DE4211273A1 - Strömungsmeßvorrichtung mit einer mechanisch resonanzfähigen Sensorstruktur - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsmeßvorrich­ tung mit mindestens einer mechanisch resonanzfähigen Sen­ sorstruktur, die bei einer Auslenkung aus einer Ausgangs­ lage aufgrund einer von der Strömung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums hervorgerufenen Krafteinwirkung ein von der Auslenkung abhängiges elektrisches Signal erzeugt.

Zur Strömungsmessung in flüssigen oder gasförmigen Medien werden verschiedene Sensorprinzipien eingesetzt. So sind z. B. bei flüssigen Medien Vorrichtungen zur Strömungsmes­ sung außerhalb eines das Medium führenden Rohres bekannt, bei denen Laufzeitunterschiede von induzierten Schallwel­ len, insbesondere Ultraschallwellen, an verschiedenen Or­ ten mit Hilfe von entsprechenden Detektoren ermittelt wer­ den (vgl. z. B. K. W. Bonfig u. a.: "Durchflußmessung von Flüssigkeiten und Gasen", Expert-Verlag 1990, Seiten 67 bis 80). Bei dieser Meßmethode muß jedoch eine beträchtli­ che Rohrlänge zum Aufbau einer Meßvorrichtung zur Verfü­ gung stehen, um eine hinreichend große Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erreichen. Ferner kann man auch in ein strömendes Medium Strömungssensoren direkt einbringen. Solche Sensoren können beispielsweise piezoelektrische Elemente oder Transducer auf Biegebalken sein (vgl. z. B. "Proceedings of the IEEE", Vol. 70, No. 5, Mai 1982, Sei­ ten 420 bis 457). Dabei ist es insbesondere möglich, diese Elemente als eine mechanisch resonante Struktur auszubil­ den, auf der Ultraschallkomponenten verteilt angeordnet sind. Aus der durch das strömende Medium hervorgerufenen Verstimmung der Resonanzfrequenz läßt sich dann auf die Strömung des Mediums schließen.

Bei in ein Medium direkt eingebrachten Detektionssystemen muß jedoch das System wegen seiner elektrischen Versorgung gut gekapselt sein. Entsprechende Maßnahmen setzen aber die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung herab. Außerdem re­ agieren entsprechende Detektionssysteme nicht hinreichend auf Dichteschwankungen und Temperaturunterschiede in dem strömenden Medium.

Eine Strömungsmessung in Gasen wird vielfach mittels soge­ nannter Anemometer vorgenommen. Bei einer solchen Meßvor­ richtung werden als Meßgröße Kräfte ausgenutzt, die von einem strömenden Gas auf eine z. B. drehbare Struktur aus­ geübt werden. Eine Schwierigkeit einer entsprechenden Meß­ vorrichtung in Gasleitungen ist jedoch darin zu sehen, daß eine die drehbare Struktur tragende Welle insbesondere im Falle toxischer Gase abgedichtet werden muß. Ferner werden zur Strömungsmessung in Gasen auch thermische Effekte aus­ genutzt. So wird z. B. in das strömende Gas ein beheizter Dünnfilmwiderstand in Strömungsrichtung gesehen zwischen zwei Temperaturfühlern angeordnet. Die Temperaturunter­ schiede zwischen diesen Fühlern stellen dann ein Maß für die Gasströmung dar. Jedoch ist dieses thermische Meßver­ fahren stark abhängig von Strömungszuständen, z. B. ob la­ minare oder turbulente Strömungen gegeben sind. Deshalb können unterschiedliche Strömungszustände die Meßwerte verfälschen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Meßvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen dahin­ gehend auszugestalten, daß sie einen kompakten Aufbau ei­ nes in das Medium direkt einzusetzenden Strömungssensors ermöglicht, ohne daß dabei die vorerwähnten Schwierigkei­ ten gegeben sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in das strömende Medium direkt eingebrachte mindestens ei­ ne Sensorstruktur ein beidseitig eingespanntes, unter der Krafteinwirkung tordierendes Biegeelement enthält, das ei­ ne dünne magnetostriktive Schicht aus einem weichmagneti­ schen Material mit einer ausgeprägten Magnetostriktion und einer vorbestimmten Anisotropiefeldstärke aufweist, und daß Mittel zur Erfassung von mit der Torsion des Biegeele­ mentes verbundenen Permeabilitätsänderungen der magneto­ striktiven Sensorschicht vorgesehen sind.

Die mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Meßvor­ richtung verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß solche Vorrichtungen in großer Stückzahl und mit großer Reproduzierbarkeit bei hoher Güte der einzelnen Sensorstruktur angefertigt werden können. Dabei lassen sich alle erforderlichen elektrischen Zuleitungen so ver­ legen, daß eine Kontaktierung außerhalb des strömenden Me­ diums erfolgt. So kann man vorteilhaft die Zuleitungen in einem die Vorrichtung aufnehmenden Substrat versenken oder durchkontaktieren, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung z. B. in eine Wandung eines das strömende Medium führenden Rohres integriert werden kann. Das mit der magnetostrikti­ ven Sensorschicht versehene, tordierbare Biegeelement als eigentliche Strömungssensorstruktur bedarf dabei keiner zusätzlichen Stromquelle zur Anregung einer erzwungenen Schwingung, wie dies insbesondere bei piezoelektrischen Elementen der Fall ist. Außerdem kann die Sensorstruktur bei geeigneter Materialwahl auch aggressiven Medien ausge­ setzt werden, ohne daß die Empfindlichkeit durch besondere Kapselungsmaßnahmen wie etwa im Falle kapazitiver Schal­ tungen darunter leidet.

Das Biegeelement der Sensorstruktur kann vorteilhaft nach den Methoden der Mikromechanik hergestellt werden (vgl. die genannte Literaturstelle aus "Proceedings IEEE"). Es stellt zwar im Prinzip ein mechanisch resonanzfähiges Ge­ bilde dar, braucht aber unter Einwirkung des strömenden Mediums nicht und insbesondere nicht im Resonanzbereich zu schwingen. Vielmehr reicht es für die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung völlig aus, wenn die Sensorstruktur durch das strömende Medium in einer Dreh­ richtung tordiert wird, wobei in dem Biegeelement entspre­ chende mechanische Spannungen σ hervorgerufen werden. Die­ se Spannungen σ übertragen sich auf die mit dem Biegeele­ ment kraftschlüssig verbundene dünne weichmagnetische Schicht und verändern deren Permeabilität µ. Die Permeabi­ litätsänderung Δµ wird dann in an sich bekannter Weise detektiert (vgl. z. B. "IEEE Trans. Magn.", Vol. MAG-23, No. 5, Sept. 1987, Seiten 2194 bis 2196). Die Permeabili­ tätsänderung Δµ ist mit der durch das strömende Medium erzeugten mechanischen Spannung σ über die Änderung der effektiven Anisotropiekonstanten ΔK_e folgendermaßen ge­ koppelt:

Hierbei ist die effektive Anisotropiekonstante K_e mit der intrinsischen Anisotropie K₀ und dem Produkt aus Magneto­ striktion λ_s und mechanischer Spannung σ durch folgende Beziehung verknüpft:

K_e=K₀-3 _* λ_{s *} σ.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Meßvor­ richtung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend auf die schematische Zeichnung Bezug genommen. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Meßvorrichtung nach der Er­ findung. Aus den Fig. 2 bis 4 gehen einzelne Herstel­ lungsstadien dieser Meßvorrichtung hervor. In Fig. 5 ist ein Schnitt durch die Meßvorichtung dargestellt. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung. In den Figuren sind sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Der in Fig. 1 als Aufsicht dargestellte Teil einer erfin­ dungsgemäßen Meßvorrichtung 2 weist eine tordierbare Mi­ krostruktur auf. Gegebenenfalls kann diese Struktur sogar mechanisch zu Torsionsschwingungen angeregt werden, deren Schwingungsspektrum mindestens einen Resonanzbereich zeigt. Dabei besteht die Möglichkeit, diese somit prinzi­ piell mechanisch resonanzfähige Struktur für einen Reso­ nanzbetrieb auszulegen, d. h., daß dann die Struktur in diesem Spezialfall mechanisch resonant ist. Gemäß dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel wird die Mikrostruktur im wesentlichen von einem schwingungsfähigen Biege- oder Tor­ sionselement 3 gebildet, das sich brückenartig mit einer Breite b über eine Ausnehmung 4 in einem Substrat 5 er­ streckt. Die Breite b liegt dabei im allgemeinen zwischen 1 µm und 200 µm, beispielsweise bei 50 µm, während die freie Spannweite w des Brückenbogens häufig zwischen 1 und 5 mm liegt und beispielsweise 2 mm betragen kann. Das Sub­ strat kann insbesondere ein Silizium-Wafer mit einer (100)-Orientierung seiner Oberfläche sein, aus dem die Ausnehmung 4 und das Biegeelement 3 vorteilhaft nach be­ kannten Verfahren der Silizium-Mikrostrukturtechnik he­ rausgearbeitet werden (vgl. die genannte Literaturstelle aus "Proceedings IEEE" oder "Sensors and Actuators", Vol. 19, 1989, Seiten 289 bis 307). Das Biegeelement 3 ist beidseitig an Einspannstellen 6a und 6b mit dem Substrat 5 verbunden bzw. geht dort in das Substrat über. Es ist in einem mittleren Bereich B, der z. B. etwa ein Drittel der Weite w beansprucht, gegenüber seiner Breite b paddel- oder flügelartig verbreitert. Dabei ist die Fläche F sei­ nes paddelförmigen Teils bzw. der Verbreiterung 3a asymme­ trisch bezüglich einer durch die Einspannstellen 6a und 6b verlaufenden Linie bzw. Längsachse A verteilt. Die Folge davon ist, daß das Biegeelement unter Einwirkung einer ex­ ternen Kraft, die von einer zumindest annähernd senkrecht bezüglich der Fläche F gerichteten Strömung eines gasför­ migen oder flüssigen Mediums hervorgerufen wird, gegenüber seiner dargestellten Ausgangslage in Strömungsrichtung um die Achse A tordiert und gegebenenfalls sogar dabei zu Schwingungen angeregt wird. Die Größe der Torsion ist ei­ nerseits durch die Materialwahl für das Substrat 5 und an­ dererseits durch die vorbestimmte Position der Fläche F bezüglich der Torsionsachse A sowie durch die Strömungs­ kraft bestimmt. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist die Fläche F durch die Achse A in zwei Teilflä­ chen f₁ und f₂ unterteilt, wobei die Teilfläche f₁ größer als die Teilfläche f₂ ist, d. h., die von der Achse A aus gerechnete Querausdehnung q₁ der Teilfläche f₁ soll größer als die entsprechende Querausdehnung q₂ der Teilfläche f₂ sein. Es gilt also: q₁ = c _* q₂. Aus Stabilitätsgründen der Mikrostruktur 2a sollte im allgemeinen die Größe c zwischen 1, 2 und 3 gewählt werden. Die Ausdehnung s der Gesamtfläche F quer zur Achse A kann beispielsweise zwi­ schen 0,5 mm und 1,5 mm liegen. Gegebenenfalls ist es je­ doch auch möglich, auf den Teil der Teilfläche f₂ zu ver­ zichten, der außerhalb des dem Biegeelement 3 zuzurechnen­ den, in der Figur gestrichelt eingezeichneten Bereichs der Breite b liegt.

Längs der Torsionsachse A verläuft über das Biegeelement 3 ein schmaler Streifen 8 einer dünnen Schicht aus einem weichmagnetischen Material mit einer hohen Magnetostrik­ tion und einer hinreichend großen Anisotropiefeldstärke. Die Richtung der Achse der leichten Magnetisierung, die sogenannte "leichte Richtung" des magnetostriktiven Mate­ rials ist in Fig. 1 durch einen mit 9 bezeichneten Pfeil veranschaulicht. Die leichte Richtung kann aber auch senk­ recht bezüglich der Schichtebene verlaufen. Der Streifen 8 stellt die eigentliche Sensorfläche der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung 2 dar. Der Sensorstreifen 8 bildet somit zusammen mit dem Biegeelement 3 eine Sensorstruktur, die in der Figur allgemein mit 10 bezeichnet ist. Die Sensor­ fläche sollte zweckmäßigerweise gegen etwaige externe Fel­ der, die die Domänenstruktur des magnetostriktiven Mate­ rials beeinflussen könnten, geschirmt sein. Durch die Schirmung wird außerdem der Wirkungsgrad der Sensorstruk­ tur günstig beeinflußt. Eine weitere Ausführungsform einer Schirmung bezieht den magnetischen Flußschluß zwischen ma­ gnetostriktiver Sensorfläche und den schirmenden Schichten ein. Auch hierdurch läßt sich der Wirkungsgrad der Sensor­ struktur günstig beeinflussen. Da das Biegeelement 3 in miniaturisierter Bauweise gefertigt werden und damit der Gesamtquerschnitt kleingehalten werden kann, ist die Quer­ schnittsverkleinerung durch die Sensorfläche vernachläs­ sigbar. Die typischen Gesamtabmessungen eines Biegeelemen­ tes können nämlich weniger als 2 mm Spannweite w in Rich­ tung der Torsionsachse A und weniger als 1 mm Ausdehnung s quer dazu betragen. Wird nun der Biegestreifen 3 durch ein strömendes Medium um die Achse A tordiert, so übertragen sich die entsprechenden mechanischen Spannungen auf das magnetostriktive Material, dessen Permeabilität hierdurch entsprechend verändert wird. Diese Permeabilitätsänderung ist also ein Maß für die durch die Strömung des Mediums hervorgerufene Krafteinwirkung auf die Fläche F.

Die Geometrie des Biegeelementes 3, insbesondere die Brücken­ spannweite w, sowie die magnetischen Eigenschaften der weichmagnetischen Schicht des Sensorstreifens 8 bestimmen im wesentlichen die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung. Als Materialien für den Streifen 8 sind solche geeignet, die eine ausgeprägte Magnetostriktion λ_s mit einem Betrag von mindestens 20 _* 10^-6, vorzugsweise mindestens 30 _* 10^-6 aufweisen. Außerdem sollte insbeson­ dere im Hinblick auf eine einfache und eindeutige Signal­ gewinnung das Material des Sensorstreifens 8 weichmagneti­ sche Eigenschaften (mit einer intrinsischen Koerzitivfeld­ stärke H_ci von unter 10 A/cm) und eine ausgeprägte uniaxi­ ale Anisotropie aufweisen, um so eine zumindest weitgehend hysteresisfreie Magnetisierungskurve zu gewährleisten. Da­ bei kann die in der Figur durch den Pfeil 9 veranschau­ lichte Achse (Richtung) der leichten Magnetisierung in der Schichtebene und quer zur Strömungsrichtung des Mediums liegen. Auch eine Ausrichtung der Achse der leichten Ma­ gnetisierung in Richtung der Normalen auf der Schichtebene ist möglich. Die geforderten magnetischen Eigenschaften können insbesondere von amorphen Materialien erfüllt wer­ den (vgl. z. B. "Elektronik", Heft 22, 30.10.1987, Seiten 99 bis 112). Ein konkretes Beispiel eines geeigneten Mate­ rials für den Streifen 8 ist das (Co_xFe_1-x)₈₀B₂₀ (vgl. z. B. das von F. E. Luborsky herausgegebene Buch "Amorphous Metallic Alloys", London: Butterworth, 1983, Seiten 271 bis 278). Je nach vorgesehenem gasförmigen oder flüssigen Medium lassen sich dabei (auch andere) Materialien ein­ setzen, die von dem jeweiligen Medium nicht angegriffen werden.

Zum Nachweis einer Permeabilitätsänderung in Folge einer Torsion des brückenartigen Biegeelementes 3 durch ein strömendes Medium läßt sich in an sich bekannter Weise vornehmen (vgl. z. B. die genannte Literaturstelle aus "IEEE Trans. Magn.", Vol. MAG-23). Besonders vorteilhaft und einfach ist es, wenn man die folgende Meßmethode durchführt: An einer Seite des Biegeelementes 3 wird ein externes magnetisches Wechselfeld mit einer Frequenz zwi­ schen 50 Hz und 10 kHz, insbesondere unter 1 kHz, bei­ spielsweise mit 50 oder 60 Hz erzeugt. Hierzu dient eine Spule 12 um den über die Einspannstelle 6a hinweg zu einem Endstück 8a verlängerten Streifen 8, an welche eine ent­ sprechende Wechselspannung U∼ angelegt wird. Der damit erzeugte magnetische Fluß wird dann über das weichmagneti­ sche Material der magnetostriktiven Schicht des Streifens 8 auf die andere Seite des Biegeelementes übertragen, wo er in einer zweiten Spule 13 um den über die Einspannstel­ le 6b hinweg zu einem Endstück 8b verlängerten Streifen 8 eine entsprechende Spannung induziert. Wird nun durch die Torsion des Biegeelementes die Permeabilität des weichma­ gnetischen Materials geändert bzw. die magnetische Polari­ sation in der magnetostriktiven Schicht gedreht, so ändert sich auch die mit der zweiten Spule 13 detektierte Span­ nung. Hierbei dreht sich der die Richtung der leichten Ma­ gnetisierung andeutende Pfeil 9 in die gestrichelt veran­ schaulichte Lage. Die an der Spule 13 detektierte Span­ nungsänderung ΔU ist also ein Maß für die Torsion des Biegeelementes 3 und damit für die von der Strömung des Mediums an dem Biegeelement ausgeübten Kraft. Aus dieser Kraft läßt sich auf die jeweiligen Strömungsverhältnisse rückschließen. Die benötigten beiden Spulen 12 und 13 können insbesondere in Planartechnik durch photolithogra­ phische Methoden in bekannter Weise hergestellt werden. Eine der Spule 13 nachzuordnende Elektronik ist an sich bekannt und deshalb in der Figur nicht ausgeführt.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen einen Schnitt durch die Meßvor­ richtung längs einer in Fig. 1 mit II bis IV gekennzeich­ neten Schnittlinie in verschiedenen Herstellungsstadien. Gemäß Fig. 2 werden auf einen (100)-orientierten Si-Wafer als Substrat 5 mit einer Dicke D beispielsweise zwischen 0,3 und 1 mm eine Haft- bzw. Ätzstoppschicht 15 und eine untere Schirmungsschicht 16, die z. B. aus einer NiFe-Le­ gierung mit Handelsnamen "Permalloy" besteht, aufgebracht. Die Schirmungsschicht 16 wird mit photolithographischen Methoden strukturiert. Nach dem Aufbringen und Strukturie­ ren einer Isolationsschicht 17 erzeugt man dann die ei­ gentliche Sensorschicht des Sensorstreifens 8 aus einem Material hoher Magnetostriktion. Diese Sensorschicht mit einer Dicke d z. B. zwischen 10 nm und 1 µm, vorzugsweise zwischen 20 und 500 nm, wird wiederum mit einer dünnen Isolationsschicht 18 abgedeckt.

Im Zuge der Herstellung der Sensorschicht des Streifens 8 werden auch die in Fig. 2 nicht dargestellten Spulen er­ zeugt. Eine obere Schirmungsschicht 18 wird zum Schluß hergestellt und hat elektrischen Kontakt zu der unteren Schirmungsschicht 16. Nach der Fertigstellung dieses pla­ naren Sensorelementes wird dann im Bereich des Biegeele­ mentes eine Rückseitenätzung vorgenommen, um so in dem eigentlichen Sensorbereich eine vorbestimmte reduzierte Si-Waferdicke D′ zu erhalten, die die Empfindlichkeit der Sensorstruktur 10 hinsichtlich der Torsion mitbestimmt (vgl. Fig. 3). Bei der Rückseitenätzung dient die Haft­ bzw. Ätzstoppschicht 15 als Vorderseitenschutz. In einem Trockenätzschritt, z. B. mittels Ionenstrahlätzens, wird diese Schicht 15 dann in einem vorbestimmten Bereich ent­ fernt. Gemäß Fig. 4 wird schließlich der Wafer in einem anisotrop ätzenden Medium so durchgeätzt, daß sich in der Ausnehmung 4 die Kontur des Biegeelementes 3 mit seinem paddelförmig verbreiterten Mittelteil 3a ergibt. In Fig. 4 ist ferner die Anströmrichtung eines gas- oder flüssigen Mediums M durch eine gepfeilte Linie 21 veranschaulicht.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Sensorstruktur 10 längs der in Fig. 1 angedeuteten Torsionsachse A. Zu­ sätzlich zu den in Fig. 2 aufgeführten Schichten sind Windungslagen 23 und 24 der Spulen 12 bzw. 13 angedeutet. Diese Lagen sind mit einer Isolationsschicht 25, z. B. ei­ fem Photolack oder einem Polyimid, planarisiert. Der ge­ samte Bereich der mechanisch resonanten Sensorstruktur 10 ist, wie vorstehend beschrieben, von der Rückseite her ge­ dünnt.

Vorteilhaft ist es auch, zwei hinsichtlich ihrer Geometrie etwa gleiche Sensorstrukturen nebeneinander anzuordnen, deren paddelförmige Verbreiterungen jedoch so bezüglich der jeweiligen Torsionsachse angeordnet sind, daß diese Strukturen in entgegengesetzter Richtung tordiert werden. Fig. 6 zeigt eine entsprechende Ausbildung einer erfin­ dungsgemäßen Meßvorrichtung 26, die sich durch eine höhere Empfindlichkeit bei simultaner Minimierung von Temperatur­ drifts auszeichnet. Ihre beiden Sensorstrukturen 10 und 10′ haben wiederum jeweils auf einer Seite wechselstromge­ speißte Spulen 12 und 12′. Die an den jeweils gegenüber­ liegenden Spulen 13 und 13′ abzunehmenden beiden Signal­ spannungen ΔU und ΔU′ werden hierbei einer Brückenschal­ tung zugeführt. Das Nettosignal wird dann in einer in der Figur nicht dargestellten Auswerteelektronik weiterverar­ beitet.

Abweichend von der Anordnung der beiden Sensorstrukturen 10 und 10′ nach Fig. 6 ist es gegebenenfalls auch mög­ lich, diese beiden Strukturen nicht parallel und symme­ trisch zueinander, sondern unter einem vorbestimmten Win­ kel, beispielsweise unter einem rechten Winkel zueinander anzuordnen.

Claims (9)

1. Strömungsmeßvorrichtung mit mindestens einer mechanisch resonanzfähigen Sensorstruktur, die bei einer Auslenkung aus einer Ausgangslage aufgrund einer von der Strömung ei­ nes flüssigen oder gasförmigen Mediums hervorgerufenen Krafteinwirkung ein von der Auslenkung abhängiges elektri­ sches Signal erzeugt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in das strömende Medium (M) di­ rekt eingebrachte mindestens eine Sensorstruktur (10, 10′) ein beidseitig eingespanntes, unter der Krafteinwirkung tordierendes Biegeelement (3) enthält, das eine dünne ma­ gnetostriktive Sensorschicht (Streifen 8) aus einem weich­ magnetischen Material mit einer ausgeprägten Magnetostrik­ tion und einer vorbestimmten Anisotropiefeldstärke auf­ weist, und daß Mittel zur Erfassung von mit der Torsion des Biegeelementes (3) verbundenen Permeabilitätsänderun­ gen der magnetostriktiven Sensorschicht (Streifen 8) vor­ gesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch ein Material der Sensorschicht (Strei­ fen 8) mit einer Magnetostriktion (λ_s), deren Betrag min­ destens 20 _* 10^-6, vorzugsweise mindestens 30 _* 10^-6 groß ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegeelement (3) um eine Achse (A) tordierbar ist und in einem mittleren Be­ reich (B) eine Verbreiterung (3a) aufweist, deren der Strömung des Mediums (M) ausgesetzte Fläche (F) bezüglich der Torsionsachse (A) asymmetrisch angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß sich das Biegeelement (3) über eine Ausnehmung (4) eines Substrates (5) erstreckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Substrat (5) zumindest weitgehend aus Silizium besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sensor­ schicht (Streifen 8) aus einem amorphen Material besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Erfas­ sung der Permeabilitätsänderungen an einem Endstück (8a) der Sensorschicht (Streifen 8) eine magnetfelderzeugende Spule (12, 12′) an dem gegenüberliegenden Endstück (8b) der Sensorschicht eine magnetfeldempfangende Spule (13, 13′) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit der magnetfelderzeugen­ den Spule (12, 12′) ein magnetisches Wechselfeld mit einer Frequenz zwischen 50 Hz und 10 kHz hervorzurufen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ge­ kennzeichnet durch mehrere Sensorstruk­ turen (10, 10′) mit vorbestimmter gegenseitiger Ausrich­ tung (vgl. Fig. 6).