FR2472753A1

FR2472753A1 - Perfectionnements aux dispositifs de sondage par ultra-sons

Info

Publication number: FR2472753A1
Application number: FR7932097A
Authority: FR
Inventors: Pierre Alais
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1979-12-31
Filing date: 1979-12-31
Publication date: 1981-07-03
Also published as: US4351038A; JPH0140957B2; FR2472753B1; JPS56104269A

Abstract

DISPOSITIF DE SONDAGE ULTRASONORES A TRANSLATION ELECTRONIQUE COMPORTANT NTRANSDUCTEURS ELEMENTAIRES 12 REPARTIS SUIVANT UNE LIGNE. UN GENERATEUR 30 EST ASSOCIE AUX TRANSDUCTEURS PAR UN REGISTRE A DECALAGE A HUIT POSITIONS COMMANDEES PAR DES IMPULSIONS A HUITFOIS LA FREQUENCE DES ULTRA-SONS. UNE MEMOIRE MORTE 37 PERMET DE MEMORISER LA REPARTITION, SUR N TRANSDUCTEURS ELEMENTAIRES SUCCESSIFS, DES PHASES CORRESPONDANT A UNE FOCALISATION A UNE DISTANCE DETERMINEE DE LA LIGNE. DES MOYENS COMMUTATEURS COMPORTANT UN REGISTRE A DECALAGE 35 DANS LEQUEL CIRCULE LA CONFIGURATION STOCKEE EN MEMOIRE 37 ET DES MULTIPLEXEURS ANALOGIQUES 34 PERMETTENT DE RELIER UN GROUPE DE NTRANSDUCTEURS AU GENERATEUR 30, PAR L'INTERMEDIAIRE DU REGISTRE DE DEPHASAGE 15. LES MOYENS COMMUTATEURS COMPRENNENT ENCORE, POUR CHAQUE TRANSDUCTEUR 12, UN AMPLIFICATEUR D'ALIMENTATION 32 A SEUL: AINSI LE MULTIPLEXEUR 34 NE VEHICULE A L'EMISSION QUE DES SIGNAUX DE FAIBLE NIVEAU PROVENANT DE L'UNE DES HUIT VOIES D'UNE LIGNE BUS GENERALE 36 RELIEE AU REGISTRE 15.

Description

- 1 -

Perfectionnements aux dispositifs de sondage par ultra-

sons

La présente invention concerne le sondage ultra-

sonore à translation électronique, permettant d'explorer une pièce ou un organe à analyser, notamment, bien que

non exclusivement, en profondeur, c'est-à-dire en échogra-

phie B. Le brevet FR 74 39014, publié sous le n0 2 292 978, décrit et revendique un dispositif de sondage ultra-sonore à translation électronique comportant N transducteurs élémentaires répartis à intervalles égaux-suivant une ligne de translation et susceptibles de fonctionner à fréquence ultra-sonore f. un générateur (ou récepteur) associé aux transducteurs par des moyens de déphasage, et des moyens

pour mémoriser la répartition sur n transducteurs élémen-

taires successifs (n étant inférieur à N) des phases cor-

respondant à une focalisation à une distance déterminée de la ligne pour la fréquence f. ainsi que des moyens commutateurs destinés à relier un groupe de n transducteurs aux moyens de déphasage et au générateur (ou récepteur) suivant ladite répartition, puis à décaler, à intervalles de temps égaux, le groupe de n transducteurs élémentaires suivant ladite ligne, les moyens de déphasage étant prévus pour donner uniquement des déphasaoes multiples

de 2 u/a (a étant un nombre entier inférieur à n) et les-

dits moyens de mémorisation stockant la répartition des

phases multiples de 2 n/a.

Le dispositif décrit à titre d'exemple dans le

brevet FR 2 292 978 utilise le même nombre n de transduc-

teurs élémentaires successifs pour la réception et pour l'émission, avec la même répartition, correspondant à plusieurs des zones de Fresnel associées à la focalisation à la distance recherchée. Ce même dispositif comporte un échantillonnage de phase utilisant deux phases qui diffèrent l'une de l'autre de s. Mais le brevet envisage aussi la possibilité d'échantillonner la phase de façon plus fine, en utilisant seulement un nombre a d'états de phase supérieur à 2. Mais il est alors nécessaire de

disposer de moyens commutateurs plus complexes et de cir-

-2- cuits d'émission et de réception assurant les déphasages

multiples de 2 u/a.

Le premier certificat d'addition no 76 18640 au

brevet ci-dessus décrit et revendique un dispositif perfec-

tionné comportant des mémoires programmées et des registres présentant un nombre de positions binaires p fois supérieur à celui utilisé dans le dispositif décrit dans le brevet

principal et permettant ainsi d'associer à une configura-

tion ou "lentille" de Fresnel utilisée à l'émission, p - 1 configurations ou "lentilles" de Fresnel utilisées à la réception, ayant des ouvertures et des focales différentes,

la commutation de ces dernières lentilles pouvant s'effec-

tuer assez rapidement pour avoir une focalisation dyna-

mique optimale. Le terme "focalisation dynamique" désigne une modification par bonds de la distance focale au fur et à mesure du retour des échos de façon qu'à chaque instant la configuration de réflexion soit optimale pour recevoir les échos susceptibles de se former à l'emplacement occupé

au même instant par l'impulsion ultra-sonore de retour.

Le dispositif décrit dans le certificat d'addition utilisait, pour des motifs de simplicité, un échantillonnage binaire, donc grossier, de la phase, ce qui conduisait, dans la majeure partie des cas, à constituer la lentille émettrice par un nombre n0 de transducteurs inférieur au nombre n utilisé à la réception, correspondant uniquement à la première zone de Fresnel. Cette solution a l'avantage de réduire les lobes secondaires à un niveau acceptable,

mais en contrepartie l'inconvénient de réduire la résolution.

La présente invention vise à fournir un dispositif de sondage ultrasonore du genre ci-dessus défini répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il autorise un échantillonnage fin de la phase tout en ne mettant en oeuvre que des

moyens simples et économiques; elle vise également à auto-

riser, grâce notamment à cet échantillonnage simple à phase, une focalisation à l'émission comme à la réception

sans lobe secondaire de niveau prohibitif.

Dans ce but, l'invention propose notamment un dispositif du genre cidessus défini dans lequel, les -3- transducteurs étant du type à excitation par impulsions, les moyens de déphasage sont constitués par des organes permettant de fournir, sur des voies différentes, à partir d'une même impulsion d'émetteur, des impulsions retardées de temps T,..., (a 1) T, T étant le retard correspondant à un déphasage de 2 e/a, et les moyens conmutateurs par des moyens pour conîrander des amplificateurs associés chacun à un transducteur à partir de l'impulsion apparue surlavoie appropriée, sélectionnée

par les moyens de mémorisation.

Etant donné que les voies et les moyens de commande des amplificateurs n'ont pas à transmettre l'énergie d'excitation des transducteurs, qui est fournie par les amplificateurs, on peut constituer les moyens de commande des amplificateurs par des multiplexeurs analogiques, qui existent maintenant sous forme de circuits intégrés de coût faible; Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci propose un dispositif du genre cidessus défini dans lequel

les moyens commutateurs comprennent, pour chaque transduc-

teur, un amplificateur d'alimentation et un multiplexeur de commande de l'amplificateur par un signal de faible niveau provenant de l'une des a voies d'une ligne bus générale. Chaque voie reçoit ce signal de l'émetteur par l'intermédiaire de moyens donnant des retards relatifs

multiples de 2 7r/a.

Suivant un autre aspect encore de l'invention, qui intéresse la réception et non plus l'émission, les moyens

commutateurs comprennent un multiplexeur (qui sera géné-

ralement utilisé également à l'émission) associé à chaque transducteur et relié, par une ligne bus commune, à a

voies sur lesquelles sont interposés les moyens de dépha-

sage, à un circuit sommateur des signaux de réception,

chaque multiplexeur comportant une entrée de com-

mande à plusieurs chiffres binaires reliée à un étage respectif d'un registre à décalage associé à une horloge de déplacement de ladite répartition mémorisée le long du registre. Cette disposition permet d'obtenir les avantages déjà réalisés dans le dispositif suivant le certificat -4- d'addition 76 18640 et, de plus, un échantillonnage

fin de phase, favorable à une résolution très élevée.

Pratiquement, une résolution proche du maximum est atteinte en utilisant un échantillonnage de la phase. modulo 2 w/8; elle nécessite une ligne bus à huit voies associées aux multiplexeurs. Les mêmes multiplexeurs véhiculent, dans un sens, les signaux de commande des amplificateurs (commande logique à niveau de 5 Volts par exemple) et, dans l'autre sens, les signaux de réception fournis par les transducteurs et portés à un niveau -convenable par

un amplificateur linéaire.

Suivant un autre aspect encore de l'invention, celle-ci propose un dispositif de sondage ultra-sonore

à translation électronique comportant N transducteurs élé-

mentaires répartis à intervalles égaux suivant une ligne de translation et susceptibles de fonctionner à fréquence ultra-sonore f. un générateur (ou récepteur) associé aux transducteurs par des moyens de déphasage, et des moyens

pour mémoriser la répartition sur n transducteurs élé-

mentaires successifs (n étant inférieur à N) des phases

correspondant à une focalisation à une distance déter-

minée de la ligne pour la fréquence f, ainsi que des moyens commutateurs destinés à relier un groupe de n transducteurs aux moyens de déphasage et au générateur (ou récepteur) suivant ladite répartition, puis à décaler, à intervalles de temps égaux, le groupe de n transducteurs élémentaires suivant ladite ligne. Les moyens de déphasage sont prévus pour donner a déphasages différents et les moyens de mémorisation pour stocker la répartition des

a déphasages entre les n transducteurs. Les moyens commu-

tateurs comprennent, pour chaque transducteur, un ampli-

ficateur d'alimentation et un multiplexeur de commande

de l'amplificateur par un signal de faible niveau prove-

nant de l'une des a voies d'une ligne bus générale, voies

associées chacune à un des moyens de déphasage.

Les a déphasages peuvent être régulièrement éta-

gés; mais dans certains cas il est plus avantageux de prévoir des intervalles différents, par exemple pour -5- tenir compte de la variation de la pente de la courbe représentative de la phase en fonction de la distance au centre du groupe de n transducteurs. Les moyens de déphasage peuvent eux-mêmes être constitués par des organes très divers, tels que déphaseurs, lignes à

retard et, à l'émission, registres à décalage.

Pour assurer une focalisation dynamique, il suffit de commander les multiplexeurs, tant à l'émission que pour les p - 1 périodes successives de réception, par N sorties d'un registre qui transitent des mots de b chiffres binaires sur pN positions, le mot b provoquant, pour une première valeur, la fermeture du multiplexeur

(transducteur non alimenté) et, pour les autres, l'ouver-

ture du multiplexeur avec sélection de l'une des a voies

de la ligne bus.

Un résultat supplémentaire recherché par l'invention dans le cas d'une focalisation dynamique consiste à minimiser l'importance du bruit de commutation engendré lors du changement de distance focale, bruit qui risque d'être supérieur aux échos faibles reçus, et ce sans introduire de perturbation de trame nuisible à la qualité

de l'image.

Dans ce but, l'invention propose un dispositif

qui alterne deux groupes. de zones focales complémen-

taires.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de

la description qui suit de dispositifs qui en consti-

tuent des modes particuliers de réalisation, donnés

à titre d'exemples non limitatifs. La description se

réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un diagramme montrant la répartition selon huit phases, différant de 2 u/8, à réaliser sur des transducteurs répartis suivant une direction Ox pour assurer la focalisation à une distance déterminée y; - la figure 2 montre une disposition possible de N transducteurs élémentaires, permettant de mettre -6- en oeuvre 1 'invention - la figure 3 est un schéma de principe d'un circuit pouvant être associé au réseau de transducteurs de la figure 2 pour mettre en oeuvre l'invention; - la figure 4 montre un mode particulier de réalisation du circuit d'excitation et d'amplification propre à chaque transducteur; - les figures 5a et 5b montrent deux variantes possibles des moyens de déphasage incorporés au circuit de réception, constituant correcteurs de phase;

- les figures 6a et 6b sont des schémas illus-

trant le principe d'une focalisation dynamique en des zones alternées d'une trame à la suivante, dans le cas particulier d'une focalisation dynamique en deux fois trois zones à la réception; - les figures 7a et 7b, similaires aux figures 6a et 6b, illustrent une concentration bifocale à l'émission associée à une focalisation dynamique en deux fois deux

zones à la réception.

Comme il a déjà été indiqué dans le brevet FR 2 292 978, il est possible de réaliser une focalisation à l'émission ou à la réception au droit d'un groupe de n transducteurs répartis suivant une direction Ox, à une distance y du segment de droite sur lequel sont répartis

les n transducteurs élémentaires,en utilisant une réparti-

tion de phase entre les transducteurs qui simule la variation.de déphasage f en fonction de l'abcissex à partir du centre O qui fournit une focalisation au point situé à distance y. Ce déphasage est donné par la formule Or x2 Xy o X est la longueur d'onde des ultra-sons dans le

milieu de propagation.

Une approximation grossière est réalisée en uti-

lisant une répartition de phase à quantification binaire,

comme décrit à titre d'exemple dans le brevet principal.

Mais on peut approcher de façon plus fine la relation ci-dessus en effectuant un échantillonnage à a niveaux, -7- a étant supérieur à 2. A titre d'exemple, la partie haute de la figure 1 montre un échantillonnage à a = 8 niveaux, l'état de phase de chacun des transducteurs étant choisi comme le plus proche modulo 2 TX de la valeur de la phase atteinte par la loi de Fresnel c (x) au niveau de l'axe du transducteur élémentaire considéré. La répartition théorique de la phase étant indiquée en tirets sur la figure 1, la répartition réelle des a phases entre les

transducteurs est celle indiquée par la courbe en escalier.

La répartition indiquée à la figure 1 peut être réalisée en utilisant un système de transducteurs du genre schématisé en figure 2. Ce système comprend N transducteurs 121,... 12i,..., 12 dont on supposera que n sont utilisés à chaque réception. Le système de transducteurs assure une focalisation géométrique,obtenue en disposant les transducteurs élémentaires selon une surface cylindrique dont le centre est à une distance du système choisie en fonction de l'application envisagée, par exemple 10 cm environ pour l'échographie médicale. Le système de la figure 2 comportant un nombre total N de transducteurs élémentaires supérieur à n, par exemple triple de n, permet d'assurer un balayage électronique suivant la

direction x'x en plus d'une focalisation par voie électro-

nique, soit à une distance unique, soit, comme on le verra plus loin, à plusieurs distances successives y3, Y2, y1

pour assurer une focalisation dynamique.

Le circuit électronique montré schématiquement en figure 3, sur lequel est représenté un seul transducteur élémentaire 12i et son circuit amplificateur-récepteur associé 13, est destiné à permettre une approximation de la courbe de Fresnel par emploi de huit niveaux de phase, une réception utilisant n transducteurs élémentaires avec focalisation dynamique à p - 1 distances et une émission mettant en oeuvre un nombre n' de transducteurs

inférieur à n (figure 2).

Pour chacune- des focalisations à réaliser, le circuit de la figure 3 devra provoquer l'excitation de n transducteurs 12i avec une répartition de phase bien

déterminée. Pour réaliser la répartition montrée en par-

8 - tie haute de la figure 1, le circuit appliquera par

exemple le signal d'excitation sans déphasage auxtransduc-

teuis d'ordre 1, 2, 3, 4, 15 et 21; il provoquera un déphasage de 2 u/8 du signal appliqué aux transducteurs d'ordre 5, 6, 16 et 22, et ainsi de suite, comme indiqué

sur les lignes à la partie inférieure de la figure 1.

- Le circuit montré en figure 3 est prévu pour être

associé à un système de N transducteurs 121,..., 12i,...

12, excitables par impulsion. Le circuit d'excitation et d'amplification 13 associé à chaque transducteur 12i comprend un amplificateur non linéaire 32 à seuil capable de délivrer le signal élevé d'émission nécessaire à partir d'une commande logique, bouclé par un amplificateur linéaire protégé 33 véhiculant en retour les signaux de réception et dont la sortie est limitée en amplitude pour interdire toute oscillation propre de la boucle ainsi réalisée. Au circuit 13 de chaque transducteur 12i sont associés des moyens commutateurs qui n'ont plus à transiter que des signaux faibles, typiquement de 5 Volts au plus à l'émission, de l'ordre de 100 mV à la réception. Ils peuvent être réalisés simplement, par exemple à partir d'un multiplexeur analogique 34 à a voies. Dans le cas illustré o a = 8, on peut utiliser des multiplexeurs

en MOS complémentaires ou C-MOS de faible prix, par exem-

ple de type CD 4051, qui ne peuvent véhiculer que des signaux logiques, alors que l'amplitude de l'oscillation

de tension au niveau du transducteur, typiquement céra-

mique, peut dépasser 100 V à l'émission.

Tous les multiplexeurs 34 sont disposés sur une même ligne bus 36 à a voies (huit voies dans le mode de réalisation illustré) et sont commandés par un registre à décalage 35. La commande par le registre doit permettre de relier chaque transducteur à l'une quelconque des huit voies, marquées 0, 1., 7 sur la figure 3, de la ligne bus 36 ou d'isoler ce transducteur. En conséquence, chaque multiplexeur 34 doit être commandé par un mot de quatre bits, trois pour la sélection de la voie, et un pour

isoler le transducteur ou le relier.

-9 - Le registre 35 est en conséquence à quatre voies parallèles. Etant donné le nombre de positions de registre qui sera généralement requis (par exemple 640 si N = 160 et p = 4), on constituera généralement le registre.35 par plusieurs registres élémentaires disposés en cascade. On peut notamment utiliser une série de registres CD 4006

de quatre bits à quatre voies parallèles.

La programmation des p = 4 répartitions à réaliser

et leur circulation dans le registre 35 peuvent s'effec-

tuer par des moyens similaires à ceux décrits dans le certificat d'addition no 2 355 288 et le brevet US

correspondant no 4 117 466 auxquels on pourra se reporter.

Les a = 4 répartitions de phase à réaliser au cours d'une

exploration en profondeur mettant en oeuvre n transduc-

teurs élémentaires successifs sont affichées dans une mémoire morte 37, avantageusement reprogrammable,pouvant contenir p x n mots de quatre bits. Dans le cas o on utilise un réseau de N = 160 transducteurs, on pourra adopter, pour les'lentilles électroniques", une ouverture maximum correspondant à peu près au tiers du réseau, soit

n = 64.

A la mémoire morte 37 est associée une horloge 38 qui transfère en fréquence les mots de quatre bits de la mémoire morte 37 dans le registre 35. Le transfert des quatre bits d'un même mot s'effectue simultanément à réception d'un signal transmis par l'horloge sur quatre

voies 45. L'horloge 38 attaque en même temps l'entrée d'hor-

loge H du registre-35. On voit que, comme déjà décrit dans l'addition 2 355 288, le passage de la configuration correspondant à l'émission (i0 pour le transducteur d'ordre

i) à la première configuration de réception, corres-

pondant au mot il par exemple, s'effectue en réponse à un coup de l'horloge 38 qui actionne tout à la fois la mémoire 37 par 45 et le registre 35. Ainsi, la focalisation dynamique est rendue simple, à condition de pallier les bruits de commutation au niveau des multipléxeurs 34, comme on le verra plus loin. Le passage d'une ligne de tir (Oy sur la figure 2 par exemple) à la ligne de tir suivante, décalée d'une distance correspondant à l'écartement de deux

- 10 -

transducteurs, s'effectue en quatre coups de l'horloge 38.

La partie "émission" du circuit utilise le fait

que l'avance de phase est équivalente à une avance tempo-

relle, un écart de phase de 2 r/8 correspondant à un décalage temporel égal à T/8, T étant la période des ultra- sons émis. Cette partie "émission" comprend une carte 30

comprenant une horloge.comportant une entrée de déclenche-

ment 46 et deux sorties 43 et 44. La sortie 44 est prévue pour fournir un signal de commande destiné à transiter dans un registre 15 à huit positions binaires, associées chacune à l'une des voies 0 à 7 de la ligne bus 36. La carte 30 est prévue pour fournir sur sa sortie 43, en réponse au signal de déclenchement appliqué sur l'entrée 46, une séquence de huit impulsions courtes, de l'ordre de 1 micro-seconde par exemple, à une fréquence égale à huit

fois la fréquence nominale des signaux ultra-sonores.

Ainsi, le signal de commande apparait d'abord sur la voie 7 de la ligne bus 36, puis sur la voie 6 et ainsi de suite jusqu'à la voie 0. Le signal de commande apparait sur la voie 0 avec un retard d'une période ultrasonore

relativement au signal de commande sur la sortie 44.

Les horloges 38 et 30 sont reliées à une carte pilote 39 qui assure le séquencement de l'ensemble du fonctionnement. Cette carte est prévue pour émettre, sur une sortie 41, un signal de commande de l'horloge 38 au début de chaque séquence complète de fonctionnement. Ce signal sera dit de"synchronisation trame". La carte 39 émet par ailleurs, sur une autre sortie 47, un signal, qu'on appellera de "synchronisation ligne" appliqué aux

horloges 38 et 30.

La partie "réception" du circuit de la figure 3 comprend, pour chaque voie de la ligne bus, un amplificateur courant-tension 16 capable de fournir, sur sa sortie 17, un potentiel proportionnel au courant injecté par la voie correspondante, en maintenant à une valeur très faible le potentiel de cette voie. Ce courant injecté par la ligne

reproduit la somme des signaux fournis par les transduc-

teurs reliés à la voie au travers des résistances des

multiplexeurs 34 correspondants.

En aval de chaque amplificateur 17 est placé un

circuit de correction de phase correspondant 18. Les cir-

cuits 18 sont par exemple constitués de conductances combi-

nant des inductances, des résistances et/ou des capacités choisies pour fournir un déphasage allant de - Â/2 à + n/2 (sauf emploi de résistances négatives impliquant des composants actifs). Cette plage de déphasage suffit en effectuant ultérieurement une addition quatre à quatre des sorties 20 des inductances, puis un déphasage supplémentaire de ir(qui revient à une inversion) sur la résultante d'un

des jeux de quatre sorties.

Dans le mode de réalisation illustré en figure 3, on prendra par exemple comme référence Y la conductance 18-0 associée à la voie 0, qu'on constituera par un montage

série d'une self et d'une résistance. Les autres conduc-

tances 18-1 à 18-7 devront alors avoir respectivement les valeurs y exp (j 'f/4), y exp (j Tr/2), y exp (j.3 1/4). Elles seront constituées respectivement par une résistance pure, par une résistance et un condensateur en série et par un condensateur. Les courants apparaissant sur les sorties -0, 20-1, 20-2 et 20-3 sont sommés par un amplificateur 19 qui fournit, sur sa sortie 21, une tension représentative

de la somme, avec correction de phase.

Les conductances 18-4 à 18-7 sont réalisées respectivement comme les inductances 18-0 à 18-3 et les intensités converties par un second amplificateur 19 en un potentiel 22 qui est appliqué à l'entrée "moins" d'un amplificateur différentiel 23, ce qui est équivalent à un déphasage supplémentaire de X en regard du potentiel 21,

appliqué à l'entrée "plus" du même amplificateur 23.

Le signal résultant de la sommation, corrigée en phase, est ainsi obtenu à la sortie 24 de l'amplificateur

différentiel 23.

Ce signal subit ensuite un traitement classique de compression logarithmique, de détection et de correction de gain en profondeur, dans un circuit complexe de type classique 25. Le circuit 25 reçoit, sur une entrée de

commande 48, le signal de synchronisation de ligne prove-

nant du pilote 39. La sortie du circuit 25 est reliée à

- 12 -

un convertisseur analogique-numérique 26 dont la sortie,

par exemple à quatre bits permettant d'avoir une quantifi-

cation à seize niveaux, attaque une mémoire numérique adressable à lecture-écriture 27, de capacité suffisante pour pouvoir stocker une image complète. Cette mémoire 27 est également munie d'une entrée 28 d'adressage par le pilote 39 et d'une entrée d'ordre d'écriture 29. Elle sera généralement constituée à partir de mémoires RAM dont

le cycle de lecture peut être adressé et commandé indépen-

damment du cycle d'écriture. Dans le cas envisagé plus haut de N = 160 transducteurs, la mémoire 24 devra alors avoir une capacité d'au moins 2, 5 x 160 mots de quatre bits et permettra de lire les données mémorisées suivant un standard ligne-trame permettant d'attaquer un moniteur

video classique 31, à balayage de télévision, ou un magné-

toscope permettant l'enregistrement et l'archivage des vues.

La lecture est effectuée en permanence par un circuit 30

comportant un convertisseur numérique-analogique et un cir-

cuit de synchronisation qui reçoit les signaux de synchro-

nisation ligne et trame du pilote 39 sur une entrée 49 et

fournit un signal video composite sur la sortie 50.

Le circuit 13 associé à chaque transistor peut avoir la constitution montrée en figure 4. L'amplificateur à seuil 32 d'émission et l'amplificateur de réception

comportent chacun un seul transistor. Des diodes 51 per-

mettent de limiter l'amplitude de sortie de l'amplificateur 33. Une source de tensions +V et _-V fournit la puissance d'émission nécessaire, qui n'a donc pas à transiter par la résistance 52 (75 n par exemple) du multiplexeur. On voit que l'ensemble répété à chaque multiplexeur est très

simple et peu coûteux.

Le circuit de réception est susceptible de nom-

breuses variantes de réalisation dont plusieurs sont mon-

trées sur les figures 5a et 5b.

Dans le cas de la figure 5a, les huit amplifica-

teurs 16 de la figure 3 sont remplacés par quatre amplifi-

cateurs différentiels 52, ce qui permet de réduire le nombre de conductances à quatre, qui ont respectivement les valeurs y, y exp (j ff/4), y exp (j ff/2) et y (j.3 ir/4)

- 13 -

pour la fréquence nominale d'ultra-sons. Le même montage peut être utilisé en remplaçant les inductances par des lignes à retard, fournissant des retards respectifs de 3 T/8, 2 T/8, T/8 et 0. L'emploi de lignes à retard peut être avantageux lorsqu'on utilise des transducteurs

très amortis car leurs caractéristiques sont bien adap-

tées à la focalisation de Fresnel à l'émission et à la réception de signaux brefs à large bande comme peuvent en

délivrer de tels transducteurs.

Enfin, la figure 5b utilise, en aval des amplifi-

cateurs courant-tension 16, des lignes à retard 53-0 à 53-7 qui fournissent des retards de 7 T/8, 6 T/8,... T/8 et 0 à la fréquence ultrasonore nominale. Comme le montage de la figure 5a, celui de la figure 5b permet de supprimer

les amplificateurs courant-tension 19 de la figure 3.

Comme on l'a indiqué plus haut, il est souhaitable d'écarter les effets des bruits de commutation. Ce résultat peut être atteint par mise en oeuvre d'un procédé dont le principe sera expliqué en faisant référence aux figures

6a et 6b.

La figure 6a montre l'allure de la focalisation obtenue à l'émission avec n' transducteurs (ligne j0) et de focalisations aux distances v3, Y2 et y1 obtenues au cours des trois phases de réception avec n transducteurs et des répartitions de phase différentes. On peut découper

la zone d'observation en zones de profondeur finie Pl.

P2# P3 contenant respectivement les pseudo-foyers à dis-

tances Y1, Y2 et y3, intercalées avec d'autres zones Pt ipP'2 et Pl 3 Par un choix convenable des répartitions de phase des transducteurs, on peut obtenir à l'émission une focalisation à distance y'0 et à la réception à des distances y', Y'2 et y'3 telle que les foyers soient respectivement dans les zones P'1, P'2 et P' Pour faire disparaître les bruits decommutation lorsqu'on utilise la première configuration (Figure 6a), il suffit d'inhiber l'écriture pendant les intervalles de temps qui correspondent aux retours d'échos à partir des zones de réception P'1 et P'2, intervalles dans lesquels se placent les instants de commutation t12 et

- 14 -

t2-3. A condition de prévoir un second jeu de quatre confi-

gurations (ou, plus généralement, de p configurations) et de l'utiliser alternativement avec le premier, chacun au cours d'une trame complète, on pourra, au cours d'une trame sur deux, inhiber l'écriture pendant les intervalles de temps qui correspondent aux retours d'échos depuis les zones P2 et P3e intervalles dans lesquels se placent les instants de commutation t12et t' Pour avoir une image complète en deux trames sans juxtaposition, on inhibera en fait sur les zones P'1, P'2 et P'3 au cours d'une trame, sur les zones P1. P2 et P3 au cours de la suivante. Ainsi, la mémoire 27 se trouve en permanence totalement écrite et sa lecture fournit une image parfaitement continue o les six zones seraccordent sans effet discernable à l'oeil, ce avec une focalisation et une résolution optimale à

toute profondeur.

Les figures 7a et 7b montrent une variante de réalisation de focalisation dynamique avec suppression des bruits de commutation. Cette variante utilise une émission avec double focalisation, mais uniquement deux zones de réception, P1 et P2 sur une trame, P'1 et P'2 sur la suivante. Là encore, l'image complète est reconstituée en deux trames. Mais, de plus, on assure une focalisation effective non seulement à la réception, mais aussi à

l'émission.

Le fonctionnement du dispositif ressortant de la

description qui précède et étant d'ailleurs similaire à

celui du dispositif suivant le certificat d'addition

2 355 288 ne sera que sommairement décrit.

On supposera tout d'abord que le dispositif est prévu pour assurer, à l'émission, une pseudo-focalisation à une distance de l'ordre de 10 cm, en mettant en oeuvre un nombre n' < 64 de transducteurs 12i et, à la réception, une focalisation dynamique à trois distances successives

en mettant en oeuvre chaque fois soixante-quatre trans-

ducteurs, les distances de focalisation étant les mêmes à chaque trame. En d'autres termes, on décrira tout d'abord un fonctionnement n'utilisant pas le système d'élimination

des bruits de commutation schématisé en figures 6 et 7.

- 15 -

Initialement, les quatre configurations de phase correspondant, la première à l'émission, les autres aux trois distances y1, Y2 et y3, sont stockées dans la mémoire morte 37. La carte pilote 39 doit tout d'abord commander l'horloge 38 de façon à charger dans le registre une fraction des quatre configurations de focalisation

suffisante pour que le premier tir soit-suffisamment précis.

Dans la pratique, on chargera la moitié des "lentilles" électroniques de réception, donc quatre fois trente-deux mots de quatre bits. Le pilote provoque donc l'émission,

par l'horloge 38, de quatre fois multipliées par trente-

deux = cent vingt-huit coups, en réponse à une sollicitation

fournie sur la sortie 41 (synchronisation trame).

La première ligne de tir se trouve alors placée face aux transducteurs 121î En réponse à un signal de synchronisation ligne émis sur sa sortie 47 par la carte pilote 39, l'horloge fournit un signal de commande sur sa sortie 44 et un train de huit impulsions à fréquence égale à huit fois la fréquence nominale des ultra-sons, de l'ordre de 4 MHz en général, sur la sortie 43. Le signal de commande circule ainsi dans le registre 15. Il apparait, à intervalles

T/8, successivement sur les voies 7 à 0.

Les multiplexeurs 34 étant alors reliés à des positions du registre 35 contiennent la configuration d'émission, les n' transducteurs servant à l'émission

sont reliés par les multiplexeurs 34 aux lignes 0 à 7 cor-

respondant à la configuration d'émission.

L'horloge 38, toujours commandée par une impulsion provenant de la carte pilote 39, envoie ensuite une impulsion d'avance. Les multiplexeurs 34 vont cette fois relier la moitié des soixante-auatre transducteurs normalënoent utilisés

aux voies 0 à 7 suivant une configuration correspondant à la focalisa-

tion de réception à distance y1. A réception d'une impulsion suppléoen-

taire du pilote 39, il y aura réoeption avec focalisation aux distances Y2 et y3. Les horloges 38 et 30 peuvent d'ailleurs être prévues pour assurer la séquence complète de fonctionnement le long d'une ligne de tir déterminée à réception d'une seule impulsion de synchronisation trame provenant de la

- 16 -

sortie 47.

Les signaux de réception, traités comme il a déjà été indiqué, sont stockés dans la mémoire 27, la synchronisation étant assurée par le circuit 25 qui reçoit également les impulsions de synchronisation ligne. L'ins- cription s'effectue sous le moniteur de télévision 31 sous forme de points brillants figurant les échos sur une

ligne de balayage, la profondeur de l'écho étant repré-

sentée par la distance à partir de l'origine du balayage.

Le signal de synchronisation de ligne suivant décale d'une unité les transducteurs qui vont être reliés par les multiplexeurs à la configuration d'émission. La ligne de tir se trouve alors placée face aux transducteurs

122. La séquence définie ci-dessus se reproduit.

Le balayage se termine lorsqu'il ne reste plus

dans le registre 35 que la moitié des "lentilles électro-

niques" de réception. L'image est alors représentée sur

une trame complète du moniteur de télévision 31.

Il n'est pas nécessaire de décrire ici les modi-

fications du fonctionnement provoquées par l'emploi d'un système d'élimination des bruits de commutation. Dans la pratique, les modifications nécessaires se limitent

à l'adjonction d'une seconde mémoire morte 37 en paral-

lèle avec la première, le contenu des deux mémoires

étant alternativement chargé dans le registre 35.

- 17 -

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de sondage ultra-sonore à transla-

tion électronique comportant N transducteurs élémentaires

répartis à intervalles égaux suivant une ligne de transla-

tion et susceptibles de fonctionner à fréquence ultra-sonore f, un générateur (ou récepteur) associé aux transducteurs par des moyens de déphasage, et des moyens pour mémoriser la répartition sur n transducteurs élémentaires successifs (n étant inférieur à N) des phases correspondant à une focalisation à une distance déterminée de la ligne pour la fréquence f. ainsi que des moyens commutateurs destinés

à relier un groupe de n transducteurs aux moyens de dépha-

sage et au générateur (ou récepteur) suivant ladite répar-

tition, puis à décaler, à intervalles de temps égaux, le groupe de n transducteurs élémentaires suivant ladite ligne, les moyens de déphasage étant prévus pour donner uniquement des déphasages multiples de 2 r/a (a étant un nombre entier inférieur à n) et lesdits moyens de mémorisation stockant la répartition des phases multiples de 2 r/a, caractérisé en ce que les transducteurs étant du type à excitation par impulsions, les moyens de déphasage sont constitués par

des organes permettant de fournir, sur des voies différen-

tes, à partir d'une même impulsion du générateur, des impul-

sions retardées de temps t,..., (a - 1) T, T étant le retard correspondant à un déphasage de 2 r/a, et les moyens

commutateurs par des moyens pour commander des amplifica-

teurs associés chacun à un transducteur à partir de l'im-

pulsion apparue sur la voie appropriée, sélectionnée par

les moyens de mémorisation.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens commutateurs comprennent

un multiplexeur analogique par transducteur.

3. Dispositif de sondage ultra-sonore à transla-

tion électronique comportant N transducteurs élémentaires

répartis à intervalles égaux suivant une ligne de transla-

tion et susceptibles de fonctionner à fréquence ultra-

sonore f. un générateur (ou récepteur) associé aux trans-

ducteurs par des moyens de déphasage, et des moyens pour mémoriser la répartition sur n transducteurs élémentaires

- 18 -

successifs (n étant inférieur à N) des phases correspon-

dant à une focalisation à une distance déterminée de la

ligne pour la fréquence f. ainsi que des moyens commuta-

teurs destinés à relier un groupe de n transducteurs aux moyens de déphasage et au générateur (ou récepteur) suivant ladite répartition, puis à décaler, à intervalles de temps égaux, le groupe de n transducteurs élémentaires suivant ladite ligne, les moyens de déphasage étant prévus pour donner uniquement des déphasages multiples de 2 X/a (a étant un nombre entier inférieur à n) et lesdits moyens

de mémorisation stockant la répartition des phases multi-

ples de 2r/a, caractérisé en ce que les moyens commutateurs comprennent, pour chaque transducteur, un amplificateur

d'alimentation et un multiplexeur de commande de l'ampli-

ficateur par un signal de faible niveau provenant de l'une

des a voies d'une ligne bus générale.

4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque multiplexeur est relié, par les a voies sur lesquelles sont interposés les moyens de déphasage à la réception, à un circuit sommateur des signaux de réception,chaque multiplexeur comportant une entrée de commande à plusieurs chiffres binaires reliée à un étage respectif d'un registre à décalage associé à une horloge de déplacement de ladite répartition mémorisée

le long du registre.

5. Dispositif suivant la revendication 4,

caractérisé en ce que les moyens de déphasage à la récep-

tion sont constitués par deux jeux de a/2 conductances, chaque jeu comportant a/2 conductances fournissant une variation pas à pas du déphasage à intervalles de 2 u/a, chacune des inductances étant associée à une voie, le circuit sommateur comprenant deux amplificateurs attaqués chacun par les quatre inductances d'un même jeu et un amplificateur différentiel qui reçoit les sorties des deux

amplificateurs sommateurs (19).

6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les amplificateurs-sommateurs (19)

sont du type courant-tension.

7. Dispositif suivant la revendication 4,

- 19 -

caractérisé en ce que les moyens de déphasage à la récep-

tion sont constitués par a/2 conductances fournissant des déphasages à intervalles de 2- /a-, chaque conductance

étant associée à deux voies par un amplificateur diffé-

rentiel courant-tension (52).

8. Dispositif de sondage ultra-sonore à transla-

tion électronique comportant N transducteurs élémentaires

répartis à intervalles égaux suivant une ligne de transla-

tion et susceptibles de fonctionner à fréquence ultra-

sonore f. un générateur (ou récepteur) associé aux trans-

ducteurs par des moyens de déphasage, et des moyens pour mémoriser la répartition sur n transducteurs élémentaires successifs (n étant inférieur à N) des phases correspondant à une focalisation à une distance déterminée de la ligne pour la fréquence f. ainsi que des moyens commutateurs destinés à relier un groupe de n transducteurs aux moyens de déphasage et au générateur (ou récepteur) suivant ladite répartition, puis à décaler, à intervalles de temps égaux, le groupe de n transducteurs élémentaires suivant ladite ligne, les moyens de déphasage étant prévus pour

fournir a déphasages différents et lesdits moyens de mémo-

risation stockant la répartition des a déphasages entre les

n transducteurs, caractérisé en ce que les moyens commuta-

teurs comprennent, pour chaque transducteur, un amplifica-

teur d'alimentation et un multiplexeur de commande de l'amplificateur par un signal de faible niveau provenant

de l'une des a voies d'une ligne bus générale.

9. Dispositif suivant l'une quelconque des

revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les moyens de

mémorisation sont prévus pour réaliser une focalisation à

une première distance lors de l'émission et p-1 focalisa-

tions successives à la réception.

10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de mémorisation comportent un registre à décalage à pN positions, chaque position étant susceptible de contenir un mot ayant un nombre de chiffres binaires suffisant pour commander le multiplexeur

analogique associé de façon que ce dernier isole le trans-

ducteur correspondant ou le registre à l'une déterminée

- 20 -

des a voies.

11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de mémorisation comportent au moins une mémoire morte à pn positions ayant chacune un nombre de chiffres binaires correspondant à celui du registre à décalage, ladite mémoire étant prévue pour mémoriser, dans chaque position, celle des a.phases avec laquelle le transducteur correspondant doit être relié à

l'émetteur ou au récepteur.