DE69311327T2 - Mikrotechnologisch hergestellter sensor - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Dehnungsschwankungen eines dehnungsempfindlichen Elements einer mikrobearbeiteten Sensoreinrichtung aus Silicium, bei der es sich gemäß dem ersten Teil von Anspruch 1 (GB-A-2 189 600) um einen Schmetterlingssensor für die Bestimmung von Parametern handelt, die auf den Schmetterlingssensor einwirken. Weiterhin betrifft sie ein entsprechendes System gemäß dem ersten Teil von Anspruch 12.
• GB 2 223 582 befaßt sich mit einer druckempfindlichen Einrichtung, zum Beispiel zur Verwendung als Bohrlochsensor bei der Exploration und beim Bohren nach Öl. Bei dieser Einrichtung ist nur Druckempfindlichkeit bekannt. Insbesondere sind diese Sensoren aus einkristallinem Silicium hergestellt. Druck- und Temperaturempfindlichkeit sind aus EP-A-2,3-136 627 bekannt, der mit zwei Schwingungsmoden betrieben wird.
• In dem Artikel von Andres et al., "Sensitivity and mode spectrum of a frequency-output silicon pressure sensor", Sensors and Actuators, 15 (1988), Seiten 417-426, werden verschiedene Schwingungsmoden eines sogenannten Schmetterlingssensors aus Silicium mit einer integrierten dünnen Membran gezeigt. Diese Moden werden durch elektrische Aktivierung und optische Abfrage untersucht. Insbesondere werden für diese Moden Beziehungen zwischen Resonanzfrequenz und Druck bestimmt. Die Moden Mnm werden gemäß Position und Richtung von Knotenpunktachsen klassifiziert.
• In dem Artikel von Uttamchandani et al., "Optically excited resonant beam pressure sensor", Electronic Letters, 3. Dezember 1987, Band 23, Nr. 25, Seiten 1333-1334, werden die Beziehungen Resonanz frequenz-Druck und Resonanz frequenz-Temperatur für den Schwingungsgrundmodus eines mikrobearbeiteten Siliciumresonators vom Strebentyp bestimmt. Es werden keine weiteren Beziehungen oder Abhängigkeiten gezeigt.
• Die obigen Dokumente offenbaren weiterhin die herkömmliche Art des Ansteuerns derartiger Resonatoren und des Erfassens von Resonanzfrequenzen durch optische Aktivierungs- und Abfrageverfahren. Es werden insbesondere zwei Lichtquellen, d.h. eine Impulsbetrieb-Quelle für die Aktivierung und eine Dauerstrich-Quelle für die Abfrage, eingesetzt. Von diesen Quellen ausgesendetes Licht wird zusammengeführt und in einer Faser zum Sensor geführt, wodurch komplizierte instrumentarische Anordnungen an der Meßstelle vermieden werden.
• Zwar ist aus dem obigen die vorteilhafte Verwendung einer einzelnen Faser für die Aktivierung und Abfrage der Schwingungsmoden derartiger Sensoren bekannt, doch ist lediglich die Bestimmung eines entsprechenden Parameters, der für Betriebsbedingungen wie schon erwähnt verantwortlich ist, umgesetzt.
• In den meisten Fällen allerdings ist es erforderlich, einen Satz von Parametern zu bestimmen, um Arbeitsbedingungen in widrigen Umgebungssituationen genau zu qualifizieren. So zum Beispiel sollten bei den oben erwähnten Bohrlochbedingungen die Explorations- und Produktionsaktivitäten bei Betriebsbedingungen ausgeführt werden, die so sicher wie möglich sind. Insbesondere sollten die Druck-Temperatur-Kombinationen genau und zuverlässig überwacht werden. Im Hinblick auf Produktionsaktivitäten müssen permanent eingebaute Sensoreinrichtungen außerdem über lange Zeitperioden verwendet werden.
• Um die oben angesprochenen Nachteile zu beheben, werden mehrere Lösungen vorgeschlagen. So zum Beispiel werden in dem Artikel von Vincent et al., "An All-optical Single-fibre Micromachined Silicon Resonant Sensor: Towards a Commercial Device", Sensors and Actuators A, 25-27 (1991), Seiten 209-212, sowohl die Verwendung eines Satzes von Sensoren, die als Multiplexsensoren bezeichnet werden, mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen als auch mechanische Temperaturkompensation offenbart.
• Ein weiteres Kompensationsverfahren ist aus EP 371 592 bekannt. Auch dort wird eine Faserkommunikationsverbindung verwendet. Die gezeigte Sensoreinrichtung umfaßt ein Paar von zwei dehnungsempfindlichen Siliciumstreben, wobei auf die eine sowohl Druck- als auch Temperaturschwankungen wirken und die andere ein freies Ende aufweist, das lediglich Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Somit kann eine Temperaturkorrektur vollzogen werden.
• Die Lösungen und Möglichkeiten, wie sie in den erörterten Dokumenten dargelegt werden, scheinen allerdings entweder lediglich eine Entwicklungsstufe der Einrichtung darzustellen oder sie verwenden Mehrkomponenten-Sensoreinrichtungen und damit verwandte komplizierte oder unvollständige Parameterüberwachungsprogramme.
• Es ist somit eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren darzustellen, das mit einer einzigen mikrobearbeiteten Sensoreinrichtung einen Satz von äußeren Parametern zuverlässig und genau bestimmen kann.
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, die äußeren Parameter in lediglich einem Frequenzdurchlauf zu bestimmen.
• Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Verfahren nach Anspruch 1 bereit.
• Weiterhin wird erfindungsgemäß ein System nach Anspruch 12 dargelegt.
• Die vorliegende Erfindung wird nun im einzelnen beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
• Figur 1 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Querschnitt eines Meßrohrs einschließlich einer mikrobearbeiteten Sensoreinrichtung zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung und
• Figur 2 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Querschnitt eines Schmetterlingssensors.
• In beiden Figuren wird durch die gleichen Bezugsglieder auf die gleichen Sensorbauteile Bezug genommen.
• Unterbezugnahme auf Figur 1 ist ein mikrobearbeitetes Sensormittel 1 innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses 2, das im Querschnitt gezeigt ist, befestigt. Dieses Gehäuse wird äußeren Parameterschwankungen und Bedingungen ausgesetzt, die von der Sensoreinrichtung überwacht und gemessen werden sollen.
• Die Sensoreinrichtung 1, von der eine Draufsicht gezeigt ist, weist die Form einer dünnen Platte auf und ist in dem Gehäuse 2 befestigt und damit durch Fritten 9 verbunden, von denen zwei in schwarz beispielhaft gezeigt sind.
• Mehr ins Detail gehend, besteht das Sensormittel 1 aus einem sogenannten Schmetterlingssensor 3. Der Sensor 3 besteht im allgemeinen aus zwei rechteckigen Paddeln 4, die in einer Linie angeordnet sind und an ihren einander gegenüberliegenden kurzen Seiten miteinander durch ein Gelenk 5 verbunden sind. Jedes Paddel 4 ist an seinen beiden Längsseiten durch mindestens zwei entsprechende Fadenmittel 6 an ein Trägermittel 7 angekoppelt. Die Paddel 4, das Gelenk 5 und die Fadenmittel 6 verlaufen in der gleichen Ebene und bilden das dehnungsempfindliche Element.
• Wie aus der Figur ersichtlich, besteht das Fadenmittel aus einem V-förmigen Paar von Fäden, wobei die V-Unterseiten an den obigen Längsseiten angeordnet sind und die V-Enden an dem Tragermittel 7 angeordnet sind.
• Der Sensor bzw. die Sensoreinrichtungen weisen in der Regel Größen von bis zu 1000 µm auf. Sie sind aus amorphem Silicium, polykristallinem Silicium, einkristallinem Silicium oder sogar aus geeigneten Metallen hergestellt. Ausnehmungen, Löcher und weitere Reliefmerkmale werden zum Beispiel durch Ätzen oder durch Beschichtungsverfahren erzielt, die dem Fachmann wohlbekannt sind. Rohre und Sensormittel werden aus dem gleichen Material hergestellt. Gewöhnlich werden diese Sensoren als mikrobearbeitete Siliciumsensoren bezeichnet.
• Es wird zwar nur eine sogenannte Schmetterlings-Sensoreinrichtung gezeigt, doch sind aus der oben erörterten Literatur mehrere weitere Sensorausführungsformen bekannt. Insbesondere Sensoreinrichtungen vom Strebentyp werden vielfach untersucht.
• Wie in der Figur zu sehen ist, ist der Schmetterlingssensor 3 an ein Trägermittel 7 angekoppelt, das wiederum mit einer Hebelstruktur 8 verbunden ist, die mit den obigen Fritten 9 mit dem Gehäuse verbunden ist und eine vorteilhafte Aktivierung des Schmetterlings ermöglicht. Bei dieser Anordnung werden die Dehnung bewirkende Schwankungen durch das rohrförmige Gehäuse auf das Hebelgebilde übertragen, das wiederum die Dehnungsgeometrie in den Fadenmitteln beeinflußt.
• Außer der obigen Hebelstruktur kann das Trägermittel 7 auch ein gutbekanntes Konsolenmittel bilden, die auf einer Endwand des rohrförmigen Gehäuses angeordnet und damit verbunden sind, d.h. weitgehend integral damit ausgebildet sind. In diesem Fall wirkt die Endwand als Membran zum Übertragen der äußeren Parameterbedingungen.
• Wie der Fachmann erkennen kann, borgen die oben erwähnten Sensoreinrichtungen ihre Aktion beim Schaffen von Dehnungsschwankungen in ihrem dehnungsempfindlichen Element, was durch das gezeigte Fadenmittel bewirkt wird. Somit kann von einer derartigen Sensoreinrichtung im Prinzip jeder die Dehnung betreffende Parameter gemessen werden. Offensichtliche Beispiele derartiger Parameter sind der Druck und die Temperatur. Weitere Beispiele können Strömung und Schwingung sein und die Verdrängung, die mit Strömung und Schwingung kinematisch verwandt ist, und Druckschwankungen, die von vorbeilaufenden chemischen Grenzflächen oder schwankenden chemischen Bedingungen verursacht werden. Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zur Optimierung der Schwingung der dehnungsempfindlichen Elemente das rohrförmige Gehäuse zu evakuieren.
• Für den Betrieb einer derartigen Sensoreinrichtung ist es gut bekannt, sowohl elektrische als auch optische Aktivierung und Abfrage zu verwenden. Insbesondere das optische Verfahren wird bevorzugt, da die Verwendung eines Lichtstrahls die Aktivierung und die Abfrage abdeckt und den schaltungsmäßigen Aufwand eines derartigen Detektor- und Sensorsystems wesentlich verringert. Zum Führen von Lichtsignalen und zum Schaffen eines relativ schmalen Strahls, der die Sensoreinrichtung beleuchtet, werden vorzugsweise optische Fasern verwendet.
• Für die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung können grundsätzlich alle Arten von Fasern verwendet werden, zum Beispiel Einmoden-, Mehrmoden-, Gradienten- und Stufenfasern, bezogen auf die entsprechenden Faserdurchmesser, zum Beispiel von 4 µm bis 1000 µm.
• Wie aus der Literatur bekannt weisen derartige Sensoreinrichtungen mehrere Schwingungsmoden auf. Da die Geometrie und Mechanik der Moden hinsichtlich Anzahl und Position zum Beispiel ihrer Knotenpunktachsen deutlich unterschieden werden müssen, können sie, wie in dem oben angeführten Artikel von Andres et al. gezeigt, als Mnm bezeichnet werden. Es können aber auch andere Modencharakterisierungen verwendet werden, die an sich im engen Zusammenhang mit dem obigen Mnm stehen. In der vorliegenden Erfindung werden insbesondere M&sub0;&sub2; und M&sub0;&sub4;, die auch als der dritte und sechste Modus bezeichnet werden, aktiviert.
• Dem Fachmann ist durchaus bekannt, daß optische Aktivierung und Abfrage auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden kann. Die Beleuchtung des Sensors durch einen Lichtstrahl induziert grundsätzlich Temperaturgradienten, die Dehnungsschwankungen verursachen. Im Fall der Beleuchtung durch einen Strahl mit einer nichtkontinuierlichen Welle mit einer nichtkontinuierlichen Intensität verursachen die Dehnungsschwankungen Schwingungen. Je nach der Frequenz der Schwankungen der Lichtintensität können Resonanzfrequenzen erregt werden, und je nach der resultierenden Schwingung des Sensors wird Licht entsprechend reflektiert. Somit werden aus dem reflektierten Strahl, der durch die Schwingungen modifiziert worden ist, Resonanzfrequenzmoden erfaßt und entsprechend die Resonanzfrequenzen gemessen.
• Für die Aktivierung werden gut bekannte Intensitätsschwankungen wie Blockimpuls-, sinusförmige oder sägezahnförmige Schwankungen verwendet.
• Für die M&sub0;&sub2;- und M&sub0;&sub4;-Resonanzmoden werden Resonanzfrequenzen um 60 bzw. 170 kHz eingesetzt. Um in einem Aktivierungsdurchlauf einen Satz von Moden abzudecken, durchläuft die Frequenz für die Schwankungen oder Modulationen der Intensität des beleuchtenden Lichtstrahls zum Beispiel den Bereich von 10 bis 500 kHz, vorzugsweise von 50 bis 200 kHz.
• Zusätzlich zu dem obigen Aktivierungslichtsignal ist gut bekannt, eine Dauerlicht- Signalkomponente zu verwenden, wodurch die Erfassung reflektierter Strahlen verbessert wird. Im allgemeinen werden Intensitätsschwankungen, insbesondere Interferenzschwankungen, entdeckt. Besonders der letztere Fall wird erreicht, wenn eine die obigen Signale führende Faser verwendet wird, und der Raum zwischen dem Faserende und der Sensoroberfläche wird als gutbekannter Resonanzhohlraum verwendet. Der beleuchtende Strahl bildet im allgemeinen auf der Sensoreinrichtung einen Fleck. Durch Anpassung der Fasereigenschaften wie Durchmesser und Richtung an die Sensoreigenschaften wie Masse und Breite werden von der Sensoreinrichtung induzierte modifizierte Intensitätsschwankungen optimal erfaßt.
• Vor dem Betrieb ist es erforderlich, einige Sensormerkmale einzustellen, zu kalibrieren und zu kennzeichnen, so daß der Sensor als zuverlässige Meßund Erfassungseinrichtung verwendet werden kann. Zum Beispiel müssen der Ort des Flecks auf der Sensoreinrichtung, die Richtung des den Sensor beleuchtenden Lichtstrahls, der Winkel zwischen dem Strahl bzw. der Faserachse und dem Lot auf der Sensorebene und der Abstand zwischen Faserende und Sensorebene genau eingestellt werden. Besonders hinsichtlich der äußeren Parameterbedingungen hat es sich als möglich herausgestellt, Beziehungen zwischen den Parametern und den Resonanzfrequenzen zu kennzeichnen. Je nach den jeweiligen Dehnungseigenschaften werden Sätze von Parametern an die Eigenschaften angepaßt. Im Fall der Erfassung sowohl von Druck- als auch Temperaturabhängigkeiten müssen mindestens zwei zweifache Frequenz- bzw. Druck- Temperatur-Beziehungen bestimmt werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Druck- und Temperaturkennlinien für die oben erwähnten M&sub0;&sub2;- und M&sub0;&sub4;- Resonanzmoden zu bestimmen. Diese Kennlinien enthalten für jede Resonanzfrequenz eine Gleichung, die die speziellen Temperatur- und Druckabhängigkeiten umfaßt. Durch Verknüpfung der beiden entsprechenden Kennlinien können Druck- und Temperaturwerte abgeleitet werden. Durch Anwendung des oben erörterten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung können somit Druck- und Temperaturwerte zwischen 0 und 2000 bar bzw. 0 und 350ºC, vorzugsweise zwischen 35 und 1000 bar bzw. 20 und 200ºC, bestimmt werden.
• Ein System zum Ausführen der Vorgehensweisen gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung enthält ein Lichtstrahl-Liefermittel zum Beleuchten des dehnungsempfindlichen Elements des mikrobearbeiteten Sensors, ein Frequenzoszillatormittel zum Erzeugen eines Strahls mit frequenzmäßig durchlaufener modulierter Intensität zum Aktivieren des Elements in mindestens zwei Oszillations-Resonanzmoden mit ihren Resonanzfrequenzen, Erfassungsmittel zum Erfassen des durch das aktivierte Element modifizierten Lichtstrahls, Durchschnittsbildungsmittel zum Messen der Resonanzfrequenzen von dem modifizierten Strahl und Verarbeitungsmittel zum Verarbeiten der Resonanzfrequenzwerte und entsprechenden Ableiten von mindestens zwei äußeren Parameterwerten daraus.
• Vorteilhafterweise umfaßt das System ein Dauerstrich-Erzeugungsmittel zum Erzeugen einer zusätzlichen Dauerstrich-Signalkomponente.
BEISPIEL
• In einem Beispiel, wie unten angegeben, werden weitere Einzelheiten im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren und System bei Verwendung eines Schmetterlingssensors gezeigt.
• Bezug nehmend auf Figur 2 umfaßt ein Schmetterlingssensor 3, wie oben gezeigt, Paddel 4, Gelenk 5, Fadenmittel 6 und Trägermittel 7. Im einzelnen umfaßt der Schmetterlingssensor die Löcher 10 entlang dem Gelenk 5, um die Paddel 4 biegsamer zu machen. Die Löcher 10 sind in der Regel rechteckig.
• Bei den Versuchen, wie sie mit dem in Figur 2 gezeigten Sensor ausgeführt wurden, wurden die folgenden Betriebsbedingungen verwendet:
• - Impulsbetrieb-Laserdiode, Wellenlänge 1550 nm,
• - Dauerstrich-Laserdiode, Wellenlänge 1300 nm,
• - Fleckort entlang einem der Löcher,
• - Winkel zwischen Faserachse und Lot 1º,
• - Abstand zwischen Faserende und Paddeloberfläche 100 µm.
• Im Hinblick auf das oben Gesagte wird angemerkt, daß mindestens 60% der Energie des Lichtstrahls auf dem Paddel ankommen sollten, vorteilhafterweise mindestens 80%.
• Außerdem hat sich gezeigt, daß der Winkel zwischen der Faserachse und dem Lot weniger als 5º, vorzugsweise weniger als 2º, betragen sollte und die Entfernungen zwischen dem Faserende und der Paddeloberfläche im Bereich von 20 bis 200 µm, vorzugsweise zwischen 50 und 150 µm, liegen sollten, um vorteilhafte Parameterwerte zu ergeben.
• Unter den obigen Bedingungen, die zu Resonanzfrequenzen von 62 kHz und 173 kHz für die M&sub0;&sub2;- bzw. die M&sub0;&sub4;-Mode führen, werden Temperatur- und Druckwerte zwischen 20 und 100ºC bzw. bis zu 200 bar bestimmt. Die Fehler bei diesen Werten waren nicht größer als 0,1ºC und 0,1 bar.
• Es hat sich herausgestellt, daß es durch Anwenden des obigen Verfahrens und Systems möglich ist, Bedingungen in widrigen Ümgebungen zuverlässig und genau zu überwachen, was insbesondere im Hinblick auf Sicherheitserfordernisse von großem Interesse ist.

Claims (12)

1. Verfahren zum Überwachen von Dehnungsschwankungen eines dehnungsempfindlichen Elements einer mikrobearbeiteten Sensoreinrichtung aus Silicium, wobei es sich um einen Schmetterlingssensor (3) handelt, mit mindestens zwei rechteckigen Paddeln (4), die in einer Linie angeordnet sind und an ihren einander gegenüberliegenden kurzen Seiten miteinander durch ein Gelenk (5) verbunden sind, wobei jedes Paddel (4) an seinen beiden Längsseiten durch mindestens entsprechende zwei Fadenmittel (6) an ein Trägermittel (7) angekoppelt ist, wobei die Paddel, das Gelenk (5) und die Fadenmittel (6) in der gleichen Ebene verlaufen und das dehnungsempfindliche Element bilden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- Beleuchten des Elements (3) mit einem Lichtstrahl mit modulierter Intensität zum Aktivieren des Elements (3), damit es bei seiner Resonanzfrequenz in einer entsprechenden Drehoszillations-Resonanzmode Mnm oszilliert,

- Bestimmen der Frequenzkennlinie der Einrichtung (3), wenn sie vorbestimmten Parameterbedingungen ausgesetzt ist,

- das Element (3) den äußeren Parameterbedingungen aussetzen und

- Erfassen des Lichtstrahls nach entsprechender Modifizierung durch das aktivierte Element (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl einen Lichtstrahl mit mindestens frequenzmäßig durchlaufener modulierter Intensität bildet und daß das Verfahren weiterhin folgendes umfaßt:

- nachfolgende Aktivierung bei mindestens zwei Oszillations-Resonanzmoden,

- Messen der entsprechenden zwei Resonanzfrequenzen und

- entsprechendes Bestimmen zweier Parameterwerte durch Anpassen der Resonanzfrequenzen an die entsprechende Frequenzkennlinie.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die M&sub0;&sub2;- und M&sub0;&sub4;-Oszillations-Resonanzmoden aktiviert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Fadenmittel (6) als ein V-geformtes Paar von Fäden vorliegen, wobei die V-Unterseiten an den Seiten angeordnet sind und die V-Enden an dem Trägermitteln (7) angeordnet sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung in einem im wesentlichen evakuierten rohrförmigen Gehäuse (2) angeordnet ist, das den äußeren Parameterbedingungen ausgesetzt ist, die durch das Trägermittel (7) auf die Einrichtung (3) übertragen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Trägermittel (7) ein Konsolenmittel bilden, das an einer Endwand des Gehäuses (2) angeordnet und damit verbunden ist, wobei die Endwand für die äußeren Parameterbedingungen wie eine Membran wirkt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Trägermittel (7) Teil einer Hebelstruktur (8) sind, wobei die Struktur (8) zum Übertragen der äußeren Parameterbedingungen mit der zylindrischen Wand des Gehäuses (2) verbunden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Frequenz zwischen 10 und 500 kHz; vorzugsweise zwischen 50 und 200 kHz, durchlaufen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der den Schmetterlingssensor beleuchtende Lichtstrahl auf einen Fleck auf einem der Paddel (4) fokussiert wird, wobei der Hauptteil des Flecks entlang des Gelenks (5) liegt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der das Element (3) beleuchtende Lichtstrahl weiterhin eine Dauerstrich-Signalkomponente umfaßt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sowohl Druck- als auch Temperaturwerte bestimmt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Druck- und Temperaturwerte zwischen 0 und 2000 bar bzw. 0 und 350ºC, vorzugsweise zwischen 35 und 1000 bar bzw. 20 und 200ºC, gemessen werden.

12. System zum Überwachen von Dehnungsschwankungen eines dehnungsempfindlichen Elements einer mikrobearbeiteten Sensoreinrichtung aus Silicium, wobei es sich um einen Schmetterlingssensor (3) handelt, mit mindestens zwei rechteckigen Paddeln (4), die in einer Linie angeordnet sind und an ihren einander gegenüberliegenden kurzen Seiten miteinander durch ein Gelenk (5) verbunden sind, wobei jedes Paddel (4) an seinen beiden Längsseiten durch mindestens entsprechende zwei Fadenmittel (6) an ein Trägermittel (7) angekoppelt ist, wobei die Paddel, das Gelenk (5) und die Fadenmittel (6) in der gleichen Ebene verlaufen und das dehnungsempfindliche Element bilden, wobei das System folgendes umfaßt:

- ein Mittel zum Beleuchten des Elements (3) mit einem Lichtstrahl mit modulierter Intensität zum Aktivieren des Elements (3), damit es bei seiner Resonanzfrequenz in einer entsprechenden Drehoszillations-Resonanzmode Mnm oszilliert,

- ein Mittel zum Bestimmen der Frequenzkennlinie der Einrichtung (3), wenn sie vorbestimmten Parameterbedingungen ausgesetzt ist,

- ein Mittel zum Aussetzen des Elements (3) den äußeren Parameterbedingungen und

- ein Mittel zum Erfassen des Lichtstrahls nach entsprechender Modifizierung durch das aktivierte Element (3),

dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl einen Lichtstrahl mit mindestens frequenzmäßig durchlaufener modulierter Intensität bildet und daß das System weiterhin folgendes umfaßt:

- ein Mittel zur nachfolgenden Aktivierung von mindestens zwei Oszillations-Resonanzmoden,

- ein Mittel zum Messen der entsprechenden zwei Resonanzfrequenzen und

- Mittel zum entsprechenden Bestimmen zweier Parameterwerte durch Anpassen der Resonanzfrequenzen an die entsprechende Frequenzkennlinie.