Brevet FR2478929A1 — publié le 19810925

CIRCUIT DE TRAITEMENT DES SIGNAUX DE RECEPTION DELIVRES PAR UNE MOSAI- QUE DE TRANSDUCTEURS ULTRASONORES INDIVIDUELS ET APPAREIL D'EXPLORATION DE MILIEUX PAR METHODE ULTRASONORE EQUIPE D'UN TEL CIRCUIT DE TRAITE- MENT. La présente invention concerne un circuit de traitement des signaux de réception délivrés en réponse aux émissions successives destransducteurs par une mosaïque de transucteurs ultrasonores indivi- duels incorporée à un appareil d'exploration de milieux par méthode ultrasonore et réalisée en un matériau électrostrictif à polarisation non rémanente appliquée à chaque transducteur individuel par une élec- trode correspondante reliée à un étage de polarisation, ainsi qu'un appareil d'exploration de milieux par méthode ultrasonore équipé d'un tel circuit de traitement. On entend par mosaïque de transducteuistout transducteur multi-éléments, tel que notamment des barrettes linéaires ou des réseaux-matriciels. On sait qu'un matériau électrostrictif peut acquérir des états différents selon la polarisation à laquelle il est soumis. Cette caractéristique connue est exploitée de façon inhabituelle dans une précédente demande de brevet français NI 79 23 935, déposée le 26 septembre 1979, également au nom de la Demanderesse. Cette demande antérieure décrit un transducteur multi-éléments dont la face arrière comporte une série d'électrodes isolées les unes des autres et reliées à des circuits de polarisation respectifs. Les circuits de polarisation délivrent chacun une tension réglable distincte permettant de polariser chaque électrode individuellement et ainsi d'ajuster dans la mosaïque de transducteurs la sensibilité de la zone transductrice associée de façon spécifique à cette électrode. La structure ainsi constituée per- met d'imposer à la mosaïque un profil de courbe de sensibilité détermi- né à volonté et permettant notamment d'éliminer les lobes secondaires présents lors de l'émission des signaux ultrasonores. Le but de l'invention est d'utiliser cette même caractéris- tique connue des matériaux électrostrictifs, mais dans le circuit de traitement des signaux de réception d'un échographe ultrasonore à fo- calisation de ces signaux, et d'une façon originale. L'invention concerne à cet effet un circuit de traitement tel que défini dans l'introduction de la présente demande et caractérisé en ce que, dans ce circuit, les voies de traitement associées chacune à un ou plusieurs tranducteurs individuels comprennent des moyens de couplage des électrodes à l'étage de polarisation, destinésà permettre l'envoi d'une tension de polarisation sur chacune des électrodes tout en interdisant la transmission de cette tension vers la partie des voies de traitement qui est située en aval de ces moyens de couplage, et en ce que cet étage de polarisation comprend un circuit unique de génération d'une rampe de tension de forme approximativement inverse de celle de la courbe d'atténuation des signaux ultrasonores dans les milieux explorés. L'utilisation d'un matériau électrostrictif permet, dans le cas de la structure qui vient d'être définie, d'imposer à tous les transducteurs individuels de la mosaïque une tension de polarisation unique et donc une même sensibilité instantanée à la réception des échos ultrasonores par ces transducteurs. Mais, en faisant évoluer cette sensibilité dans le temps par action sur l'étage de polarisation, de façon à rendre la tension de polarisation (et donc la sensibilité) inversement proportionnelle à la courbe d'atténuation des signaux émis et reçus, on obtient un effet de compensation de gain identique dans toutes les voies.de traitement. Cette solution, très simple et écono- mique puisqu'elle autorise la suppression des circuits de multiplica- tion habituellement prévus dans les étages de compensation de gain et qui doivent alors être rigoureusement identiques, permet cependant d'obtenir une importante dynamique et s'avère donc d'une efficacité remarquable. Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement en référence à la description qui suit et aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels - la figure l montre schématiquement un exemple de circuit de traitement tel que connu de l'art antérieur; - la figure 2 est une représentation de la forme que doit présenter la courbe d'évolution du gain en fonction du temps dans chaque voie de traitement des signaux de réception; - les figures 3a et 3b montrent deux exemples de réalisa- tion du circuit de traitement selon l'invention. Dans les échographes à focalisation des signaux électriques correspondant aux échos reçus, le circuit de traitement des signaux électriques délivrés par une mosaïque l (dans l'exemple ici décrit et représenté, une barrette) de transducteurs ultrasonores individuels 2a à 2n en correspondance à ces échos comprend en général, dans qhaque voie i de traitement prévue en sortie de ces transducteurs, un amplifi- cateur 3i, un circuit de multiplication 4i recevant sur une entrée le signal de sortie de l'amplificateur 3i et sur une autre entrée le si- gnal de sortie d'un circuit 5i de génération d'une rampe de tension réglable, une ligne à retard 6i, puis tout un ensemble de circuits ana- logiques qui sont connus et ne sont pas représentés ici (à la suite du circuit de multiplication 4i, on peut, en variante par rapport à la structure qui vient d'être définie, avoir prévu un convertisseur ana- logique-numérique puis tout un ensemble de circuits numériques). Compte tenu de la dynamique très importante des échos reçus, une compensation de gain, opérée par les circuitsde multiplication, est absolument indispensable et doit s'effectuer de telle sorte que le gain évolue dans le temps selon une forme de courbe inversement proportionnel- le à celle de la courbe d'atténuation des signaux ultrasonores dans les milieux explorés (voir la figure 2 montrant la courbe d'évolution du gain) . Comme la focalisation est un traitement de signal extrêmement précis, les circuits de multiplication doivent être identiques, et devraient donc être eux-mêmes très précis, ce qui n'est pas vraiment réalisé dans la pratique. Par rapport au circuit de la figure 1, le circuit de traite- ment conforme à l'invention (voir les figures 3a et 3b) comprend donc, dans chaque voie i de traitement, un circuit de couplage 10i de la ou des électrodes auxquelles correspond cette voie i à un étage de polarisation commun à tous les transducteursindividuels 2a à 2n de la mosaîque. La mosaïque est réalisée en un matériau électrostrictif ne délivrant un signal que s'il est préalablement polarisé, et l'étage de polarisation des transducteurs composant cette mosaïque est un circuit unique 20 de génération d'une rampe de tension ayant une forme inverse, ou approximativement inverse, de celle de la courbe d'atténuation des signaux ultrasonores dans les milieux explorés. Le champ électrique ainsi appliqué au matériau électrostrictif par l'envoi d'une tension de polarisation unique sur chacune des électrodes est identique à un instant donné en regard de chacun des transducteurs, et l'évolution dans le temps de cette tension délivrée par le circuit 20, d'une façon inversement proportionnelle à la courbe d'atténuation des ultrasons, garantit que la sensibilité de chaque transducteur et donc le gain de chaque voie de traitement croissent de la même façon pour compenser cette atténuation. Le circuit de traitement selon l'invention évite donc l'emploi des circuits de multiplication dont la difficulté de réa- lisation a été rappelée plus haut. Selon le mode de réalisation retenu, le circuit de couplage lOi comprend par exemple un circuit du type RC (voir la figure 3a), dont le condensateur 1li se trouve en série avac la voie de traitement et de façon à éviter que la tension depdarisation ne puisse se superposer au signal de réception au cours de son traitement et dont la résistance 12i est en série avec le circuit 20 de génération de rampe de tension, ou bien un transformateur 13i (voir la figure 3b). Dans l'un nu l'autre des cas, chaque circuit de couplage lOi est inséré entre lasortedi (des) transducter(s)concerné(@)etl'entrée de l'amplificateur 3i de la voie de traitement correspondante. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits,à partir desquels on peut proposer diverses variantes sans pour cela sortir du cadre de l'invention. On peut en particulier prévoir d'autres types de circuits de couplage, pourvu quIs permettent bien l'envoi de la tension de po- larisation sur les électrodes tout en interdisant la transmission de cette tension vers la partie des voies de traitement située en aval de ces circuits de couplage (par un effet de filtrage empêchant le pas- sage de signaux à basse fréquence). On notera par ailleurs que le sulfate de triglycine convient tout particulièrement comme matériau électrostrictif à polarisation non rémanente, mais que d'autres matériaux peuvent être utilisés pour la réalisation de la mosaique, par exemple des matériaux au point de Curie plus faible que celui du sulfate de triglycine et notamment, parmi ceuxci, des mélanges à base de sulfate de triglycine. c. REVENDICATIONS 1. Circuit de traitement des signaux de réception déli- vrés en réponse aux émissions successives des tranducteurs par une mosalque de transducteurs ultrasonores individuels incorporée à un appareil d'exploration de milieux par méthode ultrasonore et réalisée en un matériau électrostrictif à polarisation non rémanente appliquée à chaque transducteur individuel par une électrode correspondante re- liée à un étage de polarisation, caractérisé en ce que, dans ce circuit, les voies de traitement associées chacune à un ou plusieurs tranduc- lû teurs individuels comprennent des moyens de couplage (lOi) des élec- trodes à l'étage de polarisation, destinés à permettre l'envoi d'une tension de polarisation sur chacune des électrodes tout en interdisant la transmission de cette tension vers la partie des voies de traitement qui est située en aval de ces moyens de couplage, et en ce que cet étage de polarisation comprend un circuit unique de génération (20) d'une rampe de tension de forme approximativement inverse de celle de la courbe d'atténuation des signaux ultrasonores dans les milieux ex- plorés. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de couplage comprennent un circuit du type RC, à conden- sateur (11i) en série avec la voie de traitement et à résistance (12i) en série avec le circuit de génération (20) de rampe de tension. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de couplage comprennent un transformateur (13i). 4. Appareil d'exploration de milieux par méthode ultraso- nore comportant, pour l'émission et la réception des signaux ultraso- nores, une mosaïque de transducteurs ultrasonores individuels réalisée en un matériau électrostric tif à polarisation non rémanente appliquée à chaque transducteur individuel par une électrode correspondante re- liée à un étage de polarisation, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de traitement des signaux de réception délivrés par les trans- ducteurs individuels conforme à l'une des revendications 1 à 3.