DE102022113015A1

DE102022113015A1 - Method for signal transmission between an ultrasonic transducer and ultrasonic electronics and associated arrangement

Info

Publication number: DE102022113015A1
Application number: DE102022113015.0A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Funke
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2023-11-30
Anticipated expiration: 2042-05-25
Also published as: DE102022113015B4

Abstract

Bei einem Verfahren zur Signalübertragung zwischen einem Ultraschallwandler und einer Ultraschallelektronik erfolgt die Signalübertragung über eine Kabelverbindung, die wenigstens ein Aderpaar und eine Schirmung für das Aderpaar aufweist. Die Sendesignale werden dabei unsymmetrisch über beide Adern des Aderpaars mit der Schirmung als Rückleiter und die Empfangssignale symmetrisch über beide Adern des Aderpaars übertragen. Alternativ kann auch eine Kabelverbindung mit getrennten Aderpaaren für die Sende- und die Empfangssignale genutzt werden. Das vorgeschlagene Verfahren und die zugehörige Anordnung ermöglichen die Nutzung von Kabeltypen, die eine geringere Empfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchungen und höhere Flexibilität aufweisen als Koaxialkabel bei verringerter Empfindlichkeit gegen externe Störfelder- und -wellen bei der Übertragung der Empfangssignale.

In a method for signal transmission between an ultrasonic transducer and ultrasonic electronics, the signal is transmitted via a cable connection that has at least one pair of wires and a shield for the pair of wires. The transmission signals are transmitted asymmetrically over both wires of the wire pair with the shielding as a return conductor and the received signals are transmitted symmetrically over both wires of the wire pair. Alternatively, a cable connection with separate wire pairs can be used for the send and receive signals. The proposed method and the associated arrangement enable the use of cable types that have a lower sensitivity to mechanical stress and higher flexibility than coaxial cables with reduced sensitivity to external interference fields and waves when transmitting the received signals.

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalübertragung zwischen einem Ultraschallwandler und einer Ultraschallelektronik, in der Sendesignale für den Ultraschallwandler erzeugt und Empfangssignale vom Ultraschallwandler aufgezeichnet und/oder verarbeitet werden. Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung mit wenigstens einem Ultraschallwandler und wenigstens einer Ultraschallelektronik, die das Verfahren zur Signalübertragung einsetzt.The present invention relates to a method for signal transmission between an ultrasonic transducer and ultrasonic electronics, in which transmission signals are generated for the ultrasonic transducer and received signals are recorded and/or processed by the ultrasonic transducer. The invention also relates to an arrangement with at least one ultrasonic transducer and at least one ultrasonic electronic system that uses the method for signal transmission.

Ultraschallwandler wandeln elektrische Energie in akustische Energie und umgekehrt. In technischen und medizinischen Anwendungen werden damit gerichtet Schallwellen erzeugt (Senden) und nach Interaktion mit dem durchschallten Medium wieder in elektrische Signale gewandelt (Empfangen) und aufgezeichnet. Die aufgezeichneten Signale werden dann mit unterschiedlichen Methoden ausgewertet. Auf diesem Prinzip beruht beispielsweise die Ultraschallprüfung in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung (ZfP) sowie die moderne Sonographie zur medizinischen Diagnostik.Ultrasonic transducers convert electrical energy into acoustic energy and vice versa. In technical and medical applications, directed sound waves are generated (transmission) and, after interaction with the medium through which the sound is transmitted, converted back into electrical signals (reception) and recorded. The recorded signals are then evaluated using different methods. Ultrasonic testing in non-destructive materials testing (NDT) and modern sonography for medical diagnostics are based on this principle.

Aufgrund von Schallschwächung sowie geringer Wirkungsgrade der Wandlung sind die Empfangssignale mehrere Zehnerpotenzen kleiner als die Sendesignale. Die Schallerzeugung findet bei den für die Ultraschallwandlung üblichen Piezowandlern oder elektromagnetischen Wandlern (EMAT) mit Sendesignalen von 50 bis 1000 V durch einen elektrischen Sender statt, empfangen werden hingegen nur Signale im Bereich von µV bis etwa 1 V.Due to sound attenuation and low conversion efficiencies, the received signals are several orders of magnitude smaller than the transmitted signals. In the piezo transducers or electromagnetic transducers (EMAT) that are common for ultrasonic conversion, sound is generated by an electrical transmitter with transmission signals of 50 to 1000 V, but only signals in the range from µV to around 1 V are received.

Ultraschallelektronik und Ultraschallwandler sind in der Regel räumlich getrennt und durch Kabel verbunden. In der Ultraschallelektronik werden die Sendesignale erzeugt und die Empfangssignale aufgezeichnet und/oder verarbeitet. Aufgrund der unterschiedlichen Signaleigenschaften von Sende- und Empfangssignalen werden je nach Anwendung hohe Anforderungen an die Kabelverbindung zwischen Ultraschallelektronik und Ultraschallwandler gestellt. So erfolgt die Übertragung der Sendesignale zum Ultraschallwandler mit hohen Spannungen, hohen Strömen und schnellen Anstiegszeiten (< 10 ns bei Schallfrequenzen im MHz-Bereich), während die Übertragung der Empfangssignale vom Wandler zur Elektronik bei geringen Signalamplituden und damit hoher notwendiger Störfestigkeit gegen leitungs- und feldgekoppelte Störungen erfolgt. Die Kabelverbindung muss häufig auch hohe mechanische Anforderungen erfüllen, insbesondere hinsichtlich des Kabeldurchmessers und der Robustheit gegen Beanspruchung wie Biegung, Torsion oder durch Chemikalien.Ultrasonic electronics and ultrasonic transducers are usually spatially separated and connected by cables. In ultrasonic electronics, the transmitted signals are generated and the received signals are recorded and/or processed. Due to the different signal properties of transmit and receive signals, high demands are placed on the cable connection between ultrasonic electronics and ultrasonic transducer depending on the application. The transmission of the transmission signals to the ultrasonic transducer takes place with high voltages, high currents and fast rise times (< 10 ns at sound frequencies in the MHz range), while the transmission of the reception signals from the transducer to the electronics takes place with low signal amplitudes and thus a high level of necessary immunity to line and noise interference field-coupled disturbances occur. The cable connection often also has to meet high mechanical requirements, especially with regard to the cable diameter and robustness against stress such as bending, torsion or chemicals.

Die mechanischen Anforderungen werden maßgeblich durch die jeweilige Anwendung bestimmt. So sind die Kabel in automatisierten Ultraschall-Prüfanlagen der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung permanenten Bewegungen ausgesetzt, weisen häufig Längen bis etwa 20 Meter auf und befinden sich allgemein in harscher Umgebung mit elektrischen Störquellen, beispielsweise getaktet angesteuerten Stellmotoren. In medizinischen Anwendungen hingegen stehen die Handhabbarkeit und die Dicke der Kabel im Vordergrund.The mechanical requirements are largely determined by the respective application. The cables in automated ultrasonic testing systems for non-destructive material testing are exposed to permanent movements, are often long up to around 20 meters and are generally in harsh environments with sources of electrical interference, for example clocked servomotors. In medical applications, however, the focus is on the manageability and thickness of the cables.

Stand der TechnikState of the art

Bei den meisten Anwendungen des Standes der Technik erfolgt derzeit die Verbindung zwischen der Ultraschallelektronik und den Ultraschallwandlern über Koaxialkabel. 1 zeigt hierzu beispielhaft eine schematische Darstellung des Ultraschallwandlers 1 eines Piezo-Einschwinger-Prüfkopfes an einer Ultraschallelektronik 2, verbunden über ein Koaxialkabel 3. Der Außenleiter des Koaxialkabels 3 dient dabei als Rückleiter und gleichzeitig als Schirm für den Innenleiter. Sendesignal 4 und Empfangssignal 5 werden jeweils über den Innenleiter des Koaxialkabels 3 übertragen. Die Ultraschallelektronik 2 weist hierzu eine Einrichtung 6 zur Trennung von Sendesignal und Empfangssignal auf, die über unterschiedliche Schaltungsteile (TX: Sender, RX: Empfänger) geführt werden.In most prior art applications, the connection between the ultrasonic electronics and the ultrasonic transducers is currently carried out via coaxial cable. 1 shows an example of a schematic representation of the ultrasonic transducer 1 of a piezo single-oscillator test head on an ultrasonic electronics 2, connected via a coaxial cable 3. The outer conductor of the coaxial cable 3 serves as a return conductor and at the same time as a shield for the inner conductor. Transmission signal 4 and reception signal 5 are each transmitted via the inner conductor of coaxial cable 3. For this purpose, the ultrasonic electronics 2 has a device 6 for separating the transmission signal and reception signal, which are routed via different circuit parts (TX: transmitter, RX: receiver).

Die Nutzung von Koaxialkabeln für Sende- und Empfangssignal hat allerdings zahlreiche Nachteile. So ist der Innenleiter nur durch die Schirmdämpfung des Außenleiters vor Störfeldern und -wellen geschützt. Der Außenleiter trägt gleichzeitig den Strom des empfindlichen Messsignals und eingekoppelte Störströme zur Ableitung und muss für die Ableitung von Störungen in der Regel beidseitig mit dem Gehäuse des Ultraschallgeräts mit der Ultraschallelektronik und dem Prüfkopfgehäuse mit dem Ultraschallwandler verbunden werden, wobei Ausgleichsströme fließen können. Weiterhin sind Koaxialkabel je nach Dielektrikum empfindlich für mechanische Belastung wie Biegung und Torsion. Bewegungen können dabei Kapazitätsänderungen und damit auch Störsignale verursachen.However, the use of coaxial cables for transmitting and receiving signals has numerous disadvantages. The inner conductor is only protected from interference fields and waves by the shielding attenuation of the outer conductor. The outer conductor simultaneously carries the current of the sensitive measurement signal and coupled interference currents for dissipation and, in order to dissipate interference, must generally be connected on both sides to the housing of the ultrasonic device with the ultrasonic electronics and the test head housing to the ultrasonic transducer, whereby compensating currents can flow. Furthermore, depending on the dielectric, coaxial cables are sensitive to mechanical stress such as bending and torsion. Movements can cause changes in capacity and thus also interference signals.

Einige dieser Nachteile lassen sich durch die Verwendung von Triaxial-Kabeln beheben, bei denen ein zweiter äußerer Schirm die Schirmung übernimmt und der innere Schirm nur als Rückleiter für das Signal dient. Durch den dadurch erhöhten Durchmesser wird das Kabel jedoch empfindlicher für mechanische Belastung wie Biegung und Torsion, insbesondere für die Verwendung in Prüfanlagen mit Verfahrwegen in Schleppketten oder an Roboterarmen.Some of these disadvantages can be overcome by using triaxial cables, in which a second outer shield provides the shielding and the inner shield only serves as a return conductor for the signal. However, the resulting increased diameter makes the cable more sensitive to mechanical stress such as bending and torsion, especially for use in testing systems with travel paths in drag chains or on robot arms.

Aus der US 6 277 077 B1 ist ein medizinischer Katheter mit einem Ultraschallwandler bekannt, bei dem die Sende- und Empfangssignale über ein verdrilltes Aderpaar symmetrisch zwischen Ultraschallwandler und Ultraschallelektronik übertragen werden. Auch die US 2014/0269206 A1 beschreibt eine Anordnung aus Ultraschallwandler und Ultraschallelektronik, bei der die Signalübertragung sowohl des Sende- als auch des Empfangssignals symmetrisch über ein verdrilltes Aderpaar erfolgt. Das Aderpaar ist dabei aber jeweils nicht vor Störfeldern und -wellen geschützt. Die symmetrische Einspeisung der Sendesignale erfordert zudem einen komplexeren Hochspannungssender als bei der oben beschriebenen Übertragung über ein Koaxialkabel.From the US 6,277,077 B1 A medical catheter with an ultrasound transducer is known, in which the transmit and receive signals are transmitted symmetrically between the ultrasound transducer and the ultrasound electronics via a twisted pair of wires. Also the US 2014/0269206 A1 describes an arrangement of ultrasonic transducers and ultrasonic electronics in which the signal transmission of both the transmit and receive signals takes place symmetrically via a twisted pair of wires. However, the pair of wires is not protected from interference fields and waves. The symmetrical feeding of the transmission signals also requires a more complex high-voltage transmitter than with the transmission via a coaxial cable described above.

Die US 7 791 254 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Signalübertragung zwischen einem Ultraschallwandler und einer Ultraschallelektronik, bei denen die Übertragung der Sendesignale und der Empfangssignale auf unterschiedlichen Leitungen eines Kabelbündels erfolgt. Die Empfangssignale werden symmetrisch über ein Aderpaar übertragen, während für die Übertragung des Sendesignals eine Koaxialleitung genutzt wird. Für die Übertragung der Empfangssignale wird zusätzlich ein Vorverstärker im Prüfkopf eingesetzt, der die Empfangssignale des Ultraschallwandlers verstärkt und dann symmetrisch überträgt.The US 7,791,254 B1 describes a method and an arrangement for signal transmission between an ultrasonic transducer and ultrasonic electronics, in which the transmission signals and the reception signals are transmitted on different lines of a cable bundle. The received signals are transmitted symmetrically over a pair of wires, while a coaxial line is used to transmit the transmitted signal. To transmit the received signals, a preamplifier is also used in the test head, which amplifies the received signals from the ultrasonic transducer and then transmits them symmetrically.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Signalübertragung zwischen einem Ultraschallwandler und einer Ultraschallelektronik sowie eine zugehörige Anordnung anzugeben, bei denen die Kabelverbindung zwischen Ultraschallwandler und Ultraschallelektronik eine gegenüber Koaxialkabeln geringere Empfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchungen aufweist und dennoch eine Übertragung der Empfangssignale mit hoher Störfestigkeit erreicht wird.The object of the present invention is to provide a method for signal transmission between an ultrasonic transducer and ultrasonic electronics as well as an associated arrangement in which the cable connection between the ultrasonic transducer and ultrasonic electronics has a lower sensitivity to mechanical stress than coaxial cables and yet transmits the received signals with high interference immunity is achieved.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Anordnung gemäß den Patentansprüchen 1, 2, 11 und 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der Anordnung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.The task is solved with the method and the arrangement according to claims 1, 2, 11 and 12. Advantageous embodiments of the method and the arrangement are the subject of the dependent patent claims or can be found in the following description and the exemplary embodiments.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren erfolgt die Signalübertragung über eine Kabelverbindung, die wenigstens ein symmetrisches Aderpaar und eine Schirmung für das Aderpaar aufweist. Die Sendesignale werden dabei unsymmetrisch über beide Adern des Aderpaars übertragen, wobei die Schirmung als Rückleiter dient. Die Empfangssignale werden hingegen symmetrisch über beide Adern des Aderpaars übertragen. In einer alternativen Ausgestaltung weist die Kabelverbindung wenigstens zwei Aderpaare und eine Schirmung für die Aderpaare auf. In dieser Alternative werden die Sendesignale unsymmetrisch über beide Adern eines der beiden Aderpaare mit der Schirmung als Rückleiter und die Empfangssignale symmetrisch über beide Adern des anderen Aderpaars übertragen. Unter einer symmetrischen Übertragung wird dabei verstanden, dass der über eine Ader des Aderpaars übertragene Anteil des Empfangssignals eine entgegengesetzte Polarität wie der über die andere Ader des Aderpaars übertragene Anteil (gleicher Amplitude) des Empfangssignals aufweist (differentielle Übertragung). Bei der unsymmetrischen Übertragung im Falle der Sendesignale weisen beide über das Aderpaar übertragene Signalanteile jeweils die gleiche Polarität auf. Bei symmetrischer Übertragung wirken sich induktiv und kapazitiv eingekoppelte Störungen auf beide Adern gleich aus. Durch Differenzbildung beider Signalanteile auf der Empfängerseite können die Störsignale dann eliminiert werden. Die beiden Adern des jeweiligen Aderpaars sind symmetrisch ausgebildet, haben also identische elektrische Eigenschaften. Zusätzlich können die Adern gegeneinander verdrillt sein.In the proposed method, the signal is transmitted via a cable connection that has at least one symmetrical pair of wires and a shield for the pair of wires. The transmission signals are transmitted asymmetrically over both wires of the wire pair, with the shielding serving as a return conductor. The received signals, on the other hand, are transmitted symmetrically over both wires of the wire pair. In an alternative embodiment, the cable connection has at least two pairs of wires and a shield for the pairs of wires. In this alternative, the transmit signals are transmitted asymmetrically over both wires of one of the two pairs of wires with the shielding as a return conductor and the received signals are transmitted symmetrically over both wires of the other pair of wires. Symmetrical transmission means that the portion of the received signal transmitted via one wire of the wire pair has an opposite polarity to the portion (of the same amplitude) of the received signal transmitted via the other wire of the wire pair (differential transmission). In the case of asymmetrical transmission in the case of broadcast signals, both signal components transmitted via the pair of wires have the same polarity. With symmetrical transmission, inductive and capacitive interferences have the same effect on both wires. The interference signals can then be eliminated by forming the difference between the two signal components on the receiver side. The two wires of the respective pair of wires are symmetrical and therefore have identical electrical properties. In addition, the wires can be twisted against each other.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine Anbindung über geschirmte Leitungen mit einem oder mehreren Aderpaaren genutzt, wobei die Übertragung von Sende- und Empfangssignalen in verschiedenen Modi stattfindet. Die Empfangssignale werden symmetrisch übertragen, die Sendesignale hingegen parallel unsymmetrisch, wobei der Schirm als Rückleiter dient. Dabei können Sende- und Empfangssignale über das gleiche Aderpaar laufen oder auch über getrennte Aderpaare. Die Aderpaare können dabei einzeln verdrillt (Twisted-Pair) sein oder auch in anderer Konfiguration im Kabel vorliegen, etwa in Sternviererverseilung. Das Verfahren kann auch mit mehrelementigen Wandlern (Ultraschallwandler-Array) verwendet werden, wobei dann entsprechend viele Aderpaare in einem Kabel oder auch mehrere Kabel mit entsprechenden Aderpaaren eingesetzt werden.The proposed method uses a connection via shielded cables with one or more pairs of wires, with the transmission of send and receive signals taking place in different modes. The received signals are transmitted symmetrically, while the transmitted signals are transmitted parallel and asymmetrically, with the shield serving as a return conductor. Transmit and receive signals can run over the same pair of wires or over separate pairs of wires. The pairs of wires can be individually twisted (twisted pair) or in a different configuration in the cable, such as star-quad twisting. The method can also be used with multi-element transducers (ultrasonic transducer array), in which case a corresponding number of wire pairs are used in one cable or several cables with corresponding wire pairs.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der zugehörigen Anordnung wird gegenüber Koaxialleitungen eine verringerte Empfindlichkeit gegen externe Störfelder und -wellen durch die symmetrische Signalübertragung der Empfangssignale zusätzlich zur Schirmung erreicht. Durch Nutzung eines oder mehrerer geschirmter Aderpaare anstelle einer Koaxialleitung wird auch eine verringerte Empfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchungen erzielt, da derartige Kabel besser für hochflexible Anwendungen wie Schleppketten und Roboterarm geeignet sind. Anders als Koaxialkabel verfügen mehradrige geschirmte Kabel in der Regel nicht über ein massives Dielektrikum, welches empfindlich gegen mechanische Beanspruchung sein kann und den Kabeldurchmesser erhöht. Die einzelnen Adern sind vielmehr lediglich über eine dünne Ummantelung voneinander isoliert. Durch Ausnutzung der symmetrischen Signalübertragung für die Empfangssignale und der unsymmetrischen Übertragung für die Sendesignale auf geschirmten Aderpaaren werden vorteilhaft unterschiedliche Wellenwiderstände in Sende- und in Empfangsrichtung erhalten. Typische Leitungsimpedanzen für symmetrische Signale auf Aderpaaren liegen im Bereich von etwa 80 bis 120 Ω. Bei direktem Anschluss an das Aderpaar wird der Ultraschallwandler auf diese Weise weniger elektrisch belastet als durch Koaxialleitungen mit 50 bis 75 Ω. In Senderichtung hingegen werden die Adern parallelgeschaltet und unsymmetrisch gegen den Schirm, der dabei als Rückleiter dient, betrieben. Die sich für diesen Modus ergebende Leitungsimpedanz beträgt zumeist weniger als die Hälfte der symmetrischen Impedanz, typisch 30 bis 50 Ω, so dass in Senderichtung mehr Leistung bei gleicher Spannung übertragbar ist. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren und der zugehörigen Anordnung besteht für die Empfangssignale zusätzlich auch die Möglichkeit der Impedanzanpassung und Verstärkung auf Seite des Ultraschallwandlers.With the proposed method and the associated arrangement, reduced sensitivity to external interference fields and waves is achieved compared to coaxial lines through the symmetrical signal transmission of the received signals in addition to shielding. By using one or more shielded wire pairs instead of a coaxial cable, reduced sensitivity to mechanical stress is also achieved, as such cables are better suited for highly flexible applications such as drag chains and robot arms. Unlike coaxial cables, multi-core shielded cables usually do not have a solid dielectric, which is sensitive against mechanical stress and increases the cable diameter. Rather, the individual wires are simply insulated from each other via a thin jacket. By utilizing the symmetrical signal transmission for the received signals and the asymmetrical transmission for the transmitted signals on shielded wire pairs, different characteristic impedances in the transmitting and receiving directions are advantageously obtained. Typical line impedances for balanced signals on wire pairs are in the range of approximately 80 to 120 Ω. When connected directly to the pair of wires, the ultrasonic transducer is subjected to less electrical load than through coaxial cables with 50 to 75 Ω. In the sending direction, however, the wires are connected in parallel and operated asymmetrically against the shield, which serves as a return conductor. The resulting line impedance for this mode is usually less than half of the symmetrical impedance, typically 30 to 50 Ω, so that more power can be transmitted in the transmission direction with the same voltage. With the proposed method and the associated arrangement, there is also the possibility of impedance matching and amplification on the side of the ultrasonic transducer for the received signals.

An den Enden der Übertragungsstrecke, also der Kabelverbindung zwischen Ultraschallelektronik und Ultraschallwandler, sind je nach Variante, Wandlertyp und Ultraschallelektronik Schaltungen notwendig, die die Trennung der Sende- und Empfangssignale und/oder die Modenanpassung, also Symmetrierung/Desymmetrierung, vornehmen. Unter der Desymmetrierung wird dabei die Zusammenführung der symmetrisch übertragenen Signalanteile verstanden, durch die eventuelle, auf die Kabelverbindung wirkende Störfelder und -wellen kompensiert bzw. eliminiert werden. In der Regel handelt es sich dabei um eine Differenzbildung der beiden symmetrischen Signalanteile. Die Schaltungen zur Trennung und/oder Modenanpassung können aktiv oder passiv realisiert sein und auch gleichzeitig eine Impedanzanpassung sowie Signalverstärkungen umfassen. Sie können sich im Gehäuse des Ultraschallwandlers bzw. Prüfkopfes und im Gehäuse für die Ultraschallelektronik befinden. Alternativ können diese Schaltungen auch in getrennten Gehäusen vor- und nachgeschaltet werden, so dass bereits vorhandene herkömmliche Ultraschallgeräte und Ultraschallprüfköpfe adaptiert werden können.At the ends of the transmission path, i.e. the cable connection between the ultrasonic electronics and the ultrasonic transducer, circuits are necessary, depending on the variant, transducer type and ultrasonic electronics, which carry out the separation of the transmit and receive signals and/or the mode adjustment, i.e. symmetry/desymmetrization. Desymmetrization is understood to mean the combination of the symmetrically transmitted signal components, through which any interference fields and waves affecting the cable connection are compensated for or eliminated. As a rule, this involves forming a difference between the two symmetrical signal components. The circuits for separation and/or mode matching can be implemented actively or passively and can also include impedance matching and signal amplification at the same time. They can be located in the housing of the ultrasonic transducer or test head and in the housing for the ultrasonic electronics. Alternatively, these circuits can also be connected upstream and downstream in separate housings, so that existing conventional ultrasound devices and ultrasound probes can be adapted.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Empfangssignale jeweils über einen Übertrager am Ultraschallwandler symmetriert und/oder über einen Übertrager in der Ultraschallelektronik desymmetriert bzw. zusammengeführt. Über die Wicklungsverhältnisse der Übertrager kann dann auch eine Impedanzanpassung erfolgen. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann bei einer Übertragung von Sende- und Empfangssignal über das gleiche Aderpaar das Sendesignal jeweils über einen Mittenabgriff des Übertragers eingespeist bzw. abgegriffen werden. In anderen Ausgestaltungen kann die Entkopplung zwischen Sende- und Empfangssignal auch über geeignete Diodenschaltungen erfolgen.In an advantageous embodiment, the received signals are each symmetrized via a transformer on the ultrasonic transducer and/or desymmetrized or combined via a transformer in the ultrasonic electronics. An impedance adjustment can then also be carried out via the winding ratios of the transformers. In such a configuration, when transmitting and receiving signals are transmitted via the same pair of wires, the transmitting signal can be fed in or tapped via a center tap of the transformer. In other embodiments, the decoupling between the transmission and reception signals can also take place via suitable diode circuits.

In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Desymmetrierung der Empfangssignale auf Seiten der Ultraschallelektronik durch einen Differenzverstärker. Dies gilt sowohl für die Nutzung eines gemeinsamen Aderpaars für Sende- und Empfangssignale als auch für die Nutzung getrennter Aderpaare.In a further embodiment, the received signals are desymmetrized on the ultrasonic electronics side by a differential amplifier. This applies both to the use of a common pair of wires for sending and receiving signals and to the use of separate pairs of wires.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung bei Übertragung von Sende- und Empfangssignal über getrennte Aderpaare besteht darin, die Symmetrierung der Empfangssignale am Ultraschallwandler über einen volldifferentiellen Verstärker durchzuführen, vorzugsweise die Empfangssignale mit diesem Verstärker zusätzlich zu verstärken, und dann in das entsprechende Aderpaar einzuspeisen. Auf der Empfangsseite kann die Desymmetrierung dann über einen Differenzverstärker oder einen geeigneten Übertrager erfolgen.A further advantageous embodiment when transmitting and receiving signals via separate pairs of wires is to carry out the balancing of the received signals on the ultrasonic transducer via a fully differential amplifier, preferably to additionally amplify the received signals with this amplifier, and then to feed them into the corresponding pair of wires. On the receiving side, debalancing can then take place via a differential amplifier or a suitable transformer.

Die für die Durchführung des Verfahrens ausgebildete Ultraschall-Sende- und Empfangsanordnung weist entsprechend wenigstens einen Ultraschallwandler und wenigstens eine Ultraschallelektronik auf, in der Sendesignale für den Ultraschallwandler erzeugt und Empfangssignale vom Ultraschallwandler aufgezeichnet und/oder verarbeitet werden. Die Kabelverbindung zur Signalübertragung zwischen dem Ultraschallwandler und der Ultraschallelektronik weist wenigstens ein Aderpaar und eine Schirmung für das Aderpaar auf. Alternativ können auch wenigstens zwei Aderpaare mit entsprechender Schirmung eingesetzt werden. Auf Seite des Ultraschallwandlers und auf Seite der Ultraschallelektronik sind dann Schaltungen vorgesehen, durch die die Sendesignale unsymmetrisch über beide Adern des Aderpaars (oder eines der beiden Aderpaare) mit der Schirmung als Rückleiter und die Empfangssignale symmetrisch über beide Adern des Aderpaars (oder des anderen der beiden Aderpaare) übertragen werden. Die Schaltungen sind dabei ausgebildet, um die Trennung der Sende- und Empfangssignale und/oder die Modenanpassung vorzunehmen. Sie können hierzu entsprechend den oben beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens ausgebildet sein.The ultrasonic transmitting and receiving arrangement designed to carry out the method correspondingly has at least one ultrasonic transducer and at least one ultrasonic electronic system in which transmission signals for the ultrasonic transducer are generated and received signals are recorded and/or processed by the ultrasonic transducer. The cable connection for signal transmission between the ultrasonic transducer and the ultrasonic electronics has at least one pair of wires and a shield for the pair of wires. Alternatively, at least two pairs of wires with appropriate shielding can be used. Circuits are then provided on the ultrasonic transducer side and on the ultrasonic electronics side, through which the transmission signals are sent asymmetrically over both wires of the wire pair (or one of the two wire pairs) with the shielding as a return conductor and the received signals symmetrically over both wires of the wire pair (or the other of the both pairs of wires). The circuits are designed to carry out the separation of the transmit and receive signals and/or the mode adjustment. For this purpose, they can be designed in accordance with the advantageous embodiments of the method described above.

Das vorgeschlagene Verfahren und zugehörige Anordnung lassen sich beispielsweise für die zerstörungsfreie Materialprüfung, die technische Sensorik (Füllstand, Durchfluss, Wanddicken, Abstandssensoren usw.) oder auch für Anwendungen des medizinischen Ultraschalls einsetzen.The proposed method and associated arrangement can be used, for example, for non-destructive material testing, technical sensors (fill level, flow, wall thickness, Distance sensors, etc.) or for medical ultrasound applications.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Das vorgeschlagene Verfahren und die zugehörige Anordnung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung der Signalübertragung zwischen Ultraschallelektronik und Ultraschallwandler gemäß dem Stand der Technik;
2 eine schematische Darstellung einer ersten Alternative des vorgeschlagenen Verfahrens zur Signalübertragung zwischen Ultraschallelektronik und Ultraschallwandler;
3 eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative des vorgeschlagenen Verfahrens zur die Signalübertragung zwischen Ultraschallelektronik und Ultraschallwandler;
4 eine beispielhafte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Anordnung für die Signalübertragung über ein einzelnes Aderpaar;
5 eine weitere beispielhafte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Anordnung für die Signalübertragung über ein einzelnes Aderpaar;
6 eine weitere beispielhafte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Anordnung für die Signalübertragung über ein einzelnes Aderpaar; und
7 eine beispielhafte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Anordnung für die Signalübertragung über zwei getrennte Aderpaare.

The proposed method and the associated arrangement are explained in more detail below using exemplary embodiments in conjunction with the drawings. Show here:

1 a schematic representation of the signal transmission between ultrasonic electronics and ultrasonic transducer according to the prior art;
2 a schematic representation of a first alternative of the proposed method for signal transmission between ultrasonic electronics and ultrasonic transducer;
3 a schematic representation of a second alternative of the proposed method for signal transmission between ultrasonic electronics and ultrasonic transducer;
4 an exemplary embodiment of the proposed arrangement for signal transmission via a single pair of wires;
5 a further exemplary embodiment of the proposed arrangement for signal transmission via a single pair of wires;
6 a further exemplary embodiment of the proposed arrangement for signal transmission via a single pair of wires; and
7 an exemplary embodiment of the proposed arrangement for signal transmission via two separate pairs of wires.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of carrying out the invention

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren werden ein oder mehrere geschirmte Aderpaare für die Signalübertragung zwischen Ultraschallelektronik und Ultraschallwandler eingesetzt. In einer ersten Alternative erfolgt dabei die Signalübertragung von Sendesignal und Empfangssignal über das gleiche Aderpaar, in einer zweiten Alternative über getrennte Aderpaare.In the proposed method, one or more shielded wire pairs are used for signal transmission between ultrasonic electronics and ultrasonic transducer. In a first alternative, the signal transmission of the transmit signal and received signal takes place via the same pair of wires, in a second alternative via separate pairs of wires.

2 zeigt hierzu eine schematische Darstellung der Anordnung für den ersten Fall der Signalübertragung über ein gemeinsames Aderpaar. In der Figur sind auf der linken Seite die Ultraschallelektronik 2 und auf der rechten Seite der Ultraschallwandler 1 zu erkennen. Für die Signalübertragung wird ein geschirmtes Aderpaar 7 eingesetzt, wie dies in der 2 schematisch dargestellt ist. Die Ultraschallelektronik 2 verfügt hierbei über Verstärker für Sende- und Empfangssignal sowie eine Einrichtung 6 zur Trennung von Sende- und Empfangssignal. Durch diese Einrichtung 6 wird das Sendesignal 4 unsymmetrisch auf beide Adern des Aderpaars aufgeteilt, wie dies schematisiert im oberen Teil der 2 angedeutet ist. Das Empfangssignal 5 wird hingegen durch eine Schaltung 8 zur Symmetrierung symmetrisch auf beide Adern des Aderpaars aufgeteilt, wie dies im unteren Teil der 2 schematisch dargestellt ist. Diese Schaltung 8 zur Symmetrierung des Empfangssignals weist auch eine Verschaltung zur Trennung von Sende- und Empfangssignalen auf. Die Einrichtung 6 zur Trennung von Sende- und Empfangssignal in der Ultraschallelektronik 2 weist auch einen Schaltungsteil auf, der die beiden symmetrisch eintreffenden Empfangssignalanteile wieder desymmetriert, in der Regel durch Differenzbildung. 2 shows a schematic representation of the arrangement for the first case of signal transmission via a common pair of wires. In the figure, the ultrasonic electronics 2 can be seen on the left and the ultrasonic transducer 1 on the right. A shielded pair of wires 7 is used for signal transmission, as shown in the 2 is shown schematically. The ultrasonic electronics 2 has amplifiers for transmitting and receiving signals as well as a device 6 for separating transmitting and receiving signals. This device 6 distributes the transmission signal 4 asymmetrically to both wires of the wire pair, as shown schematically in the upper part of the 2 is indicated. The received signal 5, on the other hand, is divided symmetrically between both wires of the pair of wires by a circuit 8 for balancing, as is the case in the lower part of the 2 is shown schematically. This circuit 8 for balancing the received signal also has a circuit for separating transmit and receive signals. The device 6 for separating the transmitted and received signals in the ultrasonic electronics 2 also has a circuit part which desymmetrizes the two symmetrically arriving received signal components again, usually by forming the difference.

Die zweite Alternative des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der zugehörigen Anordnung wird schematisch in 3 dargestellt. In diesem Fall wird für die Verbindung ein geschirmtes Kabel 9 mit zwei Aderpaaren eingesetzt, wie dies in der Figur angedeutet ist. Über das obere Aderpaar werden die Sendesignale 4 übertragen, über das untere Aderpaar die Empfangssignale 5. Die Übertragung der Sendesignale 4 erfolgt wiederum unsymmetrisch, die Übertragung der Empfangssignale 5 symmetrisch, wie dies im oberen und unteren Teil der 3 angedeutet ist. Die Desymmetrierung der Empfangssignale 5 in der Ultraschallelektronik 2 erfolgt in diesem Beispiel über einen Differenzverstärker, die Aufteilung der Sendesignale 4 auf die beiden Adern des oberen Aderpaars durch einfache Verzweigung. Auf der Seite des Ultraschallwandlers 1 ist wiederum eine Schaltung 8 zur Symmetrierung der Empfangssignale 5 sowie zur Trennung von Sende- und Empfangssignalen erforderlich.The second alternative of the proposed method or the associated arrangement is shown schematically in 3 shown. In this case, a shielded cable 9 with two pairs of wires is used for the connection, as indicated in the figure. The transmission signals 4 are transmitted via the upper pair of wires, and the reception signals 5 are transmitted via the lower pair of wires. The transmission of the transmission signals 4 is in turn asymmetrical, and the transmission of the reception signals 5 is symmetrical, as is the case in the upper and lower parts of the 3 is indicated. In this example, the reception signals 5 in the ultrasonic electronics 2 are desymmetrized via a differential amplifier, and the transmission signals 4 are divided between the two wires of the upper pair of wires by simple branching. On the side of the ultrasonic transducer 1, a circuit 8 is again required for balancing the received signals 5 and for separating transmitted and received signals.

Die Schaltungen auf der Seite der Ultraschallelektronik 2 und auf der Seite des Ultraschallwandlers 1, die für die Symmetrierung/Desymmetrierung sowie für die Trennung von Sende- und Empfangssignalen erforderlich sind, können in unterschiedlicher Weise realisiert werden. In den folgenden Beispielen sind unterschiedliche Möglichkeiten gezeigt, die jedoch nur beispielhaft zu verstehen sind. Der Fachmann kann auch andere Schaltungsvarianten finden, mit denen die hier erforderlichen Funktionen erfüllt werden.The circuits on the side of the ultrasonic electronics 2 and on the side of the ultrasonic transducer 1, which are required for balancing/debalancing and for the separation of transmit and receive signals, can be implemented in different ways. The following examples show different options, but these are only to be understood as examples. The person skilled in the art can also find other circuit variants with which the functions required here can be fulfilled.

Im Beispiel der 4 werden Sende- und Empfangssignale über ein einzelnes Aderpaar übertragen. Am Ultraschallgerät 10, das das Sendesignal generiert und das Empfangssignal aufzeichnet oder verarbeitet, ist hier eine zusätzliche Schaltung angebracht, die einerseits der Trennung von Sende- und Empfangssignal und andererseits auch der Desymmetrierung des über die Adern übertragenen Empfangssignals dient. Auf der Seite des Ultraschallwandlers 1 ist wiederum eine zusätzliche Schaltung zur Symmetrierung des Empfangssignals und zur Trennung von Sende- und Empfangssignal vorgesehen. Das Sendesignal wird über die Dioden in beide Adern im Gleichtakt eingekoppelt und auf der Wandlerseite ebenfalls über Dioden ausgekoppelt. In diesem und den folgenden Beispielen wird von rein negativen Sendeimpulsen ausgegangen, wie sie auch in den 2 und 3 schematisch angedeutet waren. Mit anti-parallel verschalteten Dioden oder Bauteilen vergleichbarer Strom-Spannungskennlinie, wie bipolaren TVS-Dioden, können auch bipolare Sendesignale verwendet werden. Für die Sendesignale sind die Dioden niederohmig, für die Empfangssignale sind die Dioden hochohmig. Die Durchbruch- bzw. Durchlassspannung bestimmt dabei die maximal mögliche Spannung der Empfangssignale. Die Empfangssignale werden am Wandler mit einem Übertrager symmetriert und auf der Gegenseite wieder in ein unsymmetrisches Signal gewandelt. Über die Wicklungsverhältnisse der beiden Spulen des Übertragers auf Seite des Ultraschallgeräts 10 kann eine Impedanzanpassung zwischen Leitung und Gerätewiderstand (in der Regel 50 oder 75 Q) erfolgen. Der Widerstand zwischen Ultraschallwandler 1 und Übertrager trennt diesen von den hohen Sendespannungen und stellt gleichzeitig eine Last für die Sendesignale dar, wobei der Übertrager in der Regel in die magnetische Sättigung geht. Im vorliegenden und den nachfolgenden Beispielen ist jeweils ein Piezowandler als Ultraschallwandler 1 gezeigt. Das Verfahren sowie die dargestellten Schaltungen funktionieren aber für alle Wandlertypen, bei denen die Sendesignale signifikant höhere Amplituden als die Empfangssignale aufweisen.In the example of 4 Send and receive signals are transmitted via a single pair of wires. An additional circuit is attached to the ultrasound device 10, which generates the transmission signal and records or processes the reception signal, which serves, on the one hand, to separate the transmission and reception signals and, on the other hand, to debalance the reception signal transmitted via the wires. On the side of the ultrasonic transducer 1 there is again an additional circuit for balancing the received signal and for Separation of transmission and reception signals is provided. The transmission signal is coupled into both wires in common mode via the diodes and is also coupled out via diodes on the converter side. In this and the following examples, purely negative transmission pulses are assumed, as in the 2 and 3 were indicated schematically. Bipolar transmission signals can also be used with anti-parallel connected diodes or components with comparable current-voltage characteristics, such as bipolar TVS diodes. The diodes are low-resistance for the transmission signals and the diodes are high-resistance for the reception signals. The breakdown or forward voltage determines the maximum possible voltage of the received signals. The received signals are balanced at the converter with a transformer and converted back into an asymmetrical signal on the other side. The winding ratios of the two coils of the transformer on the side of the ultrasound device 10 can be used to adjust the impedance between the line and the device resistance (usually 50 or 75 Q). The resistance between the ultrasonic transducer 1 and the transmitter separates it from the high transmission voltages and at the same time represents a load for the transmission signals, with the transmitter usually reaching magnetic saturation. In the present and the following examples, a piezo transducer is shown as an ultrasonic transducer 1. However, the method and the circuits shown work for all types of converters in which the transmitted signals have significantly higher amplitudes than the received signals.

5 zeigt ein weiteres Beispiel einer möglichen Ausgestaltung der vorgeschlagenen Anordnung für die Übertragung von Sende- und Empfangssignalen über ein einzelnes Aderpaar. Auch hier werden die Empfangssignale wiederum über geeignete Übertrager auf Seite des Ultraschallgeräts 10 und auf Seite des Ultraschallwandlers 1 desymmetriert bzw. symmetriert. 5 shows another example of a possible embodiment of the proposed arrangement for the transmission of transmit and receive signals via a single pair of wires. Here too, the received signals are again desymmetrized or symmetrized via suitable transmitters on the ultrasound device 10 side and on the ultrasound transducer 1 side.

Die Ein- und Auskopplung der Sendesignale erfolgt hier jedoch über eine Mittenanzapfung an den Übertragern, wie dies in der 5 dargestellt ist. Die Entkopplung auf Seiten des Ultraschallwandlers 1 erfolgt wiederum über entsprechende Dioden.However, the transmission signals are coupled in and out via a center tap on the transformers, as shown in the 5 is shown. The decoupling on the part of the ultrasonic transducer 1 takes place via corresponding diodes.

6 zeigt wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Anordnung. Die Desymmetrierung der Empfangssignale auf der Seite des Ultraschallgeräts 10 erfolgt in diesem Beispiel nicht über einen Übertrager, sondern durch einen Differenzverstärker. Die Trennung von Sende- und Empfangssignalen erfolgt wie bei der Ausgestaltung der 3. Die Reihenwiderstände in Verbindung mit den Clamp-Dioden an den Eingängen schützen den Differenzverstärker vor den Sendesignalen. Auf der Seite des Ultraschallwandlers 1 erfolgt die Modentrennung durch ein Diodennetzwerk, hier beispielhaft wiederum für negative Sendespannungen dargestellt. Im Sendefall sind alle Dioden durch Überschreiten der Durchlassspannung niederohmig, die Sendespannung wird von beiden Adern auf einen Wandlerpol geschaltet. Der andere Wandlerpol erhält Massebezug durch ebenfalls durchschaltende antiparallele Dioden gegen Masse. Im Empfangssignal sind die Dioden hochohmig für Signale unterhalb der Durchlassspannung. Der nun gegenüber Masse floatende Ultraschallwandler 1 speist das Signal symmetrisch über zwei Widerstände in die Leitung bzw. das Aderpaar. 6 again shows another embodiment of the proposed arrangement. In this example, the received signals on the side of the ultrasound device 10 are desymmetrized not via a transformer, but rather via a differential amplifier. The separation of transmission and reception signals is carried out in the same way as in the design of the 3 . The series resistors in conjunction with the clamp diodes at the inputs protect the differential amplifier from the transmission signals. On the side of the ultrasonic transducer 1, mode separation occurs through a diode network, shown here as an example for negative transmission voltages. When transmitting, all diodes have a low resistance due to the forward voltage being exceeded; the transmitting voltage is switched from both wires to a converter pole. The other converter pole receives a ground reference through anti-parallel diodes that also switch on to ground. In the received signal, the diodes have a high resistance for signals below the forward voltage. The ultrasonic transducer 1, which now floats relative to ground, feeds the signal symmetrically into the line or pair of wires via two resistors.

7 zeigt ein Beispiel für die vorgeschlagene Anordnung, bei dem die Übertragung der Sendesignale über ein anderes Aderpaar erfolgt als die Übertragung der Empfangssignale. In diesem Beispiel wird das Sendesignal auf einem parallel geschalteten Aderpaar übertragen und über ein Diodenpaar auf den Ultraschallwandler 1 geführt, welches dann im Empfangsfall hochohmig wird. Das Empfangssignal wird von einem volldifferentiellen Verstärker symmetriert, gegebenenfalls verstärkt und in das zweite Aderpaar eingespeist. Für die Desymmetrierung auf Seite des Ultraschallgeräts 10 wird dabei ein Übertrager eingesetzt. In diesem Beispiel erfolgt die Spannungsversorgung des Wandlernahen Verstärkers dann über dieselben Adern in Fernspeisung, wie dies durch die Spannungsquelle (v+) am Übertrager angedeutet ist. 7 shows an example of the proposed arrangement in which the transmission of the transmission signals takes place via a different pair of wires than the transmission of the reception signals. In this example, the transmission signal is transmitted on a pair of wires connected in parallel and routed to the ultrasonic transducer 1 via a pair of diodes, which then becomes high-resistance when received. The received signal is symmetrized by a fully differential amplifier, amplified if necessary and fed into the second pair of wires. A transformer is used for desymmetrization on the side of the ultrasound device 10. In this example, the power supply to the amplifier close to the converter is then supplied remotely via the same wires, as indicated by the voltage source (v+) on the transformer.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: UltraschallwandlerUltrasonic transducer
22: UltraschallelektronikUltrasonic electronics
33: KoaxialkabelCoaxial cable
44: SendesignalTransmit signal
55: EmpfangssignalReceive signal
66: Einrichtung zur Trennung von Sende- und EmpfangssignalDevice for separating transmission and reception signals
77: geschirmtes Kabel mit Aderpaarshielded cable with pair of wires
88th: Schaltung zur Symmetrierung und TrennungCircuit for balancing and isolation
99: geschirmtes Kabel mit zwei Aderpaarenshielded cable with two pairs of wires
1010: Ultraschall-GerätUltrasound device

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6277077 B1 [0009]
US 2014/0269206 A1 [0009]
US 7791254 B1 [0010]

Claims

Method for signal transmission between an ultrasonic transducer (1) and ultrasonic electronics (2), in which transmission signals (4) are generated for the ultrasonic transducer (1) and received signals (5) are recorded and/or processed by the ultrasonic transducer (1), in which - the signal is transmitted via a cable connection (7) which has at least one pair of wires and a shielding for the pair of wires, - the transmission signals (4) asymmetrically over both wires of the wire pair with the shielding as a return conductor and - the received signals (5) are transmitted symmetrically over both wires of the wire pair.

Method for signal transmission between an ultrasonic transducer (1) and ultrasonic electronics (2), in which transmission signals (4) are generated for the ultrasonic transducer (1) and received signals (5) are recorded and/or processed by the ultrasonic transducer (1), in which - the signal is transmitted via a cable connection (9) which has at least two pairs of wires and a shield for the pairs of wires, - the transmission signals (4) asymmetrically over both wires of one of the two pairs of wires with the shielding as a return conductor and - The received signals (5) are transmitted symmetrically via both wires of the other of the two pairs of wires.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a cable connection (7, 9) is used in which the pair or pairs of wires are twisted.

Procedure according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the received signals (5) are symmetrized via a transmitter on the ultrasonic transducer (1).

Procedure according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the received signals (5) are symmetrized via a fully differential amplifier on the ultrasonic transducer (1).

Procedure according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the received signals (5) are combined via a transformer in the ultrasonic electronics (2).

Procedure according to Claim 4 or 6 , characterized in that an impedance adjustment takes place via a winding ratio of the transformer.

Procedure according to one of the Claims 4 , 6 or 7 , characterized in that a decoupling between the transmission and reception signals (4, 5) takes place in that the transmission signal (4) is fed in or tapped via a center tap of the transformer.

Procedure according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the received signals (5) are combined via a differential amplifier in the ultrasonic electronics (2).

Procedure according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that decoupling between the transmission and reception signals takes place via diodes.

Ultrasonic transmitting and receiving arrangement with at least one ultrasonic transducer (1) and at least one ultrasonic electronics (2), in which transmit signals (4) are generated for the ultrasonic transducer (1) and received signals (5) are recorded and/or processed by the ultrasonic transducer (1). , and a cable connection (7) for signal transmission between the ultrasonic transducer (1) and the ultrasonic electronics (2), in which the cable connection (7) has at least one pair of wires and a shielding for the pair of wires, and circuits are present through which the transmission signals ( 4) are transmitted asymmetrically over both wires of the wire pair with the shielding as a return conductor and the received signals (5) are transmitted symmetrically over both wires of the wire pair.

Ultrasonic transmitting and receiving arrangement with at least one ultrasonic transducer (1) and at least one ultrasonic electronics (2), in which transmit signals (4) are generated for the ultrasonic transducer (1) and received signals (5) are recorded and/or processed by the ultrasonic transducer (1). , and a cable connection (9) for signal transmission between the ultrasonic transducer (1) and the ultrasonic electronics (2), in which the cable connection (9) has at least two pairs of wires and a shield for the pairs of wires, and circuits are present through which the transmission signals ( 4) are transmitted asymmetrically over both wires of one of the two pairs of wires with the shielding as a return conductor and the received signals (5) are transmitted symmetrically over both wires of the other pair of wires.