33 erhält man den in 34 dargestellten Spannungszug, der bereits eine gute Nahrung für den Verlauf einer sin-Spannung zwischen — ix und + λ darstellt. Führt man diese Spannung wieder einem Funktionsgenerator zu, so kann man eine noch bessere Darstellung des Verlaufes der sin-Spannung zwischen — λ und + m. erreichen, wie sie in 35 gezeigt ist. Wählt man den Winkel nicht zu groß, so ist es sogar möglich, den Verlauf der sin-Spannung im Bereich zwischen —λ und +λ recht gut durch eine einfache Gerade, also z. B. durch die Kippspannung 28 selbst zu ersetzen. Eine anfache Rechnung zeigt, daß für einen Winkelbereich von -30° bis +30° der Fehler, der bei Verwendung einer einfachen Kippspannung an Stelle einer genau verlaufenden sin-Spannung auftritt, kleiner als 2% bleibt. Man muß nun noch auf die so erhaltenen sin- und cos-Spannungen die Kippfrequenz zur Erzeugung der Basislinie aufmodulieren und hat dann wieder die erforderlichen Ablenkspannungen.jo breakover voltage 32 of the same frequency, but greater amplitude arises. The peak values of the amplitudes of this amplified breakover voltage are cut off by a limiter circuit, as a result of which the voltage profile 33 is obtained. By combining the voltages 28 and 33, the voltage train shown in FIG. 34 is obtained, which already provides good nutrition for the curve of a sin voltage between -ix and + λ. If this voltage is fed back to a function generator, an even better representation of the curve of the sin voltage between −λ and + m. Can be achieved, as shown in FIG. If the angle is not chosen too large, it is even possible to map the course of the sin voltage in the range between -λ and + λ quite well using a simple straight line, e.g. B. to be replaced by the breakover voltage 28 itself. A simple calculation shows that for an angle range from -30 ° to + 30 ° the error that occurs when using a simple breakover voltage instead of a precisely running sin voltage remains less than 2%. You now have to modulate the sweep frequency to generate the baseline on the sin and cos voltages obtained in this way and then you have the necessary deflection voltages again.

Für die einwandfreie Funktion ist es unbedingt notwendig, daß die auslösenden Impulse mit der Bewegung des Schallkopfrades synchon laufen. Eine Möglichkeit dieser Steuerung ist in F i g. 6 dargestellt Auf der Welle 8 des Rades 2 befindet sich eine Lochscheibe 36. Das von einer Glühlampe 37 ausgehende und auf ein lichtempfindliches Element 38 fallende Licht wird durch diese Lochscheibe entsprechend der Drehung des Rades aufgeblendet und unterbrochen also moduliert und es lassen sich dadurch leicht die erforderlichen Synchronisierimpulse gewinnen.For the correct function it is absolutely necessary that the triggering impulses with the Movement of the transducer wheel run synchronously. One possibility of this control is shown in FIG. 6 shown A perforated disk 36 is located on the shaft 8 of the wheel 2 and light falling on a photosensitive element 38 is transmitted through this perforated disk in accordance with FIG Rotation of the wheel faded in and interrupted so modulated and it can easily be the gain necessary synchronization pulses.

Es ist möglich, die Verbindung der Schallsender und -Empfänger mit dem Ultraschallgerät nicht über Schleifkontakte, sondern über induktiv gekoppelte Spulen durchzuführen. Auch können die erwähnten.It is possible not to have the connection of the sound transmitter and receiver with the ultrasound device Sliding contacts, but to be carried out via inductively coupled coils. Also can the mentioned.

unterschiedlichen Empfindlichkeitsverteilungen innerhalb der Schallsender und -Empfänger einer Gruppe nicht nur durch Schwinger unterschiedlicher Größe bewirkt werden, sondern auch durch Vorschalten von Schall-Linsen mit verschiedener Brennweite. Es ist auch möglich, an Stelle des beschriebenen lichtelektrischen Impuls-Gebers die erforderlichen Impulse auf kapazitivem oder induktivem Weg zu erzeugen. Eine mögliche, abgewandelte Ausführung ist im Zusammenhang mit den F i g. 7 und 8 beschrieben.different sensitivity distributions within the sound transmitters and receivers of a group caused not only by transducers of different sizes, but also by connecting Sonic lenses with different focal lengths. It is also possible to use the photoelectric instead of the one described Pulse encoder to generate the necessary pulses in a capacitive or inductive way. A possible, modified version is in connection with the F i g. 7 and 8.

Auf der Welle 8 ist wieder ein Rad 2 angeordnet, in dem mehrere Schallsender und -Empfänger 4a bis 4fmh gleichen Umfangsabständen angeordnet sind. Das Rad 2 ist, wie schon beschrieben, in einem Gehäuse untergebracht. A wheel 2 is again arranged on the shaft 8, in which a plurality of sound transmitters and receivers 4a to 4fmh are arranged at the same circumferential distances. As already described, the wheel 2 is accommodated in a housing.

Auf der Welle 8 ist ein Spulenkörper 39 fest angeordnet, der also mit dem Rad 2 umläuft und in dem eine die Sekundärwicklung 40 eines Transformators bildende Wicklung angeordnet ist, mit der eine Primärwicklung 41 zusammenwirkt, die in einem feststehenden, zum Körper 39 konzentrischen Spulenkörper 42 gehalten ist. Durch die koaxiale Anordnung der Spulen bzw. Wicklungen 40, 41 wird erreicht, daß durch die Drehbewegung keine Induktion in der Spule 40 stattfindet.On the shaft 8, a bobbin 39 is fixedly arranged, which thus rotates with the wheel 2 and in which a secondary winding 40 of a transformer forming winding is arranged with the one Primary winding 41 cooperates in a stationary, to the body 39 concentric bobbin 42 is held. The coaxial arrangement of the coils or windings 40, 41 ensures that no induction takes place in the coil 40 as a result of the rotary movement.

Die Primärwicklung 41 ist über Leitungen 43 mit dem Schnittbildgerät verbunden; die über die Leitungen 43 zugeführten Sendeimpulse werden über die einen Transformator bildenden Wicklungen 40,41 übertragen und auf Leitungen 44, 45 innerhalb des Rades gelegt. Zwischen diesen Lekungen 44, 45 sind jeweils parallel zueinander Serienschaltungen je einer Gruppe von Schallsendern und -Empfängern 4a bis 4f, einer Abgleichspule46a bis 46/und eines Schalters 47a bid 47f angeordnet. Während des Durchlaufes eines Senders und Empfängers durch das erwähnte Schallfenster wird der zugehörige Schalter, beim Ausführungsbeispiel 47c/, durch eine Zwangssteuerung geschlossen, so daß der Sender die Sendeimpulse empfängt, in Schallimpulsc umwandelt und in das Objekt einleitet und dann in seiner Eigenschafi als Empfänger ebenfalls während seiner Anschaltdauer Echos aufnimmt und in elektrische Impulse umwandelt, die über die Leitungen 44, 45 den Transformator 40, 41 und die Leitungen 43 zum Schnittbildgerät zurückgeführt und in weiterer Folge angezeigt werden. Beim Ausführungsbeispiel ist zur Steuerung der Schalter ein Dauermagnet 48 vorgesehen, durch dessen Magnetfeld die Schalter 47a bis 47Γ jeweils beim Vorbeigang geschlossen werden. Zum gleichen Zweck kennten auch gegebenenfalls verstellbare Elektromagnete oder mechanisch betätigbare Schalter vorgesehen werden, z. B. an einer Schaltkulisse vorbeigeführt wv .-den.The primary winding 41 is connected to the sectional image device via lines 43; the transmission pulses supplied via the lines 43 are transmitted via the windings 40, 41, which form a transformer, and are placed on lines 44, 45 within the wheel. Between these Lekungen 44, 45 are parallel to each other series circuits each of a group of acoustic transmitters and receivers 4a to 4f, a Abgleichspule46a to 46 / and a switch 47a disposed bid 47 f. During the passage of a transmitter and receiver through the mentioned sound window, the associated switch, in the embodiment 47c /, is closed by a forced control so that the transmitter receives the transmission pulses, converts them into sound pulses and introduces them into the object and then also in its properties as a receiver picks up echoes while it is switched on and converts them into electrical impulses, which are fed back via the lines 44, 45, the transformer 40, 41 and the lines 43 to the cross-sectional image device and subsequently displayed. In the exemplary embodiment, a permanent magnet 48 is provided to control the switch, the magnetic field of which closes the switches 47a to 47Γ when passing by. For the same purpose, adjustable electromagnets or mechanically operated switches could also be provided, e.g. B. passed a shift gate wv. -The.

Die Abgleichspulen 46a bis 46/"dienen zur Kompensation von allfälligen Unterschieden in der Kapazität einzelner Schallsender und -Empfänger 4a bis 4f und sind dann nicht erforderlich, wenn identische Sender und Empfänger Verwendung finden.The adjustment coils 46a to 46 / ″ serve to compensate for any differences in the capacitance of individual sound transmitters and receivers 4a to 4f and are not required if identical transmitters and receivers are used.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the display of moving sectional images through objects according to the ultrasonic sectional image process, wherein a probe head is placed on the object and the sound beam generated by the probe head is unbroken and immediate, d. H. with none or a negligibly small one, roughly in the order of magnitude of the wavelength or one A fraction of it is introduced into the object, in the selected cutting plane adjusted while exercising a pivoting movement and the received echoes on a screen, whose base line pivots synchronously with the sound beam, assigned to the place of its origin Position, characterized by that to generate the sound beam several, around a common, at a distance outside of the object lying axis and rotating only during the passage through one of the object assigned railway sector with the ultrasonic device connected to the ultrasonic transmitter and receiver used and that these are switched on during the movement over the object surface so that the sound beam emanates from the switched on transmitter or receiver, Trapezoidal area of the cutting plane is coated in its basic shape, with the baseline as well of the sectional image is adjusted analogously over an approximately JO trapezoidal area of the screen will.

2. Device for carrying out the method according to claim 1, with a swivel adjustment of a view beam via a preselectable section a plane enabling, on the object attachable transducer and a display device in which the base line of the screen is deflectable synchronously with the sound beam, characterized that the sound head has a stationary housing (1) and in «o this a wheel (2) mounted so that it can rotate and drivable and with sound transmitters and receivers (4a-4 /, /) which are separate from one another and which are activated via a switch (7 ) can only be connected to the device during the passage through a predetermined sector (8a- 8b) and that the wheel (2) and housing (I) are coupled via a sound-conducting liquid and the deflection of the base line of the display device with the rotary movement of the wheel (2) when passing the ^r > ü sound transmitter and receiver through the one lying between the axis of rotation and the object, the shorter parallel side of one in outline approximately trapezoidal sectional image determining image window is synchronized, the gap (3) between the transducer housing filled with sound-conducting liquid ^

(1) and the wheel (2) at least in the image window area small, in particular smaller than half the wavelength of the ultrasound is held in the liquid.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the sound transmitter and receiver (4a- 41) in a uniform circumferential distribution on the transducer wheel

(2) are arranged.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the distances between adjacent hs sound transmitters and receivers (4a to 4A or 4g to 41) correspond approximately to the width of the shop window in the direction of movement.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the sound head wheel (2) Sound transmitters and receivers with different properties, e.g. different diameters, Near field areas, upstream sonic lenses or the like. Are arranged.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the different properties having transmitter and receiver provided alternately and each similar, via a Preselection switch selectable transmitters and receivers via the switching device with the device are connectable.

7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the sound transmitter and receiver (4a to 41) with the device via a transformer, in particular a transformer, one winding (40) of which rotates with the wheel (2) and is arranged coaxially with a stationary winding (41), are coupled and preferably an externally force-controlled switch (47a to 47f) is assigned to each sound transmitter and receiver in the wheel.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that actuatable switches (47a to 47f ) are provided via a magnetic field.

9. Apparatus according to claim 5,6 and 7 or 8, characterized in that each group of on the wheel Sound transmitters and receivers having the same properties are assigned their own transmitter is.

10. Apparatus according to claim 5,6 and 7 or 8, characterized in that the rotating with it on the wheel Switches or their actuators different, for each group of Schaiisendender and Receivers with the same properties but have the same center distances.

11. Device according to one of claims 2 to 10, characterized in that the sound head wheel (2) Eccentrically arranged in an associated, circular cavity (3) of the Schal'.kopfgehäuscs (I) is, so that the gap remaining free between the wheel (2) and the circumference of the cavity in the image window area on smallest is.

12. Device according to one of claims 2 to II, characterized in that the transducer housing (1) at least in the region of the picture window (8a to Sb) consists of an at least approximately the same sound resistance as the coupling fluid having material.

13. Device according to one of claims 2 to 12, characterized in that the sonic head wheel (2) or a jointly drivable disc od 41) in the image window a synchronization pulse for a sin-cos generator or the like that generates a deflection voltage for the screen.

14. Apparatus according to claim 13, characterized in that the sound head wheel (2) or the together with it drivable disc (36) as in one against a light-sensitive element (38) Directed light beam arranged perforated disc with arranged according to the sound systems Holes is formed that the light beam in the sense of generating the synchronization pulses via the modulated photosensitive element.

15. Device according to one of claims 2 to 14,

characterized in that a breakover voltage generator synchronized with the rotation of the sonic head wheel (2) is provided. the one of the sound transmitters activated by the number of passages and -receiver by the frame rate given by the picture window corresponding breakover voltage generated as a deflection voltage for the one pair of plates of the screen, the course of which over im Generator itself provided or downstream converter to the curve shape of a sine iu or cosine voltage (FIG. 5) adaptable in the angular range given by the image section is.