NL1008006C1 - Deeltjessnelheidssensor. - Google Patents

Description

i

985061/Me/MMA

Korte aanduiding: Deeltjessnelheidssensor.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting en werkwijze om akoestische geluidsintensiteit te bepalen met behulp van meerdere akoestische flowsenso-ren. Huidige commercieel verkrijgbare meetsystemen zijn 5 gebaseerd op drukmeting volgens IEC norm 1043 met twee drukmicrofoons, of een combinatie van een drukmicrofoon en een indirecte deeltjessnelheidssensor.

Om de geluidsintensiteit, de hoeveelheid geluid, te meten moeten twee componenten van een akoestisch verschijn-10 sel gemeten worden: de akoestische drukvariatie en de zogenaamde deeltjessnelheid ook wel de akoestische flow genoemd. Akoestische drukvariaties worden gemeten met een conventionele drukmicrofoon zoals bijvoorbeeld een standaard magnetodynamische drukmicrofoon of met een condensa-15 tor drukmicrofoon. De deeltjessnelheid moet worden gemeten met een deeltjessnelheidsmicrofoon.

Het is moeilijk om deeltjessnelheid direct te meten. In plaats van een directe deeltjessnelheidsmeting wordt veelal een drukgradiënt gemeten met een zogenaamde drukgra-20 diëntmicrofoon. Ook wordt er wel gebruik gemaakt van tegenover elkaar geplaatste ultrasone stralers die door een Doppler verschuiving de deeltjessnelheid tussen de stralers kan meten in één richting. Een voorbeeld hiervan is een Norwegian Electronics Type 216 P-U intensity probe, ook 25 genoemd in het boek: F.J. Faby "Sound Intensity", E&F Spon, London 1995, blz. 105, 115.

Ook werd in het verleden gebruik gemaakt van een hete draad om deeltjessnelheid te meten. Dit blijkt echter niet goed te gaan doordat de hotwire sensor slechts de absolute 30 grootheid en niet de richting kan bepalen. Zowel een stroming in de positieve als de negatieve richting laat de draad afkoelen en tevens is de hete-draad-microfoon nauwelijks gevoelig in het akoestisch gebied (dat gedefinieerd 1008006 - 2 - is tussen 20 Hz en 20 kHz vanaf 0 dB SPL) . Er zij hier verwezen naar I.V. Lebedeva en S.P. Dragan, "Calibration of Hot wire Anemometers in Soundfields" in een rapport van Dantec, H.F. Olson, Acoustical Engineering, Van Nostrand 5 Company Inc, Princeton, New York, 1967.

Nadeel van de voorgaande oplossingen om de deeltjessnelheid te meten is het feit dat de sensor groot is vergeleken met de golflengte van het akoestische verschijnsel wat onder meer verstrooiing van het geluidsveld geeft bij 10 hogere frequenties en dat het tevens moeilijk is de sensor te ijken.

Een andere methode om deeltjessnelheid te meten en ook geluidsintensiteit te meten is gebruik te maken van twee druksensoren (microfoons) die vlakbij elkaar geplaatst 15 worden. De deeltjessnelheid blijkt geschat te kunnen worden uit het verschilsignaal van de beide druksensoren. Dit systeem heeft twee identieke druksensoren (microfoons) nodig en is erg gevoelig voor zogenaamde fasefouten tussen de twee microfoons.

20 Er worden op conventionele wijze twee methoden toege past om akoestische geluidsintensiteit te meten: 1. de deeltjessnelheid en de akoestische-drukvaria-ties meten en vermenigvuldigen (in norm IEC 1043 is deze methode aangeduid als P-U methode); of 25 2. de deelt jessnelheid schatten met behulp van twee ruimtelijk gescheiden druksensoren en tevens met de beide druksensoren de gemiddelde druk meten (in norm IEC 1043 is deze methode aangeduid als P-P methode).

De belangrijkste fouten die optreden bij de bepaling 30 van geluidsintensiteit met de verschillende voornoemde methoden worden nu besproken. Gebruik makend van de P-P methode zijn de belangrijkste fouten: 1. het ongewenste faseverschil tussen de twee drukmi-crofoons leidt tot een fout in de bepaling van de deeltjes- 35 snelheid; 2. aangezien de druk bepaald wordt door de som van de twee drukmicrofoons ontstaat er een extra fout: de gemiddelde druk wordt bepaald en niet de druk op één plaats.

1008006 - 3 -

De conclusie is, dat zowel de druk als de deeltjes-snelheid niet goed worden gemeten, wat leidt tot een fout in de bepaalde geluidsintensiteit.

De belangrijkste fout die inherent is aan het gebruik 5 van een P-U meetinstrument is de fasefout tussen de akoestische druksensor en de deeltjessnelheidssensor. Deze is gewoonlijk veel groter dan de fasefout die gemaakt worden in een P-P meetinstrument, omdat de beide sensoren op geheel andere transductie-principes gebaseerd zijn. Hoewel 10 de druk en de deeltjessnelheid dus goed gemeten worden zal de geluidsintensiteit niet goed bepaald kunnen worden.

De uitvinding stelt zich ten doel om een zeer kleine akoestische geluidsintensiteit-meetinrichting te verschaffen om problemen met ij king en beïnvloeding van het te 15 meten fenomeen (geluid) tot een minimum te beperken. Voor het bereiken van deze doelstelling wordt gebruik gemaakt van sensoren en middelen die op zichzelf voor het meten van fluïdum-stromen bekend zijn. Een karakteristiek voorbeeld van een dergelijke sensor wordt gegeven in het artikel: 20 H.E. de Bree et al.: "The Microflown, A novel device measuring acoustical flows", Sensors & Actuators: A Physical,

Volume SNA054/1-3, biz. 552-557 en internationale octrooiaanvrage PCT/NL95/00220. De in deze publikaties beschreven deeltjessnelheidssensoren worden hierna kortweg aangeduid 25 met de naam "Microflown".

Zoals uit het genoemde artikel blijkt zijn er drie typen Microflowns. Het eerste type is een zogenaamd SHS type Microflown waar drie elementen in een lijn gebruikt worden voor het meten van de deeltjessnelheid op die lijn. 30 Dit type bestaat uit twee temperatuursensoren S, welke al dan niet warmte genereren en een verwarmingselement H dat expliciet bedoeld is warmte te genereren. Het tweede type is een zogenaamd SS type Microflown waar twee elementen in een lijn gebruikt worden voor het meten van de deeltjes-35 snelheid. Dit type maakt geen gebruik van een verwarmingselement en daarom wordt met de temperatuursensoren S zelf warmte opgewekt. Met beide voorgenoemde typen (SHS en SS) wordt de deeltjessnelheid bepaald uit het verschilsignaal 100800© ' - 4 - van de beide temperatuursensoren S. Het derde type is een zogenaamde SH type Microflown waar twee elementen in een lijn gebruikt worden voor het meten van de deeltjessnelhei-d. De sensor S is direct gevoelig voor de deeltjessnelheid 5 mits er een heater dichtbij geplaatst wordt.

De onderhavige uitvinding voorziet in een geluidsin-tensiteit-sensor omvattende ten minste één temperatuursen-sor voor het genereren van een electrisch signaal corresponderend met de temperatuur en ten minste één andere 10 temperatuursensor of een verwarmingselement. Hierbij moet opgemerkt worden dat het mogelijk is een temperatuursensor als verwarmingselement te laten fungeren.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: 15 fig. 1 op schematische wijze een gedeeltelijke dwars- j doorsnede in zijaanzicht door een inrichting volgens de uitvinding toont, gedeeltelijk in de vorm van een bloksche-ma; fig. 2 op schematische wijze een alternatieve sensor-20 configuratie toont; fig. 3 op schematische wijze nog een alternatieve sensorconfiguratie toont; fig. 4 op schematische wijze een gedeeltelijke dwarsdoorsnede in zijaanzicht door een inrichting volgens de 25 uitvinding toont, welke inrichting gedeeltelijk in de vorm van een blokschema is getoond; en fig. 5 op schematische wijze een gedeeltelijke dwarsdoorsnede in zijaanzicht door een sensorconfiguratie toont.

Fig. 1 laat de geluidsintensiteit-sensor in een een-30 voudige vorm zien. Zowel het samenstel van temperatuursensor Sl en S2, bijvoorbeeld bestaande uit een- of tweezijdig , ingeklemde micro-balken, uitgevoerd in IC-technologie, als | het samenstel van temperatuursensoren S3 en S4 betreft een mogelijke uitvoering van de Microflown, aangeduid met 2 35 resp. 4. Voor het functioneren van de uitvinding is het noodzakelijk dat beide sensoren meer dan een bepaalde afstand van elkaar verwijderd zijn: het betreft dus een ruimtelijk gedistribueerde sensor. Deze afstand wordt 1008006 - 5 - separatie-afstand genoemd. Middels een mathematisch bewijs en metingen kan worden aangetoond dat het verschilsignaal van beide deeltjessnelheidssensoren 2 en 4 evenredig is met akoestische drukvariaties. De minimale separatie-afstand 5 tussen de sensoren wordt bepaald door de minimale golflengte van de akoestische golf en dus hoogste frequentie die gemeten dient te worden. De afstand moet vele malen kleiner zijn dan de minimale golflengte. Voor 20 kHz is de minimale golflengte in lucht 16 mm. Er wordt uitgegaan van een 10 minimale separatie-afstand van 300 micrometer. Een kleinere separatie-afstand is overigens ook mogelijk.

Met behulp van de Microflowns 2 (S1/S2) en 4 (S3/S4) wordt de deeltjessnelheid gemeten. De som van beide signalen afkomstig uit de Microflowns welke wordt verkregen met 15 een op zich bekende, hier niet nader uitgewerkte electroni-sche sommatieschakeling 6, is evenredig met de gemiddelde deeltjessnelheid, welke wordt verkregen met een op zich bekende, hier niet nader uitgewerkte electronische bewer-kingsschakeling 8. Het is immers zo dat de beide Microf-20 lowns een verschillend signaal afgeven vanwege de geometrische distributie. Daarom kan middels een op zich bekende, hier niet nader uitgewerkte electronische verschilscha-keling 10 uit het verschil van beide signalen de akoestische druk bepaald worden met behulp van een mathematische 25 bewerking die wordt verkregen met een op zich bekende, hier niet nader uitgewerkte electronische bewerkingsschakeling 12. De geluidsintensiteit wordt nu bepaald door de gemiddelde deeltjessnelheid en de bepaalde akoestische druk met elkaar te vermenigvuldigen in een op zich bekende, hier 30 niet nader uitgewerkte electronische vermenigvuldigings-schakeling 14. Dit wordt de U-U of differentiële flowmetho-de genoemd (U staat voor deeltjessnelheid).

Het stelsel S2/S3 (fig. 1) kan ook als Microflown gezien worden maar dan met het bijzondere kenmerk dat de 35 afstand tussen de sensoren S2 en S3 groter dan de minimale separatie-afstand is. Middels het mathematisch bewerkte verschilsignaal van de beide Microflowns S1/S2 en S3/S4 welke een electrisch signaal geeft proportioneel met de 1008006 - 6 - akoestische druk en het deeltjessnelheidssignaal dat afkomstig is van de Microflown S2/S3 kan middels vermenigvuldiging een electrisch signaal verkregen worden dat evenredig is met de geluidsintensiteit. Het verdient de voorkeur om 5 de deeltjessnelheid te meten met de Microflown bestaande uit het samenstelsel S2/S3 vanwege het feit dat nu niet de gemiddelde deeltjessnelheid gemeten wordt. Dit wordt de verbeterde U-U of verbeterde differentiële flowmethode genoemd, welke nog nader aan de orde zal komen aan de hand 10 van fig. 4.

Opvallend is dat het mogelijk is om deeltjessnelheid te meten met het samenstelsel S2/S3 omdat de separatie-afstand erg groot is. Een expert op dit gebied zou verwachten dat dit niet mogelijk is vanwege de grote afstand 15 tussen de beide sensoren. De deeltjessnelheidssensor, zoals deze reeds is beschreven in de literatuur (PCT/NL95/00220) heeft een afstand tussen de elementen (temperatuursensoren hetzij verwarmingselementen) van bij voorkeur ongeveer 40 micrometer.

20 Uit de literatuur (zie: Lammertink et al., "Micro- liquid flow sensor", Sensors and Actuators A, 37-38 (1993), biz. 45-50) blijkt dat de gevoeligheid van de sensor voor de deeltjessnelheid afhankelijk is van de afstand tussen de beide sensoren. In fig. 5 van het artikel van Lammertink et 25 al. is een relatie afgeleid voor deze gevoeligheid als de flowsensor is ingesloten in een kanaal. Dit kanaal levert echter geen wezenlijke bijdrage aan de flowsensor, zoals reeds is betoogd in PCT/NL95/00220. Er kan nu vanuit gegaan worden dat deze analyse ook geldig is voor de Microflown; 30 de opzet van de sensor is immers hetzelfde, met dien verstand dat het kanaal ontbreekt. Uit de genoemde fig. 5 van het artikel blijkt dat er een maximale gevoeligheid bestaat voor een bepaalde afstand tussen de getoonde beide temperatuursensoren. Deze bepaalde optimale afstand is berekend en | 35 volgens de wetenschappelijke inzichten bepaald op 30 micro meter.

Verder is te zien in de genoemde fig. 5 van het artikel dat, indien de afstand met een factor tien vergroot “*008006 - 7 - wordt ten opzichte van de optimale afstand, die in het geval van een Microflown 300 micrometer bedraagt, de gevoeligheid zeer sterk zal afnemen, wat tot een onbruikbaar ontwerp zou leiden.

5 In het kader van de uitvinding is nu gebleken dat de modellen zoals genoemd in het artikel niet juist zijn, of niet opgaan voor de Microflown. Het is namelijk gebleken dat de Microflown juist beter gaat werken naarmate de afstand groter wordt gekozen dat de eerder genoemde 30 of 10 40 micrometer. Dit geheel onverwachte inzicht leidt ertoe dat de tot nu toe gepubliceerde modellen achterhaald blijken te zijn. Er is een nieuwe theorie over de werking van de Microflown ontwikkeld.

De toepassingen die een Microflown met een grote 15 afstand (d.w.z. ten minste 300 micrometer) met zich meebrengt zijn andere dan de toepassingen voor een Microflown met een kleine (d.w.z. kleiner dan 300 micrometer) afstand. Dit komt doordat de grote afstand in de orde van grootte van de golflengte van het te verwerken geluid kan komen te 20 liggen. Te denken valt dan aan de reeds genoemde toepassing in de verbeterde U-U probe, omdat de beide sensoren hierin een kleinste separatie-afstand van 300 micrometer of meer van elkaar verwijderd moeten zijn om als een U-U probe te kunnen dienen. Verder zal een grotere afstand leiden tot 25 een sterk verminderde overdracht als de golflengte van de deeltjessnelheidsgolf kleiner wordt dan de afstand; er ontstaat hierdoor dus een laagdoorlaat-karakter in het frequentie-domein. Dit karakter kan zeer goed gebruikt worden in bijvoorbeeld de telecommunicatie waar signalen na 30 3400 Hz gefilterd dienen te worden, een eigenschap die de

Microflown nu intrinsiek kan bezitten, zodat een separaat filter overbodig gemaakt kan worden.

Terugkomend op fig. l: uit metingen is dus gebleken dat het zeer wel mogelijk is om met een sensorafstand 35 groter of gelijk aan de minimale separatie-afstand deel-tjessnelheid te meten met het samenstelsel S2/S3 en dus dit samenstelsel te zien als een Microflown.

De onderlinge afstanden van de verschillende delen van *006006 1 - 8 - de geluidsintensiteitssensor zoals afgebeeld in fig. l zijn als volgt gedefinieerd: de afstand AF is de zogenaamde separatie-afstand en is gegeven als minimaal 300 micrometer. De afstanden GH en BC worden de spacing van een Mi-5 croflown genoemd en zijn bij voorkeur hetzelfde en in de orde van 40 micrometer. De sensorbreedte (AB, CD, IH, GF) is bij voorkeur 40 micrometer.

Ter verbetering van het signaal kan tussen de sensoren een verwarmingselement geplaatst worden, zie fig. 2 (warm-10 tebronnen zijn in fig. 2 aangegeven met Hl, H2, H3) . De principiële werking zal hierdoor niet veranderen; de dusdanig ontstane structuren zijn nog steeds Microflowns.

Door meerdere systemen achter elkaar te plaatsen is in het principe mogelijk om nauwkeuriger de geluidsintensiteit 15 te bepalen. Bij gebruikmaking van twee Microflowns kan slechts uit één verschilsignaal tussen de Microflowns de akoestische druk bepaald worden. Worden daarentegen drie Microflowns gebruikt dan kan er op drie manieren een verschil gemeten worden. Als de breedte van het samenstelsel 20 kleiner blijft dan de kleinste te meten golflengte dan zal uit deze drie verschilsignalen een betere schatting gemaakt kunnen worden van de akoestische druk (zie ook fig. 3). De drie verschilsignalen welke evenredig zijn met de akoestische druk ontstaan uit het verschilsignaal van Microflowns 25 S1/S2 en S3/S4, het verschilsignaal van Microflowns S3/S4 en S5/S6 en tevens het verschilsignaal van Microflowns S1/S2 en S5/S6. De deeltjessnelheid wordt nu bijvoorbeeld gemeten middels een Microflown die ontstaat door het samenstelsel van de sensoren S2 en S5 en de warmtebron bestaande 30 uit de sensoren S3 en S4. De minimale separatie-af standen in fig. 3 (DE en Hl) behoeven niet gelijk te zijn. Duidelijk moge zijn dat op een dergelijke manier ook systemen met een groter aantal Microflowns gemaakt kunnen worden.

Om geluidsintensiteit te meten worden gewoonlijk twee 35 methoden gebruikt. De zogenaamde P-P methode (waarbij P staat voor akoestische drukvariaties). De P-P methode gaat uit van een probe met twee drukmicrof oons (zoals reeds hierboven is beschreven). Daarnaast bestaat ook de P-U

1008006 - 9 - methode. De P-U methode gaat uit van een probe met een drukmicrofoon en een deeltjessnelheidsmicrofoon. De reden dat de U-U methode tot op heden niet in de literatuur beschreven staat is het feit dat er geen geschikte deel-5 tjessnelheidsmicrofoons bestonden. De (ultrasone) deeltjes-snelheidsmicrofoons (zoals in het P-U meetinstrument van Norwegian electronics) zijn reeds ruimtelijk gedistribueerde sensoren en dit maakt het moeilijk om met dit type deel-tjessnelheidssensoren een ruimtelijk gedistribueerd U-U 10 meetinstrument te maken. Het samenstel zou eenvoudig te groot worden.

Omdat de P-P en U-U methode eikaars dualogon genoemd (kunnen) worden, aangezien druk en deeltjessnelheid in een akoestische golf gekoppeld zijn (middels de akoestische 15 impedantie), zijn ook beide methoden gekoppeld. De methode welke onderwerp van deze uitvinding is, de U-U methode, zal in principe dezelfde fouten introduceren als de P-P methode .

1. De fasefout tussen de beide deeltjessnelheidssen-20 soren zal leiden tot een fout in de afschatting van de akoestische druk.

2. De ruimtelijke scheiding van beide deeltjessnelheidssensoren zal leiden tot een meting van de gemiddelde deeltjessnelheid.

25 De methode volgens de uitvinding introduceert echter een kleinere fout (vergeleken met de P-P methode) vanwege het feit dat: 1. de fasefout tussen de beide deeltjessnelheidssen-soren zeer gering is omdat deze in één (IC-technologisch) 30 proces gemaakt worden (hierop wordt later teruggekomen);

2. de deeltjessnelheid gemeten kan worden middels de Microflown die ontstaat door het paar van sensoren S2/S3 zoals aangegeven in fig. 1. Hieruit blijkt nogmaals dat deze verbeterde U-U methode voordelen heeft boven de U-U

35 methode die het exacte dualogon is van de P-P methode, omdat de deeltjessnelheid niet bepaald wordt met behulp van de som van beide Microflowns maar uit een samenstelsel van S2/S3, dus uit delen van de sensoren die de akoestische 1006006 - 10 - druk bepalen.

Hier volgt een nadere verklaring van de werking van het verbeterde U-U meetinstrument aan de hand van fig. 4. Het sensorpaar S1/S2 vormt een Microflown als het signaal 5 van beide sensoren afgetrokken wordt met een schakeling die is weergegeven met het functionele blok "A" en hetzelfde geldt voor het paar S3/S4 en een schakeling die is weergegeven met het functionele blok "C". Echter het paar S2/S3 en de schakeling die is weergegeven met het functionele 10 blok "B" kan ook gebruikt worden om de deeltjessnelheid te meten terwijl de spacing groter is dan de minimale separa-tie-afstand.

De signalen uit het functionele blok "A" en het functionele blok "C" worden van elkaar afgetrokken met een 15 schakeling die is weergegeven met het functionele blok "D". De uitkomst hiervan representeert de gradiënt van de deel-tjessnelheid in de richting X. Na integratie en vermenigvuldiging van de uitkomst van blok "D" met een constante waarde middels een schakeling die is weergegeven met het 20 functionele blok "E" is het signaal evenredig met de akoestische druk. Na vermenigvuldiging middels een schakeling die is weergegeven met het functionele blok "F" van het uitgangssignaal van het functionele blok "E" (een signaal evenredig met de akoestische druk) en het functionele blok 25 "B" (een signaal evenredig met de deeltjessnelheid) ont staat een signaal dat evenredig is met de akoestische geluidsintensiteit in de richting X.

Voor de beschrijving van de IC technologische produk-tieprocessen waarmee het onderhavige geluidsintensiteits-30 meetinstrument gemaakt kan worden wordt verwezen naar diverse artikelen en boeken die op dit gebied verschenen zijn. Bekend is dat het met deze produktieprocessen zeer goed mogelijk is om exact dezelfde structuren te realiseren .

35 Hierna wordt nog een uitvoeringsvorm besproken waarmee ! het mogelijk is om akoestische geluidsintensiteit te meten.

Het in fig. 5 afgebeelde systeem is een akoestische geluidsintensiteit probe bestaande uit drie sensoren SI, S2 1008006 -lien S3 waarvan in bepaalde gevallen sensor S2 ook als verwarmingselement H2 gebruikt wordt. De combinatie SI en S2 vormt Microflown 1 en de combinatie S2 en S3 vormt Microf-lown 2. Uit het mathematisch bewerkte verschilsignaal van 5 Microflown 1 en Microflown 2 kan de akoestische druk bepaald worden. De deeltjessnelheid wordt gemeten middels de combinatie van sensor SI, heater H2 en sensor S3. De minimale separatie-afstanden, de afstand BC en DE in fig. 5, bedragen weer 300 micrometer en zijn bij voorkeur gelijk. 10 Het produkt van akoestische druk en deeltjessnelheid bepaalt de geluidsintensiteit.

Alle voorgenoemde intensiteitsmeetinstrumenten meten de deeltjessnelheid en akoestische druk gerelateerd aan een akoestisch verschijnsel in de richting van de lijn waarop 15 de sensoren zich bevinden. Om zowel de grootte als de richting van de geluidsintensiteit volledig te bepalen moeten drie van dergelijke meetinstrumenten in drie richtingen loodrecht ten opzichte van elkaar gepositioneerd worden. Een carthesisch assenstelsel geeft drie loodrecht 2 0 op elkaar staande richtingen aan met bijvoorbeeld x, y en z. Zo kan ook voorgesteld worden dat drie van voorgenoemde meetinstrumenten op elk van de x-, y- en z-assen geplaatst worden. Algemeen gesproken is het uiteraard ook mogelijk om de drie meetinstrumenten onder een willekeurige hoek met 25 elkaar en niet in hetzelfde vlak te positioneren. Op deze manier wordt de deeltjessnelheidsvector compleet bepaald en de werkelijke totale akoestische druk bepaald waarmee de geluidsintensiteit dan ook pas volledig bepaald is. Dus door het gebruik van drie lineair onafhankelijk van elkaar 30 gerichte meetinstrumenten wordt de totale geluidsintensiteit -vector bepaald terwijl de door de voorgenoemde typen geluidsintensiteitsmeetinstrumenten slechts de geluidsintensiteit in één richting bepaald wordt.

Het is mogelijk om een 3-dimensionale Microflown te 35 construeren welke uit drie gewone Microflowns bestaat. Nu kan de totale deeltjessnelheidsvector gemeten worden. Een combinatie met een omnidirectionele drukmicrofoon levert vervolgens de mogelijkheid om de totale geluidsintensiteit- *008006 - 12 - vector te bepalen volgens de tot drie dimensies uitgebreide P-U methode.

Het is daarnaast mogelijk om met drie U-U probes, dus met zes Microflowns, de complete geluidsintensiteit te 5 bepalen. Nu is dus de U-U methode of de verbeterde U-U methode tot drie dimensies uitgebreid.

Alle voorgenoemde intensiteit probes meten de al dan niet totale geluidsintensiteit-vector op een plaats. Door meerdere van voornoemde systemen in een 2-dimensionale of 10 3-dimensionale matrix te plaatsen wordt het geluidsintensi- teit-veld gemeten. Dit is een belangrijk gegeven om te bepalen hoe geluid zich voortplant in of om bijvoorbeeld huishoudelijke apparaten of een uitlaat van bijvoorbeeld een auto. Ook kan met voordeel de geluidintensiteit qua 15 grootte en richting, met name in het gebied van zeer lage frequenties, worden gemeten in de buurt van bijvoorbeeld vliegvelden en geluidswallen, of kunnen lekken van akoestische ruimtes (bijvoorbeeld discotheken) worden opgespoord en gemeten.

1008006

Claims (11)

1. Inrichting voor het meten van akoestische geluidsin-tensiteit, omvattende: ten minste twee op een lijn opgestelde deeltjessnel-heidssensoren die elk ten minste één temperatuursensor 5 omvatten en zijn ingericht om een eerste resp. tweede snelheidssignaal af te geven dat correspondeert met de deeltjessnelheid; eerste middelen voor het bepalen van een verschilsig-naal van de van de respectieve deeltjessnelheidssensoren 10 afkomstige snelheidssignalen; tweede middelen voor het uitvoeren van een eerste mathematische bewerking op het verschilsignaal voor het vormen van een druksignaal dat correspondeert met de akoestische druk; 15 derde middelen voor het bepalen van een somsignaal van de van de respectieve deeltjessnelheidssensoren afkomstige snelheidssignalen; vierde middelen voor het uitvoeren van een tweede mathematische bewerking op het somsignaal voor het vormen 20 van een derde snelheidssignaal dat correspondeert met de deeltjessnelheid; vijfde middelen voor het vormen van een produktsignaal van het druksignaal en het derde snelheidssignaal, welk produktsignaal correspondeert met de geluidsintensiteit. 25

2. Inrichting voor het meten van akoestische geluidsintensiteit, omvattende: ten minste twee op een lijn opgestelde deeltjessnel-heidssensoren die elk ten minste één temperatuursensor 30 omvatten en zijn ingericht om een eerste resp. tweede snelheidssignaal af te geven dat correspondeert met de deeltjessnelheid; eerste middelen voor het bepalen van een verschilsignaal van de van de respectieve deeltjessnelheidssensoren 35 afkomstige snelheidssignalen; tweede middelen voor het uitvoeren van een eerste 1°08006 - 14 - mathematische bewerking op het verschilsignaal voor het vormen van een druksignaal dat correspondeert met de akoestische druk; zesde middelen voor het bepalen van een vierde snel-5 heidssignaal met behulp van ten minste één temperatuursen-sor van een van de deeltjessnelheidssensoren en een tempe-ratuursensor of een verwarmingselement van de andere deel-tjessnelheidssensor; zevende middelen voor het vormen van een produktsig-10 naai van het druksignaal en het vierde snelheidssignaal, welk produktsignaal correspondeert met de geluidsintensi-teit.

3. Inrichting volgens conclusie l of 2, met het kenmerk, 15 dat de deeltjessnelheidssensor twee temperatuursensoren omvat.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de deeltjessnelheidssensor een verwarmingselement omvat. 20

5. Inrichting volgens conclusie l of 2, met het kenmerk, dat de deeltjessnelheidssensor een temperatuursensor en een verwarmingselement omvat.

6. Inrichting volgens een van de conclusies 3-5, met het kenmerk, dat de minimale afstand tussen een temperatuursensor en een andere temperatuursensor of een verwarmingselement van een deeltjessnelheidssensor 300 micrometer bedraagt . 30

7. Inrichting volgens één van de conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de eerste mathematische bewerking een integratie en een vermenigvuldiging met een factor omvat.

8. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede mathematische bewerking het bepalen van een gemiddelde waarde omvat. *008006 < - 15 -

9. Inrichting voor het meten van de grootte en de richting van de akoestische geluidsintensiteit, omvattende drie meetinrichtingen volgens een van de conclusies 1-8, waarbij de lijnen waarop de deeltjessnelheidssensoren in elke meetinrichting zijn opgesteld, alle onder een hoek met elkaar zijn gericht en niet in hetzelfde vlak liggen.

10. Werkwijze voor het meten van akoestische geluidsintensiteit, omvattende de volgende stappen: bepalen van een eerste deeltjessnelheid met een eerste deeltjessnelheidssensor en een tweede deeltjessnelheid met een tweede deeltjessnelheidssensor, welke beide deeltjes-snelheidssensoren op een lijn zijn opgesteld; bepalen van het verschil van de eerste en de tweede deeltjessnelheid ter bepaling van de akoestische druk; bepalen van het gemiddelde van de eerste en de tweede deeltjessnelheid; bepalen van het produkt van de akoestische druk en de gemiddelde deeltjessnelheid ter bepaling van de geluidsintensiteit .

11. Werkwijze voor het meten van akoestische geluidsintensiteit, omvattende de volgende stappen: bepalen van een eerste deeltjessnelheid met een eerste deeltjessnelheidssensor en een tweede deeltjessnelheid met een tweede deeltjessnelheidssensor, welke beide deeltjes-snelheidssensoren op een lijn zijn opgesteld; bepalen van het verschil van de eerste en de tweede deeltjessnelheid ter bepaling van de akoestische druk; bepaling van een derde deeltjessnelheid met behulp van een deeltjessnelheidssensor die bestaat uit ten minste een temperatuursensor van de eerste deeltjessnelheidssensor en een temperatuursensor of een verwarmingselement van de tweede deeltjessnelheidssensor; bepalen van het produkt van de akoestische druk en de derde deeltjessnelheid ter bepaling van de geluidsintensiteit . 1008006