超音波FMCWシステムによる距離計測

摘要

FMCWレーダは，尖頭値電力を非常に小さく抑えられる特長があり，衝突防止用レーダ，航空機の高度計などに幅広く利用されている．この論文では，FMCWレーダの原理を応用した超音波診断用断層像の構築を想定し，生体組織の距離計測特性について報告する．超音波FMCW距離測定システムでは，周波数変調した連続超音波（FMCW波）を生体内に送受信する．受信部では，生体組織から反射された超音波と送信波を乗算し，ベースバンド信号に復調する．この信号は，深い位置からの反射波ほど高調波電力が増加するという原理を用いて，反射体の位置を測定する．本論文では，まず，超音波FMCWシステムにおける距離測定の原理を数式により解析した．次に，超音波診断装置に用いられているパラメータを適用して，位置分解能を計算した．更に，このアルゴリズムを実験により確認した．実験結果は計算値と一致し，本システムの妥当性を検証することができた．