DE2308785A1

DE2308785A1 - Einrichtung zum messen von druckdifferenzen mittels einer membran

Info

Publication number: DE2308785A1
Application number: DE19732308785
Authority: DE
Inventors: David John Stewart
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1972-02-24
Filing date: 1973-02-22
Publication date: 1973-10-11
Also published as: GB1419111A; JPS496946A

Description

DRMOLLER-BORt DlPL-PHYS. C-R. ViANITZ niPL.-CHEM OR. DEUFEL DlPL.-lNG. FINSTERWALD DlPL. ING. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

eingegangen nm

P 25 08 785.6 München, den

Hl/th - N 1110

NATIONAL BESEAHCH DEVELOPMENT COfiPOBATION PO box 236 Kingsgate House 66/74 Victoria Street, London SW1 / England

Einrichtung zum Messen von Druckdifferenzen mittels einer Membran

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen von Druckdifferenzen mittels einer Membran und betrifft insbesondere eine elektrooptische Einrichtung, die Kräfte und Druckdifferenzen feststellen und messen kann. Die Kräfte können elektrostatische Kräfte sein und die Einrichtung findet infolgedessen eine Anwendung als ein Spannungskomparator. Alternativ kann die Einrichtung, wenn sie Druckdifferenzen mißt, als ein Mikrophon oder Manometer benutzt werden.

Erfindungsgemäß ist eine Einrichtung zum Messen von Druckdifferenzen mittels einer Membran vorgesehen mit elektrooptischen Mitteln zur Erzeugung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Bewegung der Membran aus ihrer Null-Stellung und elektrostatischen Mitteln, die die Membran in ihre Null-Stellung in Abhängigkeit von einem negativen Rückkopplungssignal proportional zu dem Ausgangssignal bewegt.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines Mikrophons gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Spannung skomp ar at ο r s,

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Mikrophons,

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht eines erfindungsgemäßen symmetrischen Interfer-ometers und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer zur Verwendung bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform geeigneten Schaltung.

Nach Fig. 1 umfaßt ein Mikrophon eine dünne flexible Haut oder Membran 1, die an einer starren Schablone bzw. einem starren Formblock 2 angebracht ist. Die Haut besteht aus einem elektrisch leitenden Material oder ist mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet. So kann sie aus Nitrocellulose mit einer Dicke von einigen Mikron hergestellt sein, die vakuumbeschichtet worden ist, um die notwendige elektrische Leitfähigkeit und optische Reflektionskraft vorzusehen. Der Formkörper 2 kann aus Keramik, Kunststoff oder einem widerstandsfähigen Metall bestehen. Weiterhin ist ein elektrooptisches Fühlsystem 3 vorgesehen. Dieses System stellt eine Verschiebung des Mittelpunkts der Membran 1 unter angreifenden Kräften fest und erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Vorzeichen und Größe abhängig von der Richtung und dem Grad der Verschiebung ist.

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Weiterhin ist ein elektrostatisches System vorgesehen, das auf die Membran in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von dem Kühlsystem 3 wirkt, um eine Rückstellkraft an die Membran 1 anzulegen und diese in ihre Null-Stellung entgegen der Ablenkungskraft zurückzuführen. Somit erzeugt das kühlsystem im Effekt ein negatives Rückkopplungssignal mit hohem Verstärkungsgrad.

Die dünne flexible Haut 1, das elektrooptisehe Fühlsystem und das elektrostatische System sind allen elektrooptischen Ausführungsformen gemäß der Erfindung gemeinsam.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die Ablenkungkräfte akustische Wellen. Die Einrichtung ist in einem Gehäuse 5 angeordnet, um eine Seite der Membran 1 von den akustischen Wellen zu trennen. Das Gehäuse 5 ist ebenfalls mit einer Entlüftungsöffnung 6 vorgesehen, um den Druck in dem Gehäuse auszugleichen.

Das elektrooptische Fühlsystem umfaßt eine Halbleiter-Strahlungsquelle 7i die ein Strahlenbündel erzeugt, das nach der Reflektion durch einen Bündelteiler 8 durch ein geeignetes Linsensystem 9 auf den Mittelpunkt der Membran 1 fokussiert wird. Da die Membran 1 optisch reflektiert, wird die reflektierte Strahlung durch das Linsensystem 9 auf einen weiteren Bündelteiler 10 wieder abgebildet. Ein Paar von Halbleiter-Photo detektoren 11 und 12 ist so positioniert, daß der Detektor 12 die von dem Bündelteiler 10 reflektierte Strahlung und der Detektor 11 die durchgelassene Strahlung empfängt. Diese Photodetektoren sind axial versetzt, einer auf jeder Seite der Bildebene. So werden, wenn die Membran 1 in Abhängigkeit von den akustischen Wellen oszilliert, die Ausgangssignale von den Photodetektoren 11 und 12 moduliert mit der Oszillationsfrequenz, jedoch mit einer Phasendifferenz von 180°,

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Die Ausgangssignale von den Photodetektoren werden über Vorverstärker 13 und 14 zu einer geeigneten phasenempfindlichen Detektoreinrichtung 15 und über eine Verstärkersteuerschaltung 16 zu einem Paar von elektrostatischen Elektroden 17» 18 geführt, die in symmetrischer Weise eine auf jeder Seite der Membran 1 angeordnet sind, so daß an diesen Elektroden eine elektrostatische Kraft erzeugt wird, die die Membran 1 zu ihrer Urkraft-Null-Stellung bewegt.

Die Einrichtungen wirken somit als ein symmetrisches Servosystem (balanced servo system), das dazu neigt, die Membran 1 in ihre Null-Stellung zurückzuführen und das variierende negative Rückkopplungssignal, das erforderlich ist, um diese Null-Stellung zu halten, ist abhängig von den akustischen Wellen, die auf die Membran 1 auftreffen. Somit wird, indem dieses Rückkopplungssignal getrennt verstärkt wird durch einen Verstärker 19, ein Ausgangssignal erhalten, das geeignet ist, einen Lautsprecher oder eine Aufzeichnungsausrüstung anzutreiben.

Nach Fig. 2 weist ein Spannungskomparator das gleiche optische Fühlsystem und das Mikrophon nach Fig. 1 auf. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In dem Spannungskomparator ist jedoch die Elektrode 17 wesentlich weiter weg von der Membran 1 angeordnet als die Elektrode 18. Bei der Benutzung wird eine zu messende unbekannte Spannung an die Elektrode 17 angelegt und die Membran 1 aus ihrer Null-Stellung abgelenkt. Wie oben wird die Bewegung der Membran 1 durch das Fühlsystem festgestellt, das ein an die Elektrode 18 anzulegendes, negatives Rückkopplungssignal mit einem Vorzeichen und einer Größe erzeugt, die genügen, die Membran 1 in ihre Null-Stellung durch Gegenwirkung gegen die von der unbekannten Spannung erzeugte elektrostatische Kraft zurückzu-

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führen. Die erforderliche Kompensatiοnsspannung kann dann durch ein bekanntes Voltmeter 20 gemessen v/erden.

Es sei angenommen, daß das Verhältnis der Abstände der Elektroden 17 und 18 in bezug auf die Membran 1 den Wert 10 zu 1 aufweist. Die Kraft zwischen einer Elektrode und der Membran hängt ab von dem Quadrat der Spannung zwischen diesen und die Kräfte sind unabhängig von dem Vorzeichen der Spannung Anziehungskräfte. Dieses quadratische Gesetz ist eine genügend Annäherung für den Zweck der Beschreibung. In Wirklichkeit sind die Abmessungen des Systems und das effektive Spannungsverhältnis durch eine komplexere Beziehung verbunden. So ruft in dem beschriebenen System eine unbekannte Spannung.von 100 V eine Kompensationsspannung-; von + oder - 1 Volt hervor. Dieser Faktor beeinträchtigt den Wert der Einrichtung in wirklichen Situationen nicht, da Schwankungen in der unbekannten Hochspannung nicht so groß sind, als daß sie deren Polarität in bezug auf die Erde bzw. Masse umkehren.

Die Einrichtung kann in einer Reihe von gleichen Stufen benutzt werden, wobei die Kompensationsspannung der ersten Stufe als die Hochspannung an die zweite Stufe angelegt wird. Bei zwei Stufen, die gleich der einen beschriebenen sind, beträgt, wenn beide in den Null-Gleichgewichtszustand gebracht sind, das Gesamtverhältnis zwischen der ursprünglichen unbekannten Spannung und der abschließenden Kompensationsspannung 10 000 zu 1.

Die Koiüpencationsspannung kann bei manueller Steuerung für eine sogenannte Gleichstrommessung oder automatisch in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Fühlsystems unter Wechselstrombedingungen angelegt werden.

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In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform des Mikrophons dargestellt» die sich von der Ausführungsform in Fig. 1 insofern unterscheidet, daß ein interfer-ometrisches optisches Fühlsystem benutzt wird, um Änderungen in der Stellung der Membran wahrzunehmen und das negative Rückkopplungssignal zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform wird die Strahlung von der Quelle 7 über ein optisches System 21 geführt, so daß die Strahlung auf die Membran 1 fokussiert und von der hautförmigen Membran 1 über einen Bündelteiler 22 auf einen Photodetektor 23 reflektiert wird, um eine Hauptbündellänge vorzusehen, und ebenfalls über einen Bündelteiler ?A auf einen Bezugsspiegel 25 reflektiert und danach über einen Spiegel 26 auf einen

wird

Photodetektor 27 reflektiert/ um eine Bezugsbündellänge vorzusehen. So werden, wenn die Stellung der Membran 1 durch akustische Wellen variiert wird, Signale mit unterschiedlichen Phasen von den Photodetektoren 23, 27 erzeugt und, wie oben beschrieben worden ist, benutzt, ein negatives Rückkopplungcsignal zu erzeugen, das zur Rückstellung der Membran 1 in deren Null-Stellung benutzt wird und ebenfalls verstärkt werden kann, um das erforderliche Ausgangssignal vorzusehen.

Dasselbe optische Fühlsystem kann bei dem mit Bezug auf Fig.2 beschriebenen Spannungskomparator angewendet werden.

Nach Fig. 4 umfaßt eine als symmetrisches Interferometer (balanced interferometer) dienende Ausführungsform wie die anderen Ausführungsformen eine Membran 1, eixie Strahlungsquelle 7» elektrostatische Führungen 17, 1& und ein System für eine negative Rückkopplung, das die heiubran 1 in ihrer Null-Stellung hält, e Bei dieser Au si'üh rungs form wird der Membran 1 eine Oszillation erbeilt, die eine Amplitude aufweist, die geringer als ein Viertel der Wellenlänge der Strahlungsquelle ist. Diese Oszillation kann durch eine Schaltung erteilt werden, wie cie beispieliu-jex;:e in Fif.;,· dargestellt ist, und ein Paar von Halbleiterdioden Γ>., ,/'^

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und Widerstände 30, 31 aufweist. Wenn eine Sinusspannung zwischen die Klemme 32 und Erde bzw. Masse angelegt wird, leiten die Dioden 28, 29 alternativ in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Treibspannung bzw. Steuerspannung, die die Oszillation der Membran 1 mit der Sinusspannungsfrequenz bewirkt. Die so erzeugte Bewegung ist so vorgesehen, daß sie für eine Modulation angemessen ist, jedoch nicht genügt, das Arbeiten des Interferometers zu stören. Die Ausführungsform umfaßt optische Systeme 33 und 34 mit planen parallelen Flächen 35, 36, wobei jede Fläche in ihrem Zentrum einen vollständig reflektierenden Abschnitt 35a, 36a aufweist. Ein einziger Photodetektor 37 und eine Halbleiter-Breitspektrum-Strahlungsquelle 7 sind so angeordnet, daß sie optisch durch die in durchgezogenen Linien und in gestrichelten Linien in Fig. 4- dargestellten Wege konjugiert sind. Wenn die Abstände zwischen der Fläche 35 und der Membran 1 und der Fläche 36 und der Membran 1 genau gleich sind, beträgt die Wegdifferenz Null für Licht aller Wellenlängen, auch wenn es sich in beiden Eichtungen ausbreitet. Somit bedeckt bei dieser Einstellung ein einziger achromatischer Interferenzstreifen den Photodetektor 37·

Bei dem erfindungsgemäßen elektrooptischen System ist ein hervorspringender Punkt bei dem Betrieb der Einrichtung der, daß die Wegdifferenz nahe bei Null gehalten wird. Dies ist ein sehr wichtiges und vorteilhaftes Ergebnis insofern, daß Strahlungsquellen hoher Kohärenz nicht erforderlich sind. Kohärente Strahlung wird durch kontinuierliche Laser oder Systeme geliefert, die eine ein Einzellinienspektrum liefernde Quelle zusammen mit einer Kondensoroptik und einer schmalen Apertur bzw. kleinen öffnung aufweisen. Solche Systeme sind groß, zerbrechlich und aufwendig. Die Aufrechterhaltung der effektiven Null-Wegdifferenz gestattet die Benutzung von Halbleiterlampen (solid state lamps) und in einigen Fällen von glühenden Quellen, die billig, klein und robust sind.

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Es sei jetzt die Situation betrachtet, wenn die Membran 1 durch die an die Klemme 32 angelegte Sinusspannung oszilliert wird. In einem solchen Fall ist das Ausgangssignal von dem Photodetektor 37 ebenfalls ein Sinussignal, jedoch mit dem Zweifachen der Treibfrequenz bzw. Steuerfrequenz und mit einem Mittelwert Null. Wenn die Membran 1 jetzt durch eine zusätzliche Kraft verschoben wird, beispielsweise eine Druckschwankung, enthält das Detektorausgangssignal eine Komponente mit der Grundfrequenz der erregenden Wellenform. Die Phase der Grundwellenform ändert sich um 180°, wenn das Vorzeichen der Verschiebung sich ändert. Der Zweck der elektronischen Schaltung besteht darin, die Grundwelle durch Tiefpaßfilterung auszuwählen und die mittlere Amplitude der Grundwelle auf Null zu reduzieren, indem die Membranauslenkungen auf Null reduziert werden. Das oben diskutierte Signal ist eine sinusförmige Welle, die amplitudenmoduliert wird durch die Größe der Membranbewegung und die phasenmoduliert wird zwischen 0° und 180° durch das Vorzeichen der Membranbewegung. Es ist infolgedessen notwendig, das Signal in ein Signal, das demodiliert ist, d.h. ein Signal umzuwandeln, das in der Größe und dem Vorzeichen der MembranverSchiebung entspricht. Mittel, die diesen Arbeitsgang ausführen, wie phasenempfindliche Detektoren oder Synchrongleichrichter bzw. phasenempfindliche Gleichrichter sind bekannt.

Im Zusammenhang mit der Ausführungsform wird ein besonders einfaches und vorteilhaftes Verfahren beschrieben.

Es sei vorausgesetzt, daß der Detektor 37 ein Detektor ist, der eine elektrische Vorspannung für seinen Betrieb erfordert und der elektrisch reversibel ist. Beispiele hierfür sind photoresistive Detektoren oder Doppel-Dioden-Detektoren.

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Es sei weiter angenommen, daß die Vorspannung eine sinusförmige Spannung mit der gleichen Wellenform wie die die Membran 1 oszillierende Treibkraft ist. Das Ausgangssignal (Strom) von dem Detektor 37 ist Jetzt die erforderliche Wellenform, die in der Größe und im Vorzeichen die Verschiebung der Membran 1 repräsentiert. Die Parameter des Systems mögen diese Anordnung nicht ermöglichen, wenn sie es Jedoch tuen, ist eine besonders einfache und billige Lösung gegeben.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß das System, das eine aufgeprägte Oszillationsbewegung der Membran 1 benutzt, eine phasenempfindiiche Feststellung der Membranverschiebung ermöglicht, während nur ein einziger Detektor benutzt wird.

So kann bei der im Zusammenhang mit Pig. 1 beschriebenen Ausführungsformen einer der zwei Photodetektoren zusammen mit dem Bündelteiler ersetzt werden.

Bei der gerade beschriebenen Ausführungsform wird das resultierende Signal nach einer geeigneten Verstärkung bei 38 angelegt, um eine negative Rückkopplung zur Rückführung der Membran 1 in ihre Null-Stellung vorzusehen. Das im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebene Interferometer kann als ein Mikrophon oder als ein Absolut-Manometer oder ein Differential-Manometer benutzt werden. Alternativ kann es als ein Sensor für die Axialstellung entweder der Oberfläche 35 oder der Oberfläche 36 oder als ein Sensor für Änderungen des Brechungsindexes in den Räumen auf Jeder Seite der Membran 1 benutzt werden.

Die Betriebsweise der Einrichtung in dem Fall von Manometer-Anwendungsfällen ist besonders vorteilhaft insofern, als die Kraft aufgrund des Steuer-Rückkopplungs-Potentials, die an die elektrostatischen Elektroden angelegt wird, dazu gezwungen wird, die Kraft aufgrund der Druckänderung auszugleichen. Da die Einheit nahe ihrer optimalen Geowsfcrie arbeitet, während die Kräfte ausgeglichen bleiben, können Erweiterungen des Meß-

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bereiches um große Faktoren erwartet werden.

Die Einrichtung, die die sinusförmige Oszillation der Membran liefert, kann jegliche Formen außer der mit Bezug auf Fig.4 beschriebenen aufweisen. Beispielsweise können durch piezoelektrische oder magnetostriktive Effekte betätigte Oszillatoren benutzt werden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist es möglich, eine stehende Vorspannung oder Polarisationsspannung zwischen den Membranen und Elektroden vorzusehen und es so zu ermöglichen, daß repulsive Kräfte bzw. abstoßende Kräfte zwischen der Membran und der oder jeder Elektrode angeregt werden.

Weiterhin können bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen alternative optische Sensorsysteme verwendet werden, um Verschiebungen der Membran 1 aus ihrer Null-Stellung wahrzunehmen.

So können Systeme benutzt werden, die darauf basieren, die Änderungen in der räumlichen Verteilung der von der Membran 1, wenn sie ausgelenkt wird, reflektierten Strahlung wahrzunehmen.

Alternativ kann ein System benutzt werden, bei dem eine Ablenkung bzw. Verformung der Membran eine Verschiebung einer Bild-Bestrahlungs-Verteilung in bezug auf einen Gegenstand mit zu dem Bild gleicher bzw. ähnlicher Gestalt hervorruft. Wenn der Gegenstand und <ks Bild identisch und periodisch sind, erzeugt ein solcher System-Typ sogenannte Moire-Streifen.

Ein anderes System ist das, in welchem eine Verformung einer von der Membran 1 reflektierten optischen Wellenfront gefühlt bzw. wahrgenommen wird durch Techniken wie die Schlieren-Schattenanzeiger- oder Phasenkontrast-Methoden.

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Bei einem anderen System wird die Membran, die keine optische Eigenschaft aufzuweisen braucht, "benachbart zu einer Hologram Aufzeichnung von ihr selber angeordnet, so daß bei einer Verformung der Membran ein System von Interferenzstreifen erzeugt wird, das photoelektrisch festgestellt bzw. gemessen werden kann.

In einigen dieser Systeme kann eine Phasenmessung unter Verwendung von aufgezwungenen Oszillationen an der Membran und ein einziger Photodetektor benutzt werden.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen können frequenzabhängige Schaltungen für die Kompensation von Phasenverschiebungen und für die Verstärkungsdämpfung bzw. Übertragungsfakt or dämpfung gemäß den bekannten Gesetzen der Servo-System-Auslegung erforderlich sein.

Wesentliche Vorteile der Erfindung bestehen in der hohen Empfindlichkeit, der kurzen Ansprechzeit, dem großen Dynamikbereich und der Vielfältigkeit der Anwendung. Insbesondere ist aufgrund der Anwendung der negativen Rückkopplung, um die Membran so nahe wie möglich an ihrer Null-Stellung zu halten, der Dynamikbereich nicht begrenzt durch die physikalischen bzw. körperlichen Eigenschaften der Membran selber.

- Patentansprüche 309841/1052

Claims

eingegangen am

Patentansprüche

Einrichtung zum Messen von Druckdifferenzen mittels einer Membran, gekennzeichnet durch elektrooptische Mittel, die ein elektrisches Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Bewegung der Membran aus ihrer Null-Stellung erzeugen, und eine elektrostatische Einrichtung, die die Membran in ihre Null-Stellung in Abhängigkeit von einem negativen Rückkopplungssignal proportional zu dem Ausgangssignal bewegt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran elektrisch leitet und optisch reflektiert,
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Einrichtung zumindest eine elektrostatische Elektrode, die im Bereich der Membran angebracht ist, umfaßt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennz eich'net, daß die elektrooptische Mittel umfassen eine Strahlungsquelle, ein Linsensystem, das die Strahlung auf die Membran fokussiert und die fokussierte Strahlung auf einen Detektor abbildet, eine Einrichtung, die der Membran eine sinusförmige Wellenform mit einer vorbestimmten Frequenz für eine Verschiebung von näherunggsweise 1/4 einer Wellenlänge der Strahlung von der Quelle aufprägt, und eine phasenempfindliche Einrichtung, die von dem Detektor ein Signal ableitet, dessen Amplitude und Vorzeichen abhängig von der Richtung und Amplitude der Bewegung der Membran unter einer zusätzlichen Kraft ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor für seinen Betrieb eine Vorspannung aufweist und daß die phasenempfindliche Einrichtung eine Einrichtung umfaßt, die die

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Vorspannung des Detektors mit einer sinusförmigen Wellenform der gleichen Frequenz und Phase- wie die der Membran die Oszillation aufprägende Wellenform variiert.

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6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die elektrooptischen Mittel umfassen eine Strahlungsquelle, ein Linsensystem, das die Strahlung auf die Membran fokussiert und die Reflektion der fokussierten Strahlung über einen Bündelspalter auf ein Paar von Detektoren abbildet, die in bezug aufeinander auf jeder Seite der Bildebene versetzt sind, so daß die Bewegung der Membran Ausgangssignale von den Detektoren hervorruft, die in der Phase unterschiedlich sind.

7- Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß eine phasenempfindliche Einrichtung vorgesehen ist, die von den Detektor-Ausgangssignalen ein elektrisches Signal ableitet, dessen Vorzeichen abhängig von der Richtung der Verschiebung der Membran und dessen Größe von der Größe der Verschiebung abhängig ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die das letztere Signal an die elektrostatische Einrichtung in einer solchen Weise anlegt, daß es der die Membran^erschiebenden Kraft entgegenwirkt.

b. Einrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Fühleinrichtung umfaßt eine Strahlungsquelle, ein Interferometer-System, das die Strahlung von der Quelle entlang einem Weg auf die Membran und von der Membran zu einem Detektor fokussiert, so daß eine Hauptweglänge vorgesehen ist, und die Strahlung von der Quelle entlang einem zweiten Weg auf einen Bezugsspiegel und von dem Spiegel auf einen zweiten Detektor fokussiert, so daß eine Bezugsweglänge vorgesehen ist, so daß durch die Verschiebung der Membran aus ihrer Null-Stellung die Detektoren veranlaßt werden, Ausgangssi^nale zu liefern, die sich in der Phase unterscheiden. 309841/1052

9. Einrichtung nach Anspruch β, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß eine photoempfindliche Einrichtung vorgesehen ist, die von den Detektor-Ausgangssignalen ein elektrisches Signal ableitet, dessen Vorzeichen abhängig von der Richtung der Verschiebung der Membran und dessen Größe abhängig von der Größe der Verschiebung der Membran ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die das letztere Signal an die elektrostatische Einrichtung anlegt, so daß es der die Membran verschiebender! Kraft entgegenwirkt.

10. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das elektrooptische kühlsystem umfaßt eine Strahlungsquelle, die auf einer Seite der Membran angebracht ist, einen Detektor, der äquidistant auf der anderen Seite der Membran angebracht ist, und ein Linsensystem auf jeder Seite der heiübran, wobei jedes Linsensystem einen zentralen, vollständig reflektierenden Bereich aufweist und die Linsensysteme optisch konjugierte Wege auf jeder Seite der Membran vorsehen, so daß eine Verschiebung der Membran eine Variation in dem Ausgangssignal des Detektors hervorruft.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Membran mit einer vorbestimmten frequenz mit einer Verschiebung von näherungsweise 1/4 der Wellenlänge der Strahlung von der Quelle oszilliert.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter vorgesehen ist, das aus dem Detektor-Ausgangssignal die Modulation, die durch die Oszillation mit der vorbestimmten Frequenz hervorgerufen worden ist, entfernt, so daß das resultierende Signal nach seiner Verarbeitung in der phasen-

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empfindlichen Einrichtung eine Größe und ein Vorzeichen aufweist, die von jeglicher zusätzlicher Kraft abhängig sind, die eine Verschiebung der Membran hervorruft.

13- Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die das resultierende Signal an die elektrostatische Einrichtung anlegt, so daß es der die Verschiebung der Membran hervorrufenden Kraft entgegenwirkt.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Einrichtung ein Paar von Elektroden umfaßt, von denen eine auf jeder Seite der Membran angebracht ist.

15.Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß die Elektroden parallel zu der Membran angeordnet sind.

16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennz ei chnet durch die Verwendung in einem Mikrophon.

17· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennz ei chnet durch die Verwendung in einem Spannungskomparator.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, g e kennzei chnet durch die Verwendung in einem Manometer.

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