DE68913938T2

DE68913938T2 - Hydrophon und ähnlicher Sensor.

Info

Publication number: DE68913938T2
Application number: DE68913938T
Authority: DE
Inventors: Bruce A Armstrong; Robert G Dunn
Original assignee: Hermes Electronics Ltd
Current assignee: Hermes Electronics Ltd
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2009-12-16
Also published as: EP0375304B1; EP0375304A3; US4928263A; DE68913938D1; HK1007801A1; CA1321827C; EP0375304A2; AU622595B2; AU4687189A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in bewegungserfassenden Meßwertaufnehmern, insbesondere Ortungs- und Entfernungsmeßhydrophonen
Ortungs- und Entfernungsmeß-(DIFAR)-Hydrophone sind seit nahezu zwei Jahrzehnten zur Spurverfolgung von Unterseebooten in Sonobojen verwendet worden. Ein DIFAR-Hydrophon beinhaltet zwei Richtungshydrophone, ein Druckhydrophon und Elektronik mit einem Kompaß. Die Empfangsempfindlichkeit eines Richtungshydrophons variiert gemäß dem Cosinus des Azimutwinkels des ankommenden Schalls; die zwei Richtungshydrophone stehen orthogonal zueinander und bilden einen sogenannten "gekreuzten Dipol". Die Empfangsempfindlichkeit des Druckhydrophons ist ungerichtet, d.h. die Empfangsempfindlichkeit besitzt eine höchstens schwache funktionale Abhängigkeit vom Eintreffwinkel. Die Eintreffwinkel werden bezüglich der Referenzachse gemessen, welche durch eine Linie gegeben ist, die mit der maximalen Empfangsempfindlichkeit eines willkürlich gewählten Richtungskanals zusammenfällt. Dieser Richtungskanal bildet den Cosinuskanal, der andere ist der Sinuskanal.
Die gekreuzten Dipole früher DIFAR-Hydrophone wurden mit vier oder einem Vielfachen von vier Druckhydrophonen bereitgestellt. Nachteile dieses Typs von DIFAR-Hydrophonen sind:
1) übermäßiges Strömungsrauschen bei niedrigen Frequenzen, wenn der Abstand zwischen den Druckhydrophonen nicht groß ist,
2) geringe akustische Empfindlichkeit bei niedrigen Frequenzen, wenn der Abstand zwischen den Druckhydrophonen nicht groß ist,
3) schleche Nulltiefe (ungenügende Ortung) bei niedrigen Frequenzen, wenn der Abstand zwischen den Druckhydrophonen nicht groß ist,
4) schlechte Phasen- und Empfindlichkeitsabstimmung zwischen den Richtungskanälen, insbesondere wenn die Betriebsbereiche der Temperatur und der hydrostatischen Drücke groß sind,
5) hohe Kosten und
6) Schwierigkeiten bei der Verkapselung in einer Sonoboje.
Verbesserte Versionen von DIFAR-Hydrophonen verwenden andere Technologien, z.B. innerhalb eines Druckbehälters orthogonal angebrachte Beschleunigungsmesser. Eine akustische Druckwelle beschleunigt den Druckbehälter, wie es auch ein Wassermolekül beschleunigen würde, wodurch ein Ausgangssignal in dem Beschleunigungsmesser erzeugt wird. Die Ausgangssignale orthogonaler Beschleunigungsmesser bilden den gekreuzten Dipol.
Zwar ist die Bildung eines auf Beschleunigungsmessern basierenden DIFAR-Hydrophons mit zwei Beschleunigungsmessern möglich, eine höhere Leistungsfähigkeit wird jedoch mit vier symmetrisch innerhalb des Druckbehälters montierten Beschleunigungsmessern erzielt. Die Ausgangssignale von jeweils in 180º-Intervallen angeordneten Beschleunigungsmessern werden zur Bildung der zwei Richtungskanäle kombiniert. Die Verwendung von vier Beschleunigungsmessern erhöht im Vergleich zur Verwendung von zweien die akustische Empfindlichkeit und reduziert die Empfindlichkeit gegenüber unerwünschten Einflüssen, z.B. druckinduzierten Deformationen des Druckbehälters.
In der Vergangenheit bildeten die Beschleunigungsmesser, das Druckhydrophon und die Elektronik getrennte Baueinheiten, die untereinander mit elektrischen Verdrahtungen und einer mechanischen Aufhängung verbunden waren.
FR-A-2.192.306 offenbart verschiedene Varianten von Beschleunigungsmessern, denen sämtlich eine Basis gemeinsam ist, an der eine Trägheitsmasse mittels eines flexiblen Stabes oder Streifens angebracht ist. An dem flexiblen Stab oder Streifen sind Dehnmeßstreifen derart angeordnet, daß sie von den einlaufenden Beschleunigungen abhängige Ausgangssignale erzeugen.
IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 10, 3. August 1967, S. 207, 208 offenbart einen Ortungs-Beschleunigungsmesser, bei dem eine Trägheitsmasse über einen Stab von einem Messerschneidenaufbau am oberen Stabende getragen wird, wobei in einem rechten Winkel zueinander angeordnete Messerschneiden vorgesehen sind. Die Messerschneiden liegen auf jeweiligen Kristallpaaren, welche elektrische Ausgangssignale in Abhängigkeit vom Ausmaß des durch die Messerschneiden ausgeübten Drucks emittieren, welches wiederum eine Funktion der Größe und Richtung der auf den Beschleunigungsmesser einwirkenden Kraft ist.
US-A-2.536.802 offenbart einen Beschleunigungsmesser mit orthogonal angeordneten, piezoelektrischen Kristallen, die auf Ablenkungen einer Trägheitsmasse in dem Beschleunigungsmesser ansprechen, um auf diese Weise eine Amplituden- und eventuell eine Richtungsangabe bereitzustellen.
Auf Beschleunigungsmessern basierende DIFAR-Hydrophone und andere moderne DIFAR-Hydrophone begegnen mit unterschiedlichem Ausmaß an Erfolg den oben erwähnten Schwierigkeiten der frühesten DIFAR-Hydrophone. Die vorliegende Erfindung bietet noch weitergehende Verbesserungen bezüglich dieser Punkte.

Kurzfassung der Erfindung

Demgemäß sind es Aufgaben der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art, welche eine verbesserte Empfindlichkeits- und Phasenabstimmung zwischen Richtungskanälen bereitstellt, und eine derartige Einrichtung mit vergleichsweise hoher akustischer Empfindlichkeit bei Verwendung von weniger Sensorelementen zu schaffen sowie eine derartige Einrichtung mit einer geringeren An zahl von Komponententeilen herzustellen, um die Kosten bei erhöhter Zuverlässigkeit zu senken. Weitere Zielsetzungen sind die Schaffung einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art, bei der Strömungsrauschen und elektrisches Rauschen reduziert sind und die einen derartigen Aufbau aufweist, daß thermisch induziertes Rauschen verringert ist und bei der des weiteren der elektrische Anschluß der Sensorelemente so gewählt ist, daß der elektronische Schaltungsaufbau, der zum Schutz gegen induzierte Spannungen etc. benötigt wird, minimiert ist.
Dementsprechend sieht die Erfindung in einem Aspekt einen bewegungssensitiven Ortungs-Meßwertaufnehmer, wie beispielsweise ein Hydrophon, mit folgenden Elementen vor:
(a) einer Trägheitsmasse;
(b) Mitteln, die eine Grundplatte definieren;
(c) elastischen Mitteln, welche die Trägheitsmasse mit der Grundplatte verbinden, wobei sich die Trägheitsmasse entlang einer Symmetrieachse erstreckt, wenn sie sich in einem nicht beschleunigten Zustand in Ruhe befindet, und die elastischen Mittel dazu dienen, der Trägheitsmasse eine Schaukelbewegung relativ zur Grundplatte in Reaktion auf und entsprechend der Richtung der zur Symmetrieachse transversalen Beschleunigungskomponenten der Grundplatte in radialen Richtungen relativ zur Symmetrieachse zu gestatten;
(d) einer Mehrzahl von Sensorelementen, die so angeordnet sind, daß sie auf die Schaukelbewegung der Trägheitsmasse relativ zur Grundplatte ansprechen, wobei die Sensorelemente derart angeordnet sind, daß sie Mehrfach-Richtkanäle definieren, die dazu dienen, Ausgangssignale in Abhängigkeit von den Richtungen der Beschleunigungskomponenten zu erzeugen;
dadurch gekennzeichnet, daß:
(e) die Trägheitsmasse, die elastischen Mittel und die Sensorelemente zusammen Resonanzsysteme bilden und zur Steuerung der Resonanz dieser Systeme Dämpfungsmittel gemeinsam der Trägheitsmasse, den elastischen Mitteln, den Sensorelementen und den durch letztere definierten Mehrfach-Richtkanälen oder diesen anteilig zugeordnet sind.
Die Sensorelemente beinhalten bevorzugt Elemente, die für mechanische Spannungen sensitiv und derart angeordnet sind, daß sie auf die radial gerichteten Oszillationen der Trägheitsmasse relativ zur Grundplatte ansprechen.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die elastischen Mittel, welche die Trägheitsmasse mit der Grundplatte verbinden, einen Halsabschnitt auf, der zur Symmetrieachse zentriert und gegenüber Krümmung oder Biegung ausreichend nachgiebig ist, um der Trägheitsmasse das Schwenken oder Schaukeln relativ zur Grundplatte zu erlauben.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Sensorelemente in gleichen Abständen voneinander um die Symmetrieachse angeordnet, und es sind Mittel vorgesehen, um ein Biegen der Sensorelemente zu bewirken, wenn die Trägheitsmasse relativ zur Grundplatte schaukelt oder sich verschwenkt. Die Sensorelemente sind bevorzugt auf der Grundplatte angeordnet, und die Mittel zur Bewirkung der Biegung beinhalten sich radial erstreckende Abschnitte auf der Trägheitsmasse, von denen jeder Mittel zur Kontaktierung eines jeweiligen Sensorelementes derart besitzt, daß sich die Bewegungen der Trägheitsmasse auf die Sensoreleniente übertragen. Die Sensorelemente sind nachgiebig aber relativ steif gestaltet, was es ihnen ermöglicht, in Reaktion auf diese Bewegungen auszuweichen oder sich durchzubiegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet jedes Sensorelement eine piezoelektrische Schicht, die an einem elastischen Träger festgelegt ist, der sich durchzubiegen vermag, wenn sich die Trägheitsmasse relativ zur Grundplatte verschwenkt. Die Sensorelemente sind bevorzugt als zwei zueinander senkrecht liegende Paare angeordnet, wobei die Sensoren jedes Paars von entgegengesetzter Polarität und elektrisch parallel zueinander geschaltet sind.
Die oben angegebenen Mittel zur Bewirkung der Dämpfung von Oszillationen beinhalten bevorzugt einen Behälter, der die Trägheitsmasse mit Abstand von derselben umgibt, wobei der Behälter an der Grundplatte fixiert ist. Im Raum zwischen dem Behälter und der Trägheitsmasse befindet sich ein Fluid mit ausreichender Viskosität, um die Dämpfung der Oszillationen zu bewirken.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Sensorelemente wiederum in gleichen Abständen voneinander um die Symmetrieachse angeordnet, jedoch unterscheiden sich die elastischen Mittel von den oben genannten darin, daß sie eine membranartige Struktur aufweisen, an der sowohl die Trägheitsmasse als auch die Sensorelelmente derart befestigt sind, daß die schwenkende oder schaukelnde Bewegung der Trägheitsmasse bewirkt, daß sich die Sensorelemente biegen und unter mechanische Spannung gesetzt werden.
In den verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung ist typischerweise ein Druckbehälteraufbau vorgesehen, welcher die Trägheitsmasse, die Grundplatte, die elastischen Mittel und die Sensorelemente umgibt und einschließt, um das Eindringen von Wasser in das Inneren des Druckbehälters beim Gebrauch zu verhindern. Typischerweise beinhaltet der Druckbehälteraufbau ein Paar von entgegengesetzt topfförmigen, nahtlosen Gehäuseteilen, die abgedichtet an der Grundplatte befestigt sind. Eines der nahtlosen Gehäuseteile umgibt bevorzugt die Trägheitsmasse, die Senorelemente und die Dämpfungsmittel, während des andere Gehäuseteil einen Bereich zur Anbringung elektrischer Komponenten umschließt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele derselben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen und die beigefügten Ansprüche.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Längsschnitt entlang der Schnittlinie I-I von Fig. 2 eines Hydrophons gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in seiner normalen Betriebsposition;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Unterseite des Hydrophons bei abgenommenem unterem Druckbehälterbecher und Behälter;
Fig. 2A ist eine weitere unterseitige Draufsicht, welche Vertiefungen in der Trägheitsmasse zeigt;
Fig. 3 ist ein vergrößerter Radialschnitt in der Umgebung eines Sensorelementes;
Fig. 3A ist ein schematisches Schaltbild, das die elektrischen Verbindungen zu den Sensorelementen zeigt;
Fig. 4 ist eine Ansicht entsprechend derjenigen von Fig. 3, welche eine modifizierte Ausführungsform zeigt;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht der Trägheitsmasse und des Behälters, die eine temperaturkompensierende Modifikation darstellt;
Fig. 6 und 7 sind Ansichten einer weiteren Ausführungsform des Beschleunigungsmessers in Form eines gekreuzten Dipols;
Fig. 8 ist eine Ansicht eines typischen Empfangsmusters eines gekreuzten Dipols;
Fig. 9 ist ein Diagramm des Verlaufs der Empfangsempfindlichkeit; und
Fig. 10 ist ein Diagramm der Abhängigkeit der Phase von der Frequenz.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Hydrophons, wie es in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, beinhaltet eine Trägheitsmasse (20) (vorzugsweise aus einem Nichteisenmetall hoher Dichte, z.B. Zink) von im wesentlichen zylindrischer Gestalt, jedoch mit einem kegelförmigen, unteren Endbereich, wobei die Trägheitsmasse (20) mittels eines starken Befestigungsstabes (20a) aus Aluminium an einem verhältnismäßig kurzen, zylindrischen, metallischen (z.B. aus Zink) Befestigungskörper (21) großen Durchmessers als Grundplatte aufgehängt ist. Die Masse des Befestigungskörpers (21) im Vergleich zur Masse der Trägheitsmasse (20) ist nicht entscheidend. Typischerweise ist die Masse des Befestigungskörpers (21) um ein Mehrfaches größer als diejenige der Trägheitsmasse (20). Des weiteren wird die Masse des Befestigungskörpers (21) so gewählt, daß das gewünschte Maß an Schwimmfähigkeit des Hydrophons erhalten wird (in einigen Fällen ist Nullauftrieb wünschenswert. Der Körper (21) kann als teilweise ausgehöhltes Gußteil mit Versteifungsrippen realisiert sein, um das erwünschte Gewicht zu erzielen). Bedeutsamer ist, daß der Befestigungskörper (21) wenigstens eine Steifigkeit besitzt, die ausreicht, daß er mit dem Befestigungsstab zusammenwirken kann, um die Kontrolle der Resonanz der Trägheitsmasse (20), wie unten beschrieben, zu unterstützen.
Der Befestigungsstab (20a) für die Trägheitsmasse (20) beinhaltet zwei längliche Stababschnitte (22, 23) von relativ großem Durchmesser, die paßgenau in zugehörigen Bohrungen in dem Befestigungskörper (21) bzw. der Trägheitsmasse (20) sitzen und mit dünnen Klebeschichten (62, 65) darin jeweils sicher gehalten sind; des weiteren weist der Befestigungsstab einen kurzen Hals (24) mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser auf, der zwischen den Abschnitten (22) und (23) angeordnet ist und es der Trägheitsmasse (20) ermöglicht, effektiv in den Radialrichtungen relativ zu einer Symmetrieachse und zum Befestigungskörper (21) zu schwenken oder zu schaukeln. Die Symmetrieachse erstreckt sich entlang der Längsachse des Befestigungsstabes und entlang der Symmetrieachse der Trägheitsmasse, wenn diese sich (nicht beschleunigt) in der Ruheposition befinden. Der Halsabschnitt (24) besitzt eine derartige Länge und Dicke (und daher Steifigkeit), daß die axiale Resonanzgrundfrequenz der Trägheitsmasse (20) etwas größer als die höchste interessierende akustische Frequenz ist, daß er aber noch ausreichend nachgiebig ist, um es der Masse (20) zu ermöglichen, relativ zum Befestigungskörper (21) zu schwenken oder zu schaukeln.
An dem zylindrischen Befestigungskörper (21) sind mit dünnen Klebeschichten, die zum Überstehen von Wärmeschocks ausreichend nachgiebig, jedoch steif genug sind, um eine feste Verbindung zu ergeben, ein oberer und ein unterer Druckbehälterbecher (25, 26) befestigt, die aus Aluminium bestehen, von topfförmiger Gestalt und sich gegenüberliegend angeordnet sind. Wie gezeigt, umgeben die Öffnungsrandbereiche der Becher (25, 26) den Befestigungskörper (21) und stoßen an eine zwischenliegende Ringrippe (21a) an. In einer anderen (aber sehr ähnlichen) Ausführungsform der Erfindung sind der obere und der untere Becher (25, 26) mit mechanischem Preßsitz an dem Befestigungskörper (21) angebracht, und die dünne Klebeschicht (63) dient lediglich der Wasserabdichtung. Die Druckbehälterbecher (25, 26) besitzen einen glatten, nahtlosen, topfförmigen Aufbau. Anzumerken ist, daß der Elastizitätsmodul des Materials und die Geometrie der Becher so sein muß, daß jegliche Resonanzfrequenz der Becher etwas größer als die höchste interessierende akustische Frequenz ist.
Die Trägheitsmasse (20) besitzt vier sich radial erstreckende Arme (68 bis 71), die rechtwinklig (senkrecht) zueinander angeordnet sind (Fig. 2), wobei die Arme über vier entsprechend positionierten, piezoelektrischen, bewegungssensierenden Elementen (28 bis 31) zentriert sind, die in gleichem Abstand von der Symmetrieachse und über vier flachen Taschen (32) in dem Befestigungskörper (21) angeordnet sind. Speziell sind die Umfangsbereiche der Sensorelemente an ringförmigen Vorsprüngen (32a) (Fig. 3) getragen, welche jede Tasche (32) umgeben. Der hauptsächliche, zentrale Bereich jedes Sensorelementes (28 bis 31) befindet sich über der Tasche und ist daher dazu befähigt, sich in praktisch derselben Weise wie eine Membran in Reaktion auf unterschiedliche Belastungen, die auf den zentralen Bereich des Sensorelementes einwirken, durchzubiegen. Vier Schrauben (33) mit abgerundeter Spitze, die durch Gewindelöcher (34) (Fig. 2A) in den jeweiligen radialen Armen (68 bis 71) hindurchgeführt sind, koppeln die Bewegungen der Arme (68 bis 71) an die Sensorelemente (28 bis 31) an.
Die keramischen, bewegungssensierenden Elemente (28 bis 31) beinhalten jeweils eine dünne, dickengepolte, piezoelektrische Keramikscheibe (58), die mit Lötmittel oder einer dünnen Klebeschicht an einer dünnen Metallscheibe (57) fixiert ist. Die Metallscheibe (57) sitzt auf dem oben angegebenen, ringförmigen Vorsprung (32a). Die Frontseite der Keramikscheibe (58), die mit der Schraube (33) in Kontakt ist, besitzt eine kleine Kreisfläche ohne Silberelektrode in ihrem Zentrum, um die elektrische Isolierung zwischen der Schraube (33) und der Keramik (58) sicherzustellen.
Die Sensorelemente (28) und (30) sind von entgegengesetzter Polarität und bilden den Cosinuskanal; die Sensorelemente (29) und (31) sind ebenfalls von entgegengesetzter Polarität und bilden den Sinuskanal. Mit anderen Worten bilden die paarweise diametral gegenüberliegenden Sensorelemente orthogonal angeordnete Richtungskanäle. Die elektrischen Verbindungen der Sensorelemente (28 bis 31) nach Masse werden über den Befestigungskörper (21) bewirkt (Fig. 3A), der mit den Metallscheiben (57) in Kontakt ist, welche ihrerseits in Kontakt mit den Keramikscheiben (58) sind. An die Keramikscheiben (58) angelötete Signalleitungen (35) (Fig. 2 und 3A) sind durch eine Öffnung (50) (Fig. 1 und 2) in dem Befestigungskörper (21) hindurchgeführt und an eine Elektronik (37) angeschlossen (die Elektronikeinheit kann von bekanntem oder herkömmlichem Aufbau sein und wird daher hier nicht weiter beschrieben). Die Sensorelemente (28) und (30) sind ebenso wie die Sensorelemente (29) und (31) elektrisch parallelgeschaltet. Die schmalen Zwischenräume (38) zwischen den Armen (68 bis 71) und einem ringförmigen Hubbegrenzungsring (39), der an der Unterseite des Befestigungskörpers (21) ausgebildet ist, erlauben eine freie Schwenkbewegung der Arme (68 bis 71) während des Akustikbetriebs, begrenzen jedoch die maximale Auslenkung der Arme, um auf diese Weise die Sensorelemente (28 bis 31) gegen zu große horizontale Beschleunigungen zu schützen, wie sie manchmal auftreten, wenn eine luftfahrzeuggestützte Sonoboje transportiert oder in das Wasser gelassen wird.
Fig. 4 zeigt eine alternative Sensorelementkonfiguration. Ein steifer, elektrisch isolierender Knopf (59) ist zwischen der Schraube (33) und der Keramikscheibe (58) angeordnet. Der Knopf (59) erhöht die akustische Empfindlichkeit und macht die nicht mit Silber versehene Fläche auf der Keramikscheibe (58) überflüssig, erhöht jedoch die Kosten und schafft einige Herstellungsprobleme. Im übrigen ist die Funktionsweise dieselbe, wie sie für die erste Konfiguration beschrieben wurde.
Die Trägheitsmasse (20) und die Nachgiebigkeit der Sensorelemente (28) und (30) bilden ein Resonanzsystem, ebenso die Trägheitsmasse (20) und die Nachgiebigkeit der Sensorelemente (29) und (31). Die Resonanz dieser Systeme ist durch das Trägheitsmoment der schaukelnden Trägheitsmasse (20) um den Hals (24) sowie die Nachgiebigkeit der jeweiligen membranartigen Sensorelemente (28, 30) und (29, 31) bestimmt. Daraus folgt, daß die Resonanz durch Veränderung der Abmessungen der Trägheitsmasse (20) und der Dicke und/oder des Durchmessers dieser Sensorelemente abgeändert werden kann. Eine niedrigere Resonanz erhöht die Empfindlichkeit des Hydrophons bei niedrigen Frequenzen und erniedrigt die Empfindlichkeit oberhalb der Grundfrequenz der Systeme, was das Hydrophon geeigneter für den Betrieb bei niedrigen Frequenzen macht. Die Resonanzfrequenzen dieser Resonanzsysteme können in gewissem Umfang eingestellt und durch Verstellungen der Schrauben (33) aneinander angeglichen werden.
Die Dämpfung der Resonanzen wird durch eine viskose Flüssigkeit (40) (vorzugsweise Silikonöl) bewirkt, welche in dem von der Trägheitsmasse (20), einem kanisterförmigen Behälter (41) und einem O-Ring (42) umgrenzten Volumen enthalten ist. Der Behälter (41) ist mittels einer Mehrzahl von Schneidschrauben (43), die sich durch Öffnungen (44) in einem Befestigungsflanschbereich des Behälters hindurch in korrespondierende Öffnungen (45) in den Befestigungskörper (21) erstrecken, an der Unterseite des Befestigungskörpers (21) starr festgelegt. Der Behälter (41) korrespondiert in seiner äußeren Gestalt im wesentlichen mit der Trägheitsmasse (20) und ist in seinen Abmessungen so gewählt, daß an allen Punkten ein ringförmiger Zwischenraum zwischen diesen existiert. Der Elastizitätsmodul und die Geometrie des Behälters (41) und der Befestigungsmittel ist so gewählt, daß jegliche Resonanz des Behälters höher liegt als die höchste interessierende akustische Frequenz.
Zwischen dem Behälter (21) und der Masse (20) befindet sich eingepreßt der O-Ring (42), der auf einem Ringabsatz (42a) der Trägheitsmasse (20) sitzt. Die Konzentrizität des Behälters (41) bezüglich der Trägheitsmasse (20) wird durch die Rückstellkraft des O-Ringes (42) unterstützt. Der O-Ring (42) besteht aus einem Gummi geringeren Härtegrades, um die Bewegung der Trägheitsmasse nicht übermäßig einzuschränken, wobei die exakte Härte nicht entscheidend ist. Der O-Ring (42) besteht aus einem gegenüber dem Öl (40) widerstandsfähigen Gummi.
Vertiefungen (46), die sich längserstreckend in die Trägheitsmasse (20) eingebracht sind, treiben zusammen mit den konischen Gestaltungen der unteren Endbereiche der Trägheitsmasse (20) und des Behälters (41) den Transfer von Öl (40) zum konischen Ende des Behälters, wenn das DIFAR-Hydrophon von einer entgegengesetzten Position in seine Betriebsposition (siehe Fig. 1) zurückgebracht wurde. Es ist an dieser Stelle anzumerken, daß das Silikonöl (40) entweder einen ringförmigen Luftspalt über ihm, z.B. über dem in Fig. 1 zu erkennenden Niveau (L), besitzen oder den Hohlraum vollständig ausfüllen muß; andernfalls würden die Strahlmuster des Hydrophons von dem gewünschten Cosinusmuster abweichen. Das Ausmaß an Resonanzdämpfung kann über einen weiten Bereich durch Veränderung der Ölmenge oder der Viskosität des Öls in dem Behälter (41) eingestellt werden. Eine Erhöhung des Ölniveaus vergrößert den Dämpfungseffekt und umgekehrt. Dies unterscheidet sich von der Verwendung viskoelastischer Materialien in einigen bekannten Anordnungen, welche nicht viel Spielraum bezüglich des Ausmaßes an Dämpfung bieten. Aus obigem folgt, daß die beschriebene Dämpfungsanordnung den von der Trägheitsmasse (20), den elastischen Mitteln, d.h. dem Hals (24), den Sensorelementen und den durch diese definierten, orthogonal angeordneten Richtungskanälen festgelegten Resonanzsystemen gemeinsam ist (von diesen geteilt wird).
Die Viskosität des Silikonöls (40) variiert mit Änderungen der Temperatur viel weniger als diejenige anderer Öle, was den Grund für dessen Bevorzugung erklärt. Diese relativ hohe Stabilität der Viskosität stellt eine verhältnismäßig stabile Steuerung der Resonanz über einen weiten Bereich von Betriebstemperaturen zur Verfügung.
Um eine noch stabilere Steuerung der Resonanz mit sich ändernder Temperatur bereitzustellen, kann folgende weitere Ausführungsform des Hydrophons verwendet werden. Bezugnehmend auf Fig. 5 besitzt der Behälter (41) an seinem kegelförmigen Ende ein Reservoir (204). Ein O-Ring (202), eine bimetallische Metallscheibe (201), welche die untere Wand des Reservoirs bildet, und ein Rückhaltering (200) bilden zusammen das Reservoir (204) und definieren einen Hohlraum, der mit Silikonöl (40) gefüllt ist. Die Bimetallscheibe (201) ist so angeordnet, daß Temperaturerhöhung eine Wölbung der Bimetallscheibe (201) konkav nach oben bewirkt, was den Ölstand (203) erhöht. Der erhöhte Ölstand bewirkt eine zusätzliche Dämpfung, welche die sich mit erhöhender Temperatur verringernde Viskosität des Öls (40) kompensiert. Analog senkt ein Temperaturabfall den Ölstand (203) ab, was dann die erhöhte Viskosität des Öls (40) kompensiert. Das Ölvolumen, das bei einer bestimmten Temperaturänderung in das oder aus dem Reservat gepumpt wird, kann durch Variieren des Durchmessers und der Dicke der Bimetallscheibe (201) sowie auch durch Verwendung einer Bimetallscheibe aus verschiedenen Materialien verändert werden.
Das Druckhydrophon beinhaltet eine dünne piezoelektrische Keramikscheibe (47), die mittels einer dünnen Klebeschicht (66) an einem flachen Abschnitt des unteren Druckbehälterbechers (26) fixiert ist, der an dieser Stelle mittels einer die Scheibe (47) umgebenden, ringförmigen Vertiefung (48) nachgiebiger gestaltet ist. Druckveränderungen bewirken ein Verbiegen des flachen Wandabschnitts, an dem die Scheibe (47) angebracht ist, was in dieser eine Spannungsdifferenz induziert, die in üblicher Weise dazu verwendbar ist, ein druckabhängiges Ausgangssignal zu erzeugen. Die elektrische Anbindung nach Masse ist über den Befestigungskörper (21) realisiert, der mit dem unteren Druckbehälterbecher (26) verbunden ist, welcher seinerseits mit der Keramikscheibe (47) Verbindung hat. Eine an die Keramikscheibe (47) angelötete und durch die Öffnung (50) in dem Befestigungskörper (21) hindurchgeführte Leitung (49) stellt die elektrische Signalverbindung zwischen dem Druckhydrophon und der Elektronik (37) her.
Der obere Druckbehälterbecher (25) ist mit einem Anker (51) (mit Klipsen, die sich durch die Öffnung erstrecken und in dem Becher (25) in Eingriff sind), einer vorderseitigen Ringgummidichtung (52) zwischen Anker (51) und Becher (25), einer Stopfbüchsengummidichtung (53) und einer elektrischen Leitung (55) abgeschlossen. In Sonobojen ist der mechanische Anschluß an den Anker (51) über ein Gummirohrstück (54) realisiert, das sich durch eine axiale Durchführung (56) in dem Anker (51) hindurch erstreckt und mit einer über der Stopfbuchsendichtung (53) angeordneten, inneren Schulter zusammenwirkt. Das Gummirohr gewährleistet eine Isolation gegenüber der Sonobojenaufhängung bezüglich Vibrationen.
Die Leiterplatten für die Elektronik (37) sind mechanisch mittels vier voneinander beabstandeten Längsträgern (60), deren untere Enden in jeweilige Öffnungen (61) in den Befestigungskörper (21) eingepaßt sind, miteinander verbunden. Die Längsträger (60) werden durch die Kraft, welche von dem oberen Becher (25) auf die Längsträgerfinger (64) an deren oberen Enden ausgeübt wird, in Position gehalten. Die Elektronik und die Leiterplatten können, wie bereits angemerkt, von herkömmlicher Art sein und werden hier nicht beschrieben.
Im Betrieb beschleunigt eine auf den Druckbehälter auftreffende, akustische Druckwelle den Druckbehälter und damit den Befestigungskörper (21) in Richtung der Druckwelle. Die radiale Beschleunigungskomponente veranlaßt die Trägheitsmasse (20), sich relativ zum Befestigungskörper (21) zu verschwenken, was axiale Bewegungen der Arme (68 bis 71) der Trägheitsmasse (20) erzeugt. Beispielsweise werden die Arme (68) und (70) von einer radialen Beschleunigungskomponente entlang der von einer Linie, welche durch die Mitten der Arme (68) und (70) geht, definierten Achse zu entgegengesetzten Axialbewegungen veranlaßt, was in den Sensorelementen (28) und (30) aufgrund deren entgegengesetzter Polarität eine Spannung gleicher Polarität hervorruft. Diese gleiche Beschleunigungskomponente erzeugt keine Axialbewegung der Arme (69) und (71) und daher keine diesbezügliche Spannung. Axiale Beschleunigungskomponenten des Druckbehälters erzeugen wegen des steifen Aluminiumhalses (24) lediglich kleine Deformationen der Sensorelemente (28 bis 31); außerdem wird die von einem Sensorelement erzeugte geringfügige Spannung im wesentlichen durch die Spannung egalisiert, die von seinem Partner hervorgerufen wird (z.B. erzeugen die Sensorelemente (28) und (30) in Reaktion auf axiale Beschleunigungskomponenten Spannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen, welche sich abhängig davon, wie gut die Elemente (28) und (30) in der Empfindlichkeit abgestimmt sind, aufheben). Das Gesamtsystem ist geeignet, das Doppel-Richtungsmuster "Fig. 8", wie es in Fig. 8 gezeigt ist, bereitzustellen, um dadurch die gewünschte Signalinformation über Richtung und Amplitude zu erhalten.
Fig. 9 zeigt die "auf Achse" liegende, breitseitige Empfangsempfindlichkeit des Cosinus- und des Sinuskanals für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es beschrieben wurde. Die Empfangsempfindlichkeit wird in dB bezogen auf 1V/uPa gemessen, und der Frequenzbereich beträgt zwischen 300Hz bis 5000Hz. Der Spitzenwert in der Cosinus- und Sinusantwort nahe 550Hz beruht auf der Grundfrequenz der Beschleunigungsmesser; der Spitzenwert nahe 4000Hz beruht auf einer Resonanz des Druckbehälters. Von hoher Bedeutung ist die Tatsache, daß Cosinus- und Sinuskanal einen identischen Verlauf zeigen; der Offset zwischen den Kurven beruht auf Schwankungen in den Empfindlichkeiten der piezoelektrischen Keramik, welche im Gebrauch leicht durch Verstärkungsanpassungen in der Elektronik berücksichtigt werden können.
Fig. 9 zeigt des weiteren die Empfangsempfindlichkeit des omnidirektionalen (Druck-)Hydrophons, das einen Antwort-Spitzenwert nahe 4800Hz aufgrund einer weiteren Resonanz des Druckbehälters aufweist.
Fig. 10 zeigt die Phasenantworten des Sinus- und des Cosinuskanals bezogen auf die Phase des omnidirektionalen (Druck-)Hydrophons. Die Phasendifferenz zwischen Sinus- und Cosinuskanal ist null, so daß die beiden Kurven als eine erscheinen.

Modifizierte Ausführungsform

Fig. 6 und 7 zeigen eine alternative Ausführungsform des Beschleunigungsmessers. Es ist lediglich der den Beschleunigungsmesser betreffende Teil des Hydrophons gezeigt. Diese Ausführungsform der Erfindung beinhaltet eine Trägheitsmasse (101), die mittels einer dünnen Klebeschicht starr an einer Membran (100) festgelegt ist. Die radiale Außenseite (103) der Membran (100) ist an den Innenwänden des Druckbehälters (dies ist der nicht gezeigte Teil) festgelegt, der in diesem Fall die Befestigungsbasis für die Trägheitsmasse (101) darstellt. Vier piezoelektrische Scheiben (104 bis 107) sind auf der Oberseite der Membran (100) mit Lötmittel oder einer dünnen Klebeschicht befestigt. Wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel müssen die Scheiben exakt in Intervallen von 90º montiert sein, andernfalls ist das Strahlmuster (Muster von Fig. 8) nicht perfekt. Des weiteren müssen die Scheiben aus Gründen, welche vom Fachmann auf diesem Gebiet leicht ersichtlich sind, in gleichem Abstand von der Symmetrieachse angeordnet sein. Die Scheiben (104) und (106) sind von entgegengesetzter Polarität, ebenso die Scheiben (105) und (107). Eine Vertiefung (102) bildet eine wünschenswerte Randbedingung für die Membran (100) (es läßt sich wie bei den vorigen Beispielen ein System zur Steuerung der Resonanz hinzufügen; dies ist in den Fig. 6 und 7 nicht gezeigt).
Eine radiale Beschleunigung der radialen Außenseite (103) entlang einer Achse, die von einer durch die Mitten der Scheiben (104) und (106) gehenden Linie definiert ist, veranlaßt die Membran (100), sich mit entgegengesetzter Symmetrie zu einer Achse, welche von einer durch die Mitten der Scheiben (105) und (107) gehenden Linie definiert ist, durchzubiegen. Idealerweise erzeugen die Scheiben (105) und (107) hierbei keine Spannung; die Spannungen der Scheiben (104) und (106) haben das gleiche Vorzeichen und addieren sich elektrisch parallel, wie vorstehend beschrieben.

Kurzfassung der Vorteile

Oben wurden auf Beschleunigungsmesser basierende DIFAR-Hydrophone beschrieben, bei denen eine piezoelektrische Keramik als aktives Sensormaterial verwendet ist. Die beschriebenen Ausführungsformen weisen die Merkmale auf, daß
(a) sich die orthogonal angeordneten Sensorelemente eine Trägheitsmasse und ein resonanzsteuerndes System teilen und daß
(b) das Druckhydrophon des Beschleunigungsmessers und die Elektronik sämtlich innerhalb eines Druckbehälters untergebracht sind.
Das gemeinsame Anbinden an eine Trägheitsmasse und ein resonanzsteuerndes System in der beschriebenen Weise
- bewirkt ausgezeichneten Empfindlichkeitsgleichlauf und Phasengleichlauf zwischen Richtkanälen, da die Temperatur und andere Einflüsse jeden Richtkanal in gleicher Weise beeinflussen;
- stellt eine hohe akustische Empfindlichkeit mit weniger piezoelektrischer Keramik zur Verfügung, da die Trägheitsmasse nicht zwischen den Kanälen aufgeteilt ist (Abmessungs- und Gewichtsbeschränkungen in Sonobojen und akustische Gesichtspunkte setzen dem Betrag der verwendbaren Masse eine obere Grenze); und
- reduziert die Anzahl von Einzelbauteilen, was Kosten reduziert, die Zuverlässigkeit erhöht und Herstellungsprobleme vermindert.
Die Unterbringung des Ortungshydrophons, des Druckhydrophons und der Elektronik in einem einzigen Druckbehälter in der beschriebenen Art
- reduziert Strömungsrauschen, da ein einzelner Druckbehälter weniger Turbulenz erzeugt und stabiler ist als eine Mehrzahl von untereinander mittels elektrischer Leitungen und einer mechanischen Aufhängung verbundenen Druckbehältern;
- reduziert die Anzahl von Einzelteilen, was Kosten reduziert, die Zuverlässigkeit erhöht und Herstellungsprobleme vermindert;
- eliminiert bis auf eine alle elektrischen Leitungen, wodurch elektrisches Rauschen und die Anzahl wasserdichter Verbindungen für Leitungen, die in die Druckbehälter hinein- bzw. aus diesen herausführen, minimiert ist; und
- schirmt die Leitungen für Signale niedriger Amplitude gegen turbulente Wasserströmung ab, indem diese innerhalb eines Druckgehäuses eingeschlossen sind (Wasser, das um Leitungen für Signale niedriger Amplitude herum fließt, veranlaßt diese dazu, sich zu bewegen, was elektrisches Rauschen induziert, das die Detektion sehr geringer akustischer Signale verhindert).
Weitere erwähnenswerte Merkmale der bevorzugten Ausführungsform sind:
- der durchgehend metallische Wärmetransportweg zwischen der Außenseite des Druckbehälters und den piezoelektrischen Sensorelementen. Die dadurch erzielte hohe thermische Leitfähigkeit kann die Dauer von thermisch induziertem Rauschen herabsetzen, das auftritt, wenn ein Hydrophon bei einer bestimmten Temperatur in einen Ozean mit einer davon verschiedenen Temperatur eingetaucht wird.
- die parallele elektrische Verbindung keramischer Elemente mit entgegengesetzter Polarität, was einen intrinsischen Schutz gegen Beschädigung der Keramik aufgrund übermäßiger, thermisch induzierter Spannungen bereitstellt, wodurch Schutzdioden längs der Keramik überflüssig sind.
Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele sind in jeglicher Hinsicht als illustrativ und nicht als beschränkend anzusehen. Ein Beispiel einer alternativen Verwendungsmöglichkeit für das gezeigte, bewegungssensitive Meßwertaufnehmer-(Beschleunigungsmesser-)System ist ein Geophon für landgestützten, seismischen Gebrauch. Andere Verwendungsmöglichkeiten sind für den jeweiligen Fachmann erkennbar. Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus den beigefügten Ansprüchen und nicht aus der vorstehenden Beschreibung, und alle Modifikationen, die sich innerhalb des Wortlauts und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche befinden, sind als von diesem umfaßt anzusehen.

Claims

1. Bewegungssensitiver Ortungs-Meßwertaufnehmer, beispielsweise Hydrophon, mit:

a) einer Trägheitsmasse (20);

b) eine Grundplatte (21) definierenden Mitteln;

c) elastische Mittel (24), welche die Trägheitsmasse mit der Grundplatte verbinden, wobei sich die Trägheitsmasse (20) entlang einer Symmetrieachse erstreckt, wenn sie sich in einem nicht beschleunigten Zustand in Ruhe befindet, und die elastischen Mittel dazu dienen, der Trägheitsmasse (20) eine Schaukelbewegung relativ zur Grundplatte (21) in Reaktion auf und entsprechend der Richtung der zur Symmetrieachse transversalen Beschleunigungskomponenten der Grundplatte in radialen Richtungen relativ zur Symmetrieachse zu gestatten;

d) einer Mehrzahl von Sensorelementen (28 bis 31), die so angeordnet sind, daß sie auf die Schaukelbewegung der Trägheitsmasse (20) relativ zur Grundplatte (21) ansprechen, wobei die Sensorelemente derart angeordnet sind, daß sie Mehrfach-Richtkanäle definieren, die dazu dienen, Ausgangssignale in Abhängigkeit von den Richtungen der Beschleunigungskomponenten zu erzeugen;

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die Trägheitsmasse (20), die elastischen Mittel (24) und die Sensorelemente (28 bis 30) zusammen Resonanzsysteme bilden und zur Steuerung der Resonanz dieser Systeme Dämpfungsmittel (40, 41) gemeinsam der Trägheitsmasse, den elastischen Mitteln, den Sensorelementen und den durch letztere definierten Mehrfach-Richtkanälen oder diesen anteilig zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sensorelemente (28 bis 31) elektrische Schaltungselemente beinhalten, die für mechanische Spannungen sensitiv und derart angeordnet sind, daß die Richtkanäle orthogonal zueinander liegen und dazu dienen, durch Erzeugung der Ausgangssignale auf die radial gerichteten Schaukeloszillationen der Trägheitsmasse (20) relativ zur Grundplatte (21) zu reagieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die elatischen Mittel, welche die Trägheitsmasse mit der Grundplatte verbinden, einen Halsabschnitt (24) aufweisen, der zur Symmetrieachse zentriert ist und sich entlang derselben erstreckt sowie von einer Länge und Dicke ist, die derart gewählt sind, daß die Grundresonanzfrequenz der Trägheitsmasse (20) entlang der Symmetrieachse oberhalb der höchsten, zu erfassenden akustischen Frequenz bleibt, während der Halsabschnitt (24) gleichzeitig ausreichend nachgiebig ist, um der Trägheitsmasse die Schaukelbewegung relativ zur Grundplatte in den radialen Richtungen zu gestatten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sensorelemente (28 bis 31) in gleichen Abständen voneinander um die Symmetrieachse angeordnet sind und jedes Sensorelement eine piezoelektrische Schicht (58) beinhaltet, die an einem Träger (57) festgelegt ist, der sich beim Schaukeln der Trägheitsmasse relativ zur Grundplatte durchzubiegen vermag.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Sensorelemente (28 bis 31) in gleichen Abständen voneinander um die Symmetrieachse angeordnet sind und mechanisch verbindende Mittel (68 bis 71) vorgesehen sind, um ein Durchbiegen der Sensorelemente zu bewirken, wenn die Trägheitsmasse relativ zur Grundplatte schaukelt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Sensorelemente (28 bis 31) in gleichen Abständen voneinander um die Symmetrieachse angeordnet sind und Mittel zur Bewirkung einer Durchbiegung der Sensorelemente, wenn die Trägheitsmasse relativ zur Grundplatte schaukelt, vorgesehen sind, welche mehrere Mittel (68 bis 71) beinhalten, die auf der Trägheitsmasse von der Symmetrieachse radial nach außen weisend angeordnet sind und von denen jedes ein jeweiliges Sensorelement kontaktiert, so daß die Bewegungen der Trägheitsmasse relativ zur Grundplatte auf die Sensorelemente übertragen werden, und wobei die Sensorelemente (28 bis 31) eine Elastizität besitzen, die sie befähigt, sich in Reaktion auf diese Bewegungen durchzubiegen oder zu wölben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Sensorelemente (28 bis 31) jeweils eine piezoelektrische Schicht (58) beinhalten, die an einem Träger (57) festgelegt ist, der sich durchzubiegen vermag, wenn sich die Trägheitsmasse relativ zur Grundplatte verschwenkt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei sowohl die piezoelektrische Schicht (58) als auch der Träger (57) scheibenförmig ausgebildet sind, wobei der Träger für jedes Sensorelement über einer Vertiefung (32) oder Ausnehmung in der Grundplatte (21) gehalten ist, um seine Durchbiegung zu gestatten, und wobei die die jeweiligen Sensorelemente kontaktierenden Mittel mit Schraubgewinde versehene Einstellmittel (33) beinhalten, um eine Einstellung und Angleichung der Resonanzfrequenzen der durch die Trägheitsmasse, die elastischen Mittel und die jeweiligen Sensorelemente definierten Systeme zu erlauben.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Sensorelemente (28 bis 31) in gleichen Abständen voneinander um die Symmetrieachse angeordnet sind und die elastischen Mittel eine membranartige Struktur (100) aufweisen, an der sowohl die Trägheitsmasse (101) als auch die Sensorelemente (104 bis 107) befestigt sind, so daß die Schaukelbewegung der Trägheitsmasse eine Durchbiegung und mechanische Spannungsbeaufschlagung der Sensorelemente hervorruft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Sensorelemente (28 bis 31) zwei zueinander orthogonal liegende Paare beinhalten, wobei die Sensoren jedes Paares von entgegengesetzter Polarität und elektrisch parallel zueinander geschaltet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Dämpfungsmittel (40, 41) zur Steuerung der Resonanz der Systeme einen Behälter beinhalten, der die Trägheitsmasse mit Abstand von derselben umgibt, wobei der Behälter relativ zur Grundplatte starr fixiert ist und sich im Raum zwischen dem Behälter und der Trägheitsmasse ein Fluid ausreichender Viskosität befindet, um die Dämpfung der Schaukelbewegung zu bewirken.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11 mit temperaturempfindlichen Mitteln (201, 204) zur Veränderung der Menge und folglich des Niveaus des Fluids im Behälter in Abhängigkeit von Temperaturänderungen, um so Änderungen in der Dämpfungswirkung aufgrund temperaturbedingter Viskositätsänderungen im Fluid zu kompensieren.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 mit einem auf Druck beanspruchten, elastischen Ring (42) zwischen dem Behälter und der Trägheitsmasse, der eine Kraft bereitstellt, welche versucht, die Trägheitsmasse in eine zum Kanister konzentrische Lage zu bringen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Druckbehältermitteln (25, 26), welche die Trägheitsmasse, die Grundplatte, die elastischen Mittel und die Sensorelemente umgeben und umschließen und das Eindringen von Wasser in das Innere des Druckbehälters beim Gebrauch verhindern.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Druckbehälter ein Paar von entgegengesetzt topfförmigen, nahtlosen Gehäuseteilen (25, 26) beinhaltet, die abgedichtet an der Grundplatte befestigt sind, wobei eines der nahtlosen Gehäuseteile die Trägheitsmasse, die Sensorelemente und die Dämpfungsmittel umgibt und das andere nahtlose Gehäuseteil einen Bereich zur Anbringung elektrischer Komponenten umschließt, wobei die entgegengesetzt topfförmigen, nahtlosen Gehäuseteile Öffnungsrandbereiche aufweisen, die mit der Grundplatte verbunden sind und diese abdichtend umklammern, wobei die nahtlosen Gehäuseteile so gebaut sind, daß jegliche Resonanzfrequenz dieser Teile größer ist als die höchste, zu analysierende akustische Frequenz.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei eines der beiden nahtlosen Gehäuseteile (26) ein Drucksensorelement (47) zur Druckdetektion auf selbigem beinhaltet, um ein druckabhängiges Ausgangssignal bereitzustellen.