Brevet FR2467413A1 — publié le 19810417

Procédé et disposift pour procéder à des exmens à ltie de Lioc d'ultrasois. L'inmven ooncerne-un pro"dé quL pezme l'examen d'undijet à l'aide d'une nangée de N ccevertisseurs électro-acousUgues et]ors de X mDse en oeuvre auquiL duueais un-groupe de M (MI N) convertisseurs adjacents est sélectionné pour l'émission d'un faisceau d'ultrasons et pour capter une partie dudit faisceau, réfléchie en conséquence de discontinuités acoustiques dans l'objet, but dans lequel au moins une partie du groupe de M con- vertisseurs reçoit consécutivement un signal d'émission alors qu'au moins une partie des M convertisseurs est in- corporée à des chaînes de réception, tandis que le signal d'émission destiné à chaque convertisseur et/ou le signal capté produit par chaque convertisseur est multiplié par un facteur de pondération dont la valeur est comprise entre 0 et 1. L'invention concerne également un dispositif per- mettant la mise en oeuvre du procédé et comportant une tête d'exploration avec une rangée de M convertisseurs électro-acoustiques et un organe commutateur pour raccorder un groupe de M convertisseurs adjacents de façon sélec- tive à un dispositif d'émission ou à un dispositif de ré- ception pour former de la sorte des chaînes d'émission et/ou des chaînes de réception, alors que dans chacune des chaînes d'émission et/ou dans chacune des chaSnes de récep- tion se trouvent des moyens pour multiplier les signaux passants par un facteur de pondération compris entre 0 et 1. Un tel procédé et un tel dispositif sont connus *du brevet français nO 2 334 117. Dans ce brevet il est préCisé également qu'afin de pouvoir reproduire l'objet de façon plus détaillée, il est souhaitable d'augmenter le nombre de combinaisons différentes de faisceaux d'ultrasons émis et captés (lignes de balayage). Etant donné que par unité de longueur de la tête de balayage le nombre de convertisseurs est néces- sairement limité, il est nécessaire de pouvoir mettre en oeuvre d'autres méthodes. Une de ces méthodes est décrite dans ladite demande de brevet français. Suivant cette méthode, des convertisseurs en nombres pair et impair sont excités de façon alternante, de sorte que chaque fois, les faisceaux émis et captés sont déplacés sur la moitié de la distance d'axe en axe entre deux convertisseurs. Ceci double le nombre de lignes de balayage. Le but de l'invention est d'augmenter encore notablement le nombre de lignes de balayage sans toute- fois compliquer essentiellement le dispositif. A cet effet, le procédé conforme à l'invention est remarquable en ce que pour chaque groupe de M conver- tisseurs, l'émission en présence d'une combinaison déter- minée de facteurs de pondération est combinée avec la réception en présence d'au moins deux combinaisons diffé- rentes de facteurs de pondération ou inversement, la somme des facteurs de pondération dans les différentes combinai- sons étant toujours égale à une première valeur lors de l'émission, tandis que la-somme des facteurs de pondéra- tion dans les différentes combinaisons est toujours égale à une deuxième valeur lors de la réception, cette deuxième valeur pouvant différer de ladite première valeur. Le fait que la valeur des facteurs de pondéra- tion est comprise entre 0 et 1 signifie que le signal qui est le moins atténué ou le plus amplifié est multiplié par définition-par un facteur de pondération 1. Une chaîne interrompue d'émission ou de réception signifie la multi- plication du signal correspondant par un facteur de pon- dération 0. Suivant un autre mode de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, mode par lequel la durée nécessaire pour l'examen est raccourcie notablement, est remarquable en ce qu'après l'émission d'un faisceau d'ul- trasons par un groupe de convertisseurs, la réception a lieu simultanément avec au moins deux combinaisons diffé- rentes de facteurs de pondération. Le dispositif conforme à l'invention est remar- quable en ce que le dispositif comporte des moyens pour réaliser par groupe de M convertisseurs et en présence d'une combinaison de facteurs de pondération dans les chaînes d'émission, plusieurs combinaisons différentes de facteurs de pondération dans les chaînes d'émission ou inversement, la somme des facteurs de pondération dans les différentes combinaisons étant toujours égale à une 24 6 7413 première valeur dans les chaînes d'émission, tandis que la somme des facteurs de pondération dans les différentes combinaisons est toujours égale à une deuxième valeur dans les chaînes de réception. Un mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention est remarquable en ce que les fac- teurs de pondération dans les chaînes d'émission ont tous la valeur 1, tandis que les facteurs de pondération dans les chaînes de réception des premiers et derniers conver- tisseurs du groupe de M convertisseurs sont égaux à a et à 1-a (O0z a\ autres chaînes de réception étant égaux à 1. A remarquer que dans le document allemand "Aus- legeschrift" N- 2618178, il est précisé également une méthode pour augmenter notablement le nombre de lignes de balayage. Suivant celui-ci, des faisceaux ultrasoni- ques sont émis successivement dans une direction perpen- diculaire à la rangée de convertisseurs ainsi que dans plusieurs directions différentes qui, avec ladite direc- tion, forment un petit angle. Depuis chaque convertisseur, il est donc formé un faisceau divergent de lignes de balayage. L'information obtenue à l'aide de ces lignes de balayage est reproduite sur un écran, balayé suivant une configuration de lignes parallèles. De ce fait, des erreurs se produisent durant la reproduction. Lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et de l'em- ploi du dispositif selon l'invention, ces erreurs ne se produisent pas du fait que l'on opère avec des lignes de balayage parallèles. La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien com- prenidre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est un schéma synoptique d'un dis- positif conforme à l'invention. La figure 2 illustre un exemple de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La figure 3 est un schéma synoptique plus dé- taillé d'une partie appartenant au dispositif selon la figure 1. La figure 4 est un schéma synoptique plus dé- taillé d'une autre partie du dispositif selon la figure 1. Le dispositif que représente de façon très schémati- que la figure 1 comporte une tête de balayage 1 avec une rangée de N convertisseurs électro-acoustiques T1, T2e.. T3, par exemple en matière céramique piézo-élec- trique, chaque convertisseur étant muni de deux électrodes dont une est à la masse et dont l'autre est raccordée à un organe commutateur 3 comportant N commutateurs élec- troniques pour connecter un groupe de M convertisseurs adjacents de façon sélective à un dispositif d'émission ou à un dispositif de réception 7, alors que M( _. Dans l'exemple envisagé, M = 6, et il existe six lignes de signal d'émission 9 entre le dispositif d'émission 5 et l'organe commutateur 13, de même que six lignes de signal de réception 11 entre ledit organe 3 et le dis- positif de réception 7. En combinaison avec un conver- tisseur et avec une partie du dispositif d'émission 5, chaque ligne 9 forme une chaîne d'émission, tandis qu'en combinaison avec un convertisseur et une partie du dis- positif de réception 7, chaque ligne 11 forme une chaîne de réception. Le dispositif de réception 7 est en outre raccordé à un dispositif de reproduction connu en soi et comportant un écran d'image sur lequel est reproduite l'image de l'objet à examiner. Ce dispositif de reproduc- tion peut comporter également une mémoire pour emmagasiner dans celle-ci temporairement l'information produite par le dispositif de réception 7. Une chaîne de commande principale 15 règle la coopération qui, pour la formation d'une image, est indis- pensable entre l'organe 3, le dispositif d'émission 5, le dispositif de réception 7 et le dispositif de repro- duction 13. La conception générale des différents const-i- tuants du dispositif représenté sur la figure 1 est con- nue. (voir par exemple le brevet français Ne 2 320 560, de même que les documents allemands "Auslegeschriften" N-- 2 618 178 et 2 628 492).C'est pourquoi dans ce qui suit, la description des différents constituants n'est faite plus en détail que pour autant que cela est impor- tant pour comprendre convenablement l'invention. Avant d'y passer, on décrit toutefois, en réfé- rence à la figure 2, un exemple de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 2 montre une partie de la tête de balayage 1, partie qui a un groupe de six convertisseurs adjacents, Ti et Ti + 1,..... T. + 5 (1\ travers les lignes de signal d'émission 9, ces six con- vertisseurs reçoivent un signal d'émission; dans l'exem- ple envisagé, ces six signaux ont la même amplitude, en d'autres termes, tous les signaux sont multipliés par un facteur de pondération 1, tandis que le nombre de conver- tisseurs contribuant effectivement à l'émission du faisceau d'ultrasons est égal à 6 x 1 = 6. Le faisceau émis est un faisceau à rayonsquasi parallèles, et l'axe 18 de ce faiceau est perpendiculaire aux rangées de convertisseurs et occupe une p-osition symétrique par rapport au groupe de conver- tisseurs sélectionnés, c'est-à-dire qu'il se trouve à mi-chemin des convertisseurs Ti + 2et Ti. 3 Le faisceau d'ultrasons émis frappe un objet à examiner 19, et est réfléchi en partie par les discontinui- tés acoustiques dans cet objet. De ce fait, il se forme un faisceau réfléchi qui frappe les convertisseurs Ti à Ti + 5 et qui dans ceux-ci engendre des signaux électri- ques fournis au dispositif de réception 7 à travers les lignes 11. Les chaînes de réception sont conçues de façon que soient traités uniquement les signaux en provenance de faisceaux réfléchis dont les axes sont parallèles à l'axe 17 du faisceau émis. Par ailleurs, tous les fac- teurs de pondération par lesquels sont multipliés les signaux de réception ne sont pas égaux à 1,de sorte que les six convertisseurs ne contribuent pas dans la même mesure à la réception. Le nombre de convertisseurs con- tribuant effectivement à la réception est donc inférieur à 6. La figure 2 montre quelques exemples pour lesquels ledit nombre est égal à 5. Dans l'exemple envisagé, le facteur de pondéra- tion par lequel est multiplié le signal engendré par le convertisseur T. + 5 est égal à zéro, tandis que le fac- teur de pondération par lequel sont multipliés les autres signaux est égal à 1. Ce sont donc uniquement les conver- OS tisseurs Ti à Ti + 4 qui contribuent de façon effective à la réception, et cela notamment dans la même mesure. Par conséquent, l'axe 21 du faisceau capté est donc symé- trique par rapport à ce groupe de cinq convertisseurs, ce qui veut dire que l'axe passe par le centre du con- vertisseur central T. + 2. L'axe 17 du faisceau émis et l'axe 21 du faisceau capté ne coïncident donc pas, et la ligne de balayage 23 (reproduite en pointillé) se trouve au centre entre ces deux axes. La ligne de balaya- ge est la ligne de symétrie de la région qui est explorée par la combinaison que forme le faisceau émis et le fais- ceau capté. Dans le deuxième exemple, le facteur de pondéra- tion par lequel est multiplié le signal engendré par le convertisseur Ti est égal à zéro, tandis que le facteur de pondération par lequel sont multipliés les autres signaux est égal à 1. Cette fois-ci, ce sont donc unique- ment les convertisseurs Ti + 1 à Ti + 5 qui, dans une même mesure, contribuent à la réception. L'axe 25 du faisceau capté passe par le centre du convertisseur cen- tral Ti + 3 de ce groupe de convertisseurs, et la ligne de balayage 27 (reproduite en pointillé) se trouve au centre entre cet axe et l'axe 17 du faisceau émis. Dans le troisième exemple, le facteur de pondé- ration par lequel sont multipliés les signaux engendrés par les convertisseurs T. et T. est égal à 2, tandis que le facteur de pondération par lequel sont multipliés les autres signaux est égal à 1. Par conséquent, le nombre total de convertisseurs qui ont contribué effectivement à la réception est égal à 4 x 1 + 2 x - = 5, l'axe du faisceau capté coïncide avec l'axe 17 du faisceau émis. La ligne de balayage aussi coïncide avec l'axe 17. De ce qui précède, il découle qu'un seul faisceau émis (axe 17) fournit trois lignes de balayage différen- tes 23, 17, 27. De ce fait.que la somme des facteurs de pondération est la même dans les trois cas, les signaux captés sont comparables sans prendre d'autres mesures, et le traitement ultérieur de ces signaux peut avoir lieu de la même façon. Il est évidemment possible d'émettre trois fois consécutivement un faisceau à axe 17 et de capter succes- sivement des faisceaux à axe 21, 17, et 25. Le balayage toutefois a lieu beaucoup plus rapidement lorsqu'après un faisceau émis à axe 17 sont captés et traités simultané- ment les trois faisceaux à axes 21, 17 et 25, l'informa- tion pouvant au besoin être emmagasinée temporairement dans la mémoire que comporte le dispositif de reproduc- tion 13. Dans ce qui suit, il sera expliqué que cela est possible du fait de pratiquer un mode de réalisation spé- cial du dispositif conforme à l'invention. A cet effet, la figure 3 montre le schéma synoptique de la partie d'en- trée du dispositif de réception 7. Pour simplifier la fi- gure 3, on a connecté sur cette figure les lignes de signal de réception 11 directement à six convertisseurs Tl.... Ti + 5 tout en omettant l'organe commutateur 13 qui en ré- alité est présent. Chacune des lignes de signal de récep- tion 11 est raccordée à un pré-amplificateur. Les six pré- amplificateurs ainsi utilisés portent les références 29, 31, 33, 35, 37 et 39. Les pré-amplificateurs 29 et 39 qui reçoivent les signaux en provenance des convertisseurs extérieurs Ti et Ti+5 sont raccordés chacun à un addition- neur 41, 43, ainsi qu'à un atténuateur 45, 47. Les autres préamplificateurs 31, 33, 35 et 37 sont raccordés à un additionneur commun 49 dont la sortie est raccordée d'une part aux deux additionneurs 41, 43 cités en premier lieu, et d'autre part à un autre additionneur 51 raccordé égale- ment aux sorties des deux atténuateurs 45 et 47. Le circuit qui vient d'être décrit constitue un réseau de trois séries de six chalnes de réception, chaque série de chaînes traitant les signaux qui provien- nent des six convertisseurs. La première série de chaînes de réception se termine dans l'additionneur 41, et four- nit un signal de sortie à la première ligne de sortie 53, la deuxième série de chaînes de réception se termine dans l'additionneur 43 etfournit un signal de sortie à la ligne de sortie 55, tandis que la troisième série de chaines de réception se termine dans l'additionneur 51 et fournit un signal de sortie à la ligne de sortie 57. Dans la première série, chacune des chaînes de réception multiplie les signaux des convertisseurs Ti à Ti+4 par un facteur de pondération 1 et multiplie les signaux du convertisseur Ti+5 par un facteur de pondération 0, étant donné que le pré-amplificateur 39 n'est pas raccordé à io l'additionneur 41. De la même façon, dans la deuxième série, les chaînes de réception multiplient les signaux des convertisseurs Ti+1 à Ti+5 par un facteur de pondéra- tion 1, et multiplient les signaux du convertisseur T. par un facteur de pondération 0. Dans la troisième série, les chatnes de réception multiplient les signaux des convertisseurs Ti+1 à Ti+4 par un facteur de pondération 1, et multiplient les signaux des convertisseurs Ti et T par un facteur de pondération 2. i+5 2 Dans tous les cas, la somme des facteurs de pondération est donc égale à 5. Les signaux de sortie qui simultanément apparaissent sur les trois lignes de sor- tie 53, 55 et 57 correspondent donc aux trois faisceaux décrits en référence à la figure 2 et ayant les axes 21, 25 et 17. Dans L'exemple envisagé, les facteurs de pondéra- tion des deux atténuateurs 45 et 47 sont constants et égaux à 2. Il est possible également de rendre variables ces facteurs de pondération, alors que leur somme reste toujours égale à 1. Les facteurs de pondération ont alors les valeurs respectives a et 1-a, alors que la valeur a peut être variée entre 0 et 1 à l'aide d'un organe de manoeuvre (non représenté). Si cette variation a lieu de façon continue, il est possible de déplacer l'axe du faisceau capté de façon continue de l'axe 21 vers l'axe 25 (figure 2). Dans ce cas, le nombre de lignes de balaya- ge est donc illimité. Les additionneurs 41 et 43 avec les lignes de sortie correspondantes 53 et 55 peuvent alors être omis. - *n ce qui concerne les exemples décrits jusqu'à cet endroit de la description, on a supposé que les fais- ceaux d'ultrasons émis et captés ont des fronts d'onde plans sont parallèles à la rangée de convertisseurs. Toute- fois, il est connu, et cela aussi bien pour l'émission que pour la réception, d'utiliser des faisceaux à fronts d'onde incurvés dans le but de focaliser les faisceaux sur une région sélectionnée. Comme décrit par exemple en détail dans le brevet américain N- 3919683, cela est possible lorsque les signaux électriques (lors de l'émis- sion) fournis aux convertisseurs, ou les signaux électri- ques (lors de la réception) produits par les convertis- seurs, sont retardés de façon sélective. A cet effet, des éléments à retard variable doivent être incorporés aux chaînes d'émission et/ou aux chaînes de réception. Dans le circuit selon la figure 3, ces éléments de retardement peuvent précéder par exemple les pré-amplificateurs 29 à 30 dans les lignes de signal de réception 11 du fait d'interrompre ces lignes en l'endroit de la ligne en poin- tillé 59. La figure 4 illustre de façon schématique un exemple de réalisation du dispositif d'émission 5, alors que pour simplifier la figure 4, on a omis l'organe commu- tateur entre les lignes de signal d'émission 9 et les convertisseurs Ti à Ti+5. Le dispositif d'émission 5 com- porte un générateur de signal d'émission 61 dont la sor- tie est raccordée à six éléments de retardement 63, 65, 67, 69, 71 et 73. A son tour, chacun de ces éléments de retardement est raccordé à une des six lignes 9. Lorsque le retard auquel donnent lieu les éléments de retardement est réglé de façon simple depuis une branche de commande principale, les convertisseurs Ti à Ti+5 émettent un fais- ceau d'ultrasons focalisé. En ce qui concerne les exemples qui ont été dé- crits dans ce qui précède, on a toujours supposé qu'un faisceau émis (axe 17, figure 2) est combiné avec plus d'un seul faisceau capté (faisceaux à axe 21, 17, 25). Il est évidemment possible aussi de combiner plus d'un seul faisceau émis avec au moins un faisceau capté. Par exem- ple du fait de commander de façon adéquate l'organe com- mutateur 3, il est possible de raccorder d'abord au dis- positif d'émission 5 les convertisseurs Ti à Ti+4 et en- suite les convertisseurs T. à T tandis que la récep- 1+1 i+.5' tion a lieu avec les convertisseurs Ti à T i+. A cette occasion, l'émission a donc lieu d'abord avec les fac- teurs de pondération 1, 1, 1, 1, 1,0 et ensuite avec les facteurs de pondération 0, 1, 1, 1, 1, 1. Lorsque l'émission ou la réception a lieu à l'aide de faisceaux focalisés, les axes des faisceaux et la rangée de convertisseurs formeraient un angle qui diffère de 900 lorsque la répartition des facteurs de pondération n'est pas symétrique par rapport au centre du groupe de M convertisseurs. C'est pourquoi la comman- de des éléments de retardement doit être adaptée à la répartition des facteurs de pondération. Lorsque par exemple le dispositif d'émission selon la figure 4 fournit à tous les convertisseurs T. à T des signaux d'émis- 1i i+_5 sion ayant le même facteur de pondération, l'axe du fais- ceau émis passe au centre entre les convertisseurs Ti+2 et Ti+3, et pour la focalisation, les retards auxquels donnent lieu les éléments 67 et 69 doivent être égaux ce qui doit également être le cas des retards imposés par les éléments 65 et 71 et les retards imposés par les élé- ments 63 et 73. Lorsque toutefois le signal émis vers le premier convertisseur est multiplié par un facteur de pon- dération zéro tandis que les signaux vers les autres convertisseurs sont multipliés par un facteur de pondéra- tion 1, l'axe du faisceau émis passe par le centre du convertisseur Ti+3, et pour la focalisation les éléments 67 et 71-doivent donner lieu au même retard ce qui doit être également le cas des éléments 65 et 73. Dans ce cas, l'élément de retardement 69 donne lieu à un retard qui lui est propre. Il est évidemment possible de compléter davan- tage les exemples qui ont été décrits dans ce qui précède. C'est ainsi que le nombre M, à savoir le nombre de con- vertisseurs du groupe sélectionné, peut avoir une valeur autre que six. Il est possible également de pratiquer des répartitions plus compliquées des facteurs de pondéra- tion sur les M convertisseurs, et cela aussi bien lors de l'émission que lors de la captation. En particulier, le précédé conforme à l'invention convient également pour reproduire à plus grande échelle une partie de l'image originale mais avec une même densité de lignes, comme décrit dans la demande de brevet néerlandais N 79 07594 déposée le 15/10/79 au nom de N.V. PHILIPS' GLOEILAMPEN- FABRIEKEN (PHN 9604). REVENDICATIONS: 1. Procédé qui permet l'examen d'un objet à l'aide d'une rangée de N convertisseurs électro-acoustiques et lors de la mise en oeuvre auquel chaque fois un groupe de M (M; N) convertisseurs adjacents est sélectionné pour l'émission d'un faisceau d'ultrasons et pour capter une partie dudit faisceau, réfléchie en conséquence de discon- tinuités acoustiques dans l'objet, but dans lequel au moins une partie du groupe de M convertisseurs reçoit con- sécutivement un signal d'émission alors qu'au moins une partie des M convertisseurs est incorporée à des chaînes de réception, tandis que le signal d'émission destiné à chaque convertisseur et/ou le signal capté produit par chaque convertisseur est multiplié par un facteur de pon- dération dont la valeur est comprise entre O et 1, carac- térisé en ce que pour chaque groupe de M convertisseurs, l'émission en présence d'une combinaison déterminée de facteurs de pondération est combinée avec la réception en présence d'au moins deux combinaisons différentes de facteurs de pondération ou inversement, la somme des fac- teurs de pondération dans les différentes combinaisons étant toujours égale à une première valeur lors de l'émis- sion, tandis que la somme des facteurs de pondération dans les différentes combinaisons est toujours égale à une deuxième valeur lors de la réception, cette deuxième valeur pouvant différer de ladite première valeur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après l'émission d'un faisceau d'ultrasons par un groupe de convertisseurs, la réception a lieu simul- tanément avec au moins deux combinaisons différentes de facteurs de pondération. 3. Dispositif pour examiner un objet en correspon- dance au procédé selon la revendication 1 ou 2, ce dis- positif comportant une tête de balayage avec une rangée de M convertisseurs électro-acoustiques ainsi qu'un or- gane commutateur pour connecter un groupe de M convertis- seurs adjacents de façon sélective à un dispositif d'émis- sion ou à un dispositif de réception pour former de la sorte des chaînes d'émission et/ou de réception, alors que dans chacune destchaînes d'émission et/ou dans chacune des chaînes de réception se trouvent des moyens (54, 57) pour multiplier les signaux passants par un facteur de pondération compris entre 0 et 1, caractérisé en ce que le dispositif comporte des moyens pour réaliser, par groupe de M convertisseurs (T..... Ti+5) et en présen- ce d'une combinaison de facteurs de pondération dans les chaînes d'émission, plusieurs combinaisons différen- tes de facteurs de pondération dans les chaînes d'émission ou inversement, la somme des facteurs de pondération dans les différentes combinaisons étant toujours égale à une première valeur dans les chaînes d'émission, tandis que la somme des facteurs de pondération dans les différen- tes combinaisons est toujours égale à une deuxième valeur dans les chaînes de réception. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les facteurs de pondération dans les chaînes d'émission ont tous la valeur 1, tandis que les facteurs de pondération dans les chaînes de réception des premier (Ti) et dernier (T.,5) convertisseurs du groupe de M convertisseurs (Ti...T) sont égaux à a et 1-a (0o égaux à 1.