NL9401051A - Microfoon op basis van fluidum-stroommeting en akoestische generator gebaseerd daarop. - Google Patents

Description

Microfoon op basis van fluïdum-stroommeting en akoestische generator gebaseerd daarop

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een microfoon gebaseerd op fluïdum-stroommeting.

Gebruikelijke microfoons maken gebruik van het feit dat de met een akoestisch signaal samenhangende drukgolven mechanische trillingen in een membraan of dergelijke teweegbrengt, die met behulp van geschikte omzetmiddelen in elektrische trillingen worden omgezet, waarbij de in de elektrische trillingen optredende frequenties corresponderen met die van het akoestische signaal.

De uitvinding is gebaseerd op het feit dat met een akoestische golf steeds een drukgolf én een stromingsgolf is geassocieerd, waarbij de stromingsgolf 90° in fase achter ligt op de drukgolf. De stromingsgolven die behoren bij een akoestisch signaal omvatten echter hetzelfde fre-quentiepatroon als de drukgolven en zouden derhalve ook als basis voor een geluidsmeting kunnen dienen. Voor zover bekend zijn er tot nog toe geen microfoons op basis van dit principe ontworpen.

De uitvinding stelt zich ten doel om een microfoon te verschaffen die geluid kan meten op basis van het omzetten van tot een akoestisch signaal behorende stromingsgolven in een elektrisch signaal, dat na eventuele versterking aan een luidspreker kan worden toegevoerd.

Voor het bereiken van deze doelstelling wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van technieken en middelen voor het meten van fluïdum-stromen die op zich zelf bekend zijn. Een karakteristiek voorbeeld van een flu-idum-stroomsensor die met voordeel in de microfoon volgens de uitvinding kan worden toegepast is beschreven in: T.S.J. Lammerink, e.a., "Micro-liquid flow sensor", Sensors and Actuators A, 37-38 (1993), 45-50.

De uitvinding voorziet in een microfoon omvattend tenminste een verwarmingselement, een eerste temperatuursensor die op een eerste vooraf bepaalde afstand van het verwarmingselement is aangebracht voor het genereren van een eerste elektrisch signaal dat correspondeert met de temperatuur van de eerste temperatuursensor, een tweede temperatuursensor die op een tweede vooraf bepaalde afstand van het verwarmingselement is aangebracht voor het genereren van een tweede elektrisch signaal dat correspondeert met de temperatuur van de tweede temperatuursensor, omzetmiddelen voor het omzetten van het eerste en tweede elektrische signaal in een resulterend elektrisch signaal dat een maat is voor de stromingsgolf variaties van een door de microfoon waargenomen akoestisch signaal .

In een dergelijke microfoon worden de trillingen van de stromings-golven van het akoestische signaal eerst vertaald in temperatuurvaria-ties, die via geschikte omzetmiddelen in een elektrisch signaal worden omgezet. Het frequentiespectrum van het elektrische signaal is een maat voor het frequentiespectrum van het akoestische signaal. Het grote voordeel van deze microfoon is, dat deze een extreem lage af snij frequentie heeft: gebruikelijke microfoons kunnen zeer lage frequenties van een akoestisch signaal niet meer detecteren vanwege de inherente stijfheid van het drukgolf metende membraan of dergelijke. In een microfoon volgens de uitvinding daarentegen worden zeer lage frequenties van een akoestisch signaal omgezet in zeer lage frequenties van een thermisch signaal dat onverzwakt in een laagfrequent elektrisch signaal wordt omgezet .

In de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding zijn het verwarmingselement, de eerste, respectievelijk tweede temperatuursensor gevormd door een verwarmingsweerstandsstrook, een eerste, respectievelijk tweede sensorweerstandsstrook, welke op afstand van elkaar in een kanaal zijn aangebracht, waarlangs de akoestische golf zich kan voortplanten. Een dergelijke inrichting kan heden ten dage eenvoudig op micro-schaal met behulp van bekende halfgeleidertechnieken worden gerealiseerd, zoals zijn beschreven in het boven geciteerde artikel van T.S.J. Lammerink, e.a.

Bij voorkeur is de eerste vooraf bepaalde afstand gelijk aan de tweede vooraf bepaalde afstand.

Deze vooraf bepaalde afstanden bedragen bijvoorbeeld ten hoogste 200 μπι. In een gerealiseerd praktijkvoorbeeld was deze afstand 40 μπι en bleek, dat akoestische trillingen tot meer dan 40 kHz werden waargenomen. Derhalve kunnen met de microfoon volgens de uitvinding hoge afsnij-frequenties worden bereikt.

De omzetmiddelen kunnen een op een instelspanning aangesloten brug-schakeling omvatten, waarbij de eerste en tweede sensorweerstandsstrook zich in verschillende takken van de brug bevinden en de uitgangsspanning met behulp van capaciteitsmiddelen kan worden gemeten.

De uitvinding betreft voorts een inrichting voorzien van een microfoon gebaseerd op fluïdum-stroommeting en van een drukgolf metende microfoon, welke microfoons op een vooraf bepaalde afstand van elkaar zijn opgesteld. Met een dergelijke opstelling kunnen zowel de stromingsgolven als de drukgolven van een akoestisch signaal worden gemeten, waardoor de mogelijk ontstaat om van het zich voortplantende akoestische signaal niet alleen de grootte maar ook de absolute voortplantingsrechting te bepalen.

Voorts heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voorzien van n (n = 2, 3, 4, ...) microfoons gebaseerd op fluïdum-stroommeting en van m (m = 2, 3, 4, ...) drukgolf metende microfoons, waarbij steeds de microfoons gebaseerd op fluïdum-stroommeting en de drukgolf metende microfoons tezamen in de vorm van een vooraf bepaalde geometrische structuur zijn opgesteld. Met een dergelijke inrichting kan nog nauwkeuriger van een zich voortplantend akoestisch signaal de grootte en richting worden vastgesteld, omdat deze bij geschikte geometrie rondom kan waarnemen.

Ook betreft de uitvinding een inrichting voorzien van een akoestische generator en tenminste twee microfoons gebaseerd op fluïdum-stroommeting waarbij de verwarmingsweerstandsstroken en de sensorweer-standsstroken zich in hetzelfde kanaal bevinden en de akoestische generator als verdere verwarmingsweerstandsstrook tussen beide microfoons in het kanaal is gevormd. In een dergelijke opstelling worden de twee microfoons gebaseerd op fluïdum-stroommeting gebruikt om met behulp van het Doppler-effect de quasi-statische snelheid van een fluïdum-stroom te bepalen.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin voorkeursuitvoeringsvormen van de microfoon volgens de uitvinding zijn getoond en die zijn bedoeld als toelichting op de uitvinding en niet als beperking daarvan.

In de tekeningen tonen: figuur 1a een zijaanzicht van een microfoon op basis van fluïdum-stroommeting; figuur 1b in de microfoon volgens figuur 1a optredende temperatuurprofielen als functie van de afstand x; figuur 1c profielen van de temperatuur van verschillende onderdelen van de microfoon volgens figuur 1a als functie van de snelheid v van het fluïdum; figuur 2a een schematisch bovenaanzicht van de microfoon volgens figuur 1a; figuur 2b een elektrisch brugschema voor het genereren van een elektrisch signaal dat representatief is voor een door de microfoon van figuur 1a gemeten akoestische golf; figuur 3 een schematische weergave van een schema voor het genereren van een akoestische golf; figuur 4 een opstelling voor het meten van de richting waarin een akoestische golf zich voortplant, alsmede de grootte daarvan; figuur 5 een alternatieve opstelling voor het meten van de richting waarin een akoestische golf zich voortplant, alsmede de grootte daarvan; figuur 6 een akoestische stroom-sensor, waarin twee microfoons volgens figuur 1a worden toegepast.

Figuur 1a toont een voorbeeld van een opstelling voor het meten van diverse parameters van een fluïdum-stroom 2 door een kanaal 1. Deze opstelling is op zichzelf bekend voor het meten van parameters als de chemische samenstelling van een gas, de gasdichtheid, de stroomgrootte in het geval van statische stromen, enz. Als fluïdum-stroomsensor is de opstelling volgens figuur 1a gebaseerd op wel bekende thermische anemo-meterprincipes. De opstelling omvat een verwarmingselement H en twee sensoren SI, S2. Zowel het verwarmingselement H als de beide sensoren S1, S2 bevinden zich in een kanaal 1, waardoorheen de fluïdum-stroom 2 wordt geleid. De breedte van het verwarmingselement H bedraagt 2L. De sensor S1 bevindt zich op een afstand xffl1 van het verwarmingselement H en de sensor S2 op een afstand x^ tegenover de sensor S1. Om de metingen te vereenvoudigen kunnen de beide sensoren S1, S2 zich ieder op dezelfde afstand van het midden van het verwarmingselement H bevinden. Dit is echter niet strikt noodzakelijk. Ook hoeven de sensoren S1, S2 en het verwarmingselement H zich niet op één lijn te bevinden, zoals in figuur 1a. Evenmin hoeft het kanaal 1 aanwezig te zijn. Elke geometrische structuur kan worden gekozen, afhankelijk van het gewenste uitgangssignaal. Op analoge wijze als bij gebruikelijke drukgolfmicrofoons kan gebruik worden gemaakt van geometrische obstructies om de van de toepassing afhankelijke gewenste relatie tussen het stromingsgolfsignaal en het elektrische signaal te verkrijgen.

Tijdens gebruik wordt het verwarmingselement H verwarmd door middel van een externe energiebron (in figuur 1a niet getekend). De temperaturen van de beide sensoren S1, S2, worden apart gemeten.

Figuur 1b toont het verloop van de temperatuur in het kanaal 1 als functie van de afstand x tot het midden van het verwarmingselement H. De temperatuur T is constant over het hele verwarmingselement H, dus tussen de posities x = -L tot x = L. Kurve a in figuur 1b toont het tempera-tuurverloop T als functie van de afstand x voor de situatie dat er geen fluïdum-stroom 2 door het kanaal 1 plaats vindt. In dat geval is het temperatuurverloop T in het kanaal 1 symmetrisch rondom het middelpunt van het verwarmingselement H.

Zoals bekend vindt warmtetransport vanuit het verwarmingselement H naar de omgeving daarvan plaats via convectie, straling en/of geleiding. In de situatie die behoort bij kurve a van figuur 1b is de convectie ge- lijk aan nul, omdat de fluïdum-stroom 2 afwezig is.

Curven b en c van figuur 1b tonen verschillende temperatuurverlopen T als functie van de afstand x voor verschillende stroomsnelheden van de fluïdum-stroom 2. Voor beide curven b en c geldt dat de fluïdum-stroom 2 naar rechts in figuur 1a is gericht. Daardoor is de temperatuur bij de sensor S1 lager dan bij de sensor S2, omdat het warmtetransport ten gevolge van de convectie alleen naar rechts plaats vindt.

Figuur 1c toont de temperatuur van het verwarmingselement H, van de sensor S1 en de sensor S2 als functie van de snelheid v van de fluïdum-stroom 2. Ook voor figuur 1c geldt dat een positieve snelheid v correspondeert met een naar rechts in figuur 1a gerichte fluïdum-stroom 2. In figuur 1c duidt Th de temperatuur van het verwarmingselement H aan, Tl het temperatuurverloop van de sensor S1, T2 de temperatuur van de sensor S2 en ΔΤ het verschil van de temperaturen van de sensoren S2 en S1; dus AT = T2 - T1.

Voor een symmetrische opstelling van de sensoren S1 en 52 rondom het verwarmingselement H is de getekende kurve voor Th(v) symmetrisch rondom de T-as en is AT(v) symmetrisch rond de oorsprong. Uit figuur 1c volgt dat door meting van de temperaturen van de sensoren S1 en S2 de snelheid v van de fluïdum-stroom 2 eenduidig kan worden bepaald. De precieze vorm van de curven in figuur 1c hangt af van de door het verwarmingselement H gegenereerde warmte, alsmede van het warmtetransport ten gevolge van geleiding en straling, zodat ijking nodig zal zijn.

Figuur 2a toont een bovenaanzicht van een voorkeursuitvoeringsvorm van de fluïdum-stroomsensor volgens figuur 1a. Nadere gegevens daarover zijn bijvoorbeeld beschreven in T.S.J. Lammerink, e.a., Micro-liquid flow sensor, sensors and actuators A, 37-38 (1993) 45-50. Het kanaal 1 kan zijn aangebracht op een silicium-schijf van 300 μπι dikte. De hoogte van het kanaal 1 (zoals gezien in zijaanzicht van figuur 1a) bedraagt bijvoorbeeld 250 μπι, terwijl de breedte van het kanaal 1 (zoals gezien in figuur 2a) bijvoorbeeld 1000 μπι bedraagt. Het verwarmingselement H en de beide sensoren S1 en S2 bestaan bij voorkeur uit dunne stroken SiN met een dikte van bijvoorbeeld 1 μπι, waarop een metaallaag is neergedampt. Deze metaallaag kan bijvoorbeeld bestaan uit een laag van CrAu met een dikte van 200 nanometer. Andere materialen zijn echter mogelijk. Ook diverse op elkaar gelegen metaallagen zijn mogelijk. Het verwarmingselement H en de beide sensoren S1 en S2 bestaan dus uit vrij in het kanaal 1 zwevende stroken met een vooraf bepaalde weerstandswaarde. Deze weerstandswaarden zijn in figuur 2a weergegeven met de letters Rh, Ru, respectievelijk Rd voor het weerstandselement H, de temperatuursensor 51, respectievelijk de temperatuursensor S2. Verder zijn weerstandsstro-ken R1 en R2 aangebracht voor het vormen van een elektronische meetbrug, zoals nog zal worden toegelicht aan de hand van figuur 2b.

Ieder van de weerstanden Rh, Ru, Rd, R1, R2 kan met externe middelen worden verbonden met behulp van geleidende aansluitvlakjes 3-8 met geschikt gekozen dimensies.

Door het verwarmingselement H aan te sluiten op een vooraf bepaalde verwarmingsspanning of te voeden met een vooraf bepaalde verwarmings-stroom zal het warmte genereren. De weerstandswaarden Ru, respectievelijk Rd van de sensoren S1, respectievelijk S2 hangen af van de temperatuur daarvan, zodat het meten van de weerstanden Ru en Rd een directe maat is voor de temperatuur van de sensoren S1 en S2.

Figuur 2b toont een elektrisch schema van een schakeling voor het aansluiten van de fluïdum-stroomsensor volgens figuur 2a op zodanige wijze, dat een uitgangsspanning AUo kan worden gegenereerd, die een directe maat is voor een akoestisch signaal dat langs de fluïdum-stroomsensor volgens figuur 2a wordt geleid. Derhalve toont figuur 2b een elektrisch schema dat geschikt is om in verbinding met de inrichting volgens figuur 2a een microfoon te verschaffen. In het schema volgens figuur 2b is het aansluitvlakje 7 aangesloten op een verwarmingsspanning Uh, terwijl het aansluitvlakje 4 met aarde is verbonden. Tussen de aansluitvlakjes 3 en 4 bevindt zich de weerstand Ru, terwijl zich tussen de aansluitvlakjes 5 en 4 de weerstand Rd bevindt. Tussen de aansluitvlakjes 3 en 5 is een serieschakeling van weerstanden R3, R5 en R4 aangebracht. Weerstand R5 is een regelbare weerstand met een aftakking waarop een instelspanning Ub voor de uit de weerstanden Ru, Rd, R3, R5 en R4 bestaande meetbrug kan worden aangesloten. Aansluitvlakje 8 is verbonden met een kapaciteit C1 en aansluitvlakje 6 is verbonden met een kapaci-teit C2. Tijdens bedrijf verschijnt op de uitgang van de schakeling volgens figuur 2b een uitgangsspanning AUo, die afhangt van de weer-standswaarde Ru, respectievelijk Rd van de sensoren S1, respectievelijk 52. Deze uitgangsspanning AUo is een functie van de weerstandsvariaties van de weerstanden Ru en Rd en dus van de temperatuurvariaties van de sensoren S1 en S2. Door de toepassing van de capaciteiten C1 en C2 is de schakeling volgens figuur 2b alleen geschikt voor het meten van span-ningsvariaties en niet van continue spanningsverschillen over de sensoren S1 en S2. Anders gezegd, de schakeling volgens figuur 2b is geschikt voor het meten van de variaties in de fluïdum-stroomgrootte 2 door het kanaal 1.

De fluïdum-stroomgroottevariaties worden met de inrichting van figuur 2a eerst vertaald in temperatuurvariaties van de sensoren S1 en S2. Door deze vertaalslag kan de snelheid van stroóraverandering alleen goed worden geneten indien de afstand xm1, x^ tussen de sensoren S1, S2 en het verwarmingselement H niet te groot is. Indien de afstand xm1, x^ te groot wordt gekozen zullen variaties in de fluïdum-stroom 2 met een hoge frequentie nauwelijks leiden tot waarneembare temperatuurvariaties bij de sensoren S1 en S2. Omgekeerd echter, indien de afstand xm1, x^ zeer klein wordt gekozen zullen variaties in de fluïdum-stroomgrootte 2 leiden tot goed waarneembare variaties in de temperaturen van de sensoren S1 en S2.

Als gevolg van de huidige technologische mogelijkheden kunnen de afstanden xml en x^ zodanig klein worden gemaakt, dat de faseafwijking ten gevolge van de thermische looptijd tussen het verwarmingselement H en de sensoren S1 en S2 niet tot afwijkingen binnen het audiogebied leidt.

Om nu de in figuur 2a getoonde inrichting geschikt te maken als microfoon, moeten variaties in de fluïdum-stroomgrootte 2 met frequenties in het hoorbare gebied goed kunnen worden waargenomen. In een praktisch gerealiseerde microfoon bedroeg de afstand xm1 = x^ tussen de sensoren SI, S2 en het verwarmingselement H 40 μπι. Met het elektrische schema volgens figuur 2b konden daarmee akoestische golven worden waargenomen tot zeer hoge frequenties: de afsnijfrequentie bleek ten minste 40 kHz te bedragen.

Een extra voordeel van de microfoon gebaseerd op de fluïdum-stroom-sensor volgens figuur 2a is dat daarmee ook lage frequenties van akoestische golven onverzwakt kunnen worden gemeten. Een gebruikelijke druk-microfoon reageert nauwelijks op lage frequenties van akoestische golven en geeft deze dan ook slechts verzwakt weer.

Uit het voorgaande blijkt dat de bekende fluïdum-stroomsensor volgens figuur 1a kan worden gebruikt voor het meten van een akoestische golf, dus als microfoon, door de veranderingen in de stroomsnelheid van de fluïdum-stroom 2 te meten. Bekende microfoons zijn gebaseerd op het meten van drukverschillen van de zich voortplantende akoestische golf. De hier beschreven microfoon meet dus een andere parameter van de akoestische golf. Zoals bekend loopt de stromingsgolf van een akoestische golf 90° achter in fase op de drukgolf van de akoestische golf. Dit leidt tot nieuwe interessante toepassingen, waarin zowel een microfoon op basis van drukgolfmeting, als een microfoon op basis van stromings-golfmeting wordt toegepast. Figuren 4 en 5 tonen dergelijke toepassingen.

In figuur 4 is een akoestische drukgolfsensor 11 opgesteld naast een akoestische stromingsgolfsensor 12. Omdat de door de akoestische drukgolfsensor 11 en de door de akoestische stromingsgolfsensor 12 gegenereerde signalen 90° uit fase zijn, kan de richting van een zich voortplantende akoestische golf worden bepaald. Dit is in figuur 4 schematisch aangegeven met akoestische gevoeligheidscurven 13, 14. Binnen de curve 13 is een plusteken aangebracht, terwijl binnen de curve 14 een minteken is aangebracht. Het plusteken hangt samen met een vooraf bepaalde richting van de akoestische golf en het minteken met de tegenovergestelde richting. Met de opstelling volgens figuur 4 kan een akoestische golf, zowel wat betreft grootte als richting, eenduidig worden bepaald.

De opstelling volgens figuur 4 is gevoeliger voor akoestische golven die zich loodrecht op de verbindingslijn tussen de akoestische drukgolf sensor 11 en de akoestische stromingsgolfsensor 12 voortplanten, dan voor akoestische golven die zich in andere richtingen voortplanten.

Figuur 5 toont een opstelling van diverse akoestische drukgolfsen-soren 11 en diverse akoestische stromingsgolfsensoren 12, waarmee de richtingsgevoeligheid van een dergelijke opstelling kan worden verminderd. In de opstelling volgens figuur 5 zijn de akoestische drukgolfsensoren 11 en de akoestische stromingsgolfsensoren 12 steeds in stellen van twee langs de zijden van een regelmatige achthoek opgesteld. Daardoor kan de grootte en de richting van een akoestische golf, die uit een willekeurige richting aankomt, nauwkeuriger worden gemeten. Opstellingen in de vorm van andere regelmatige veelhoeken zijn eveneens mogelijk. Tevens zijn willekeurige aantallen n (n = 2, 3, 4, ...) akoestische stromingsgolfsensoren 12 en willekeurige aantallen m (m « 2, 3, 4, ...) akoestische drukgolfsensoren 11 in een driedimensionele geometrie mogelijk.

Opstellingen zoals getoond in figuren 4 en 5 kunnen met voordeel in een anti-geluidssysteem worden toegepast, waarin het van essentieel belang is om zowel de grootte als de voortplantingsrichting van een akoestisch signaal zo nauwkeurig mogelijk vast te stellen. Ook elektronisch richtbare microfoons kunnen hiermee worden gerealiseerd.

Figuur 3 geeft schematisch een versterker 9 en een daarop aangesloten luidspreker 10 weer, waarmee het uitgangssignaal AUo kan worden omgezet in een versterkt akoestisch signaal.

De nominale waarden voor de in figuur 2b getoonde weerstanden zijn bijvoorbeeld als volgt: Rh = 800 0, Ru * Rd = 3300 Ω, R1 = R2 = 725 Ω, R3 = R4 = 3300 Q en R5 * 100 Ω.

Het zal voor de deskundige duidelijk zijn dat figuur 2b slechts één uitvoeringsvoorbeeld is van een elektrische schakeling, waarmee variaties in de temperatuur van de sensoren S1 en S2 op elektrische wijze kunnen worden gemeten. Andere elektrische schakelingen zijn mogelijk. Essentieel is slechts dat de temperatuurvariaties van de sensoren S1 en S2 met behulp van een geschikte elektrische schakeling worden omgezet in wisselspanningen, waarvan de frequenties overeenkomen met de frequenties in de temperatuurveranderingen van de temperaturen T1 en T2 van de sensoren S1, respectievelijk S2. In de opstelling volgens figuur 2a zijn de weerstanden R1 en R2, die deel uitmaken van de brugopstelling volgens figuur 2b meegeïntegreerd in de microfoon. Dit hoeft echter niet het geval te zijn. Zij kunnen zelfs geheel worden weggelaten. Anderzijds is het ook mogelijk om ook de weerstanden R3, R5 en R4 (figuur 2b) mee te integreren. Uiteraard dienen deze weerstanden R1 t/m R5 op zodanige afstand van het verwarmingselement H te worden aangebracht, dat hun weerstandswaarde daardoor niet wordt beïnvloed.

In de meest eenvoudige uitvoeringsvorm heeft de microfoon volgens de uitvinding drie elementen: het verwarmingselement H en de beide sensoren S1 en S2. Het is ook mogelijk om diverse microfoons op deze wijze in een kanaal 1 aan te brengen, die tezamen het gewenste signaal AUo genereren. Een dergelijke opstelling hoeft in principe niet beperkt te zijn tot n (n = 1, 2, 3, ___) verwarmingselementen H en 2n sensoren, maar kan ook andere aantallen verwarmingselementen en sensoren omvatten, die op geschikte wijze ten opzichte van elkaar zijn opgesteld.

Een voorbeeld van een dergelijke andere opstelling is getoond in figuur 6. In de opstelling volgens figuur 6 zijn een eerste microfoon gebaseerd op fluïdum-stroommeting, bestaande uit een verwarmingselement H10 en twee temperatuursensoren S11, S12 en een tweede microfoon gebaseerd op fluïdum-stroommeting, bestaande uit een verwarmingselement H20 en twee temperatuursensoren S21, S22 in een kanaal 1 aangebracht. Tussen de beide microfoons is een verder verwarmingselement H30 aangebracht. Dit verdere verwarmingselement H30 bevindt zich bij voorkeur exact symmetrisch tussen de beide microfoons. Het verwarmingselement H30 wordt tijdens gebruik verwarmd met een wisselspanning met een vooraf bepaalde frequentie. Daardoor wordt het verwarmingselement H30 cyclisch verwarmd, eveneens met een vooraf bepaalde frequentie. Het verwarmingselement H30 zet deze cyclische verwarming om in een geluidssignaal met een vooraf bepaalde frequentie; het verwarmingselement H30 functioneert met andere woorden als een thermische "luidspreker". De aldus gegenereerde akoestische golf plant zich, gezien in het aanzicht volgens figuur 6, zowel naar links als naar rechts in het kanaal 1 met dezelfde snelheid, namelijk de voortplantingssnelheid in het toegepaste fluïdum, voort. Zowel de luidspreker H10, S11, S12 als de luidspreker H20, S21, S22 nemen het aldus gegenereerde akoestische signaal waar.

Is nu in de opstelling volgens figuur 6 een fluïdum-stroom 2 aanwezig, dan wordt de door het verwarmingselement H30 gegenereerde akoestische golf gesuperponeerd op de fluïdum-stroom 2. Bedraagt de stroom-grootte van de fluïdum-stroom 2 bijvoorbeeld 1 meter per seconde naar rechts, in figuur 6 gezien, dan zal het door het verwarmingselement H30 gegenereerde akoestische signaal zich naar rechts voortplanten met een snelheid van 301 meter per seconde en naar links met een snelheid van 299 meter per seconde. Het andere woorden, het Doppler-effect zal optreden. Door nu het verwarmingselement H30 te voeden met elektrische salvo's genereert het verwarmingselement H30 akoestische salvo's en kan, door de optredende Doppler-verschuiving, op eenvoudige wijze de looptijd van het akoestische salvo tussen het verwarmingselement H30 en de linkse microfoon H10, S11, S12 en de looptijd tussen het verwarmingselement H30 en de rechtse microfoon H20, S21, S22 worden bepaald. Dit kan geschieden met een conventionele computer die op geschikte wijze is aangesloten op de beide microfoons en behoeft hier geen nadere toelichting. Omdat de looptijd tussen het verwarmingselement H30 en de beide microfoons afhangt van het toegepaste fluïdum kunnen ook andere parameters van het fluïdum, bijvoorbeeld de dichtheid van een gas en de samenstelling van een gas, met de opstelling volgens figuur 6 worden bepaald. Bovendien wordt met de opstelling volgens figuur 6 de vrijheid in (geometrisch) ontwerp aanzienlijk vergroot.

Claims (8)

1. Microfoon omvattend tenminste een verwarmingselement (H), een eerste temperatuursensor (SI) die op een eerste vooraf bepaalde afstand (xm1) van het verwarmingselement (H) is aangebracht voor het genereren van een eerste elektrisch signaal dat correspondeert met de temperatuur (T1) van de eerste temperatuursensor (SI), een tweede temperatuursensor (S2) die op een tweede vooraf bepaalde afstand (x^) van het verwarmingselement (H) is aangebracht voor het genereren van een tweede elektrisch signaal dat correspondeert met de temperatuur (T2) van de tweede temperatuursensor (S2), omzetmiddelen voor het omzetten van het eerste en tweede elektrische signaal in een resulterend elektrisch signaal (AUo) dat een maat is voor de stromingsgolfvariaties van een door de microfoon waargenomen akoestisch signaal.

2. Microfoon volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het verwarmingselement (H), de eerste (S1), respectievelijk tweede (S2) temperatuursensor zijn gevormd door een verwarmingsweerstandsstrook (Rh), een eerste (Ru), respectievelijk tweede (S2) sensorweerstandsstrook, welke op afstand van elkaar in een kanaal (1) zijn aangebracht, waarlangs de akoestische golf zich kan voortplanten.

3. Microfoon volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de eerste vooraf bepaalde afstand (xm1) gelijk is aan de tweede vooraf bepaalde afstand (x^).

4. Microfoon volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk, dat de eerste (xm1) en tweede (x^) vooraf bepaalde afstanden ten hoogste 200 μπι bedragen.

5. Microfoon volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de omzetmiddelen een op een instelspanning (Ub) aangesloten brugschakeling omvatten, waarbij de eerste (Ru) en tweede (Rd) sensorweerstandsstrook zich in verschillende takken van de brug bevinden en de uitgangsspanning (AUo) met behulp van capaciteitsmiddelen (C1, C2) kan worden gemeten.

6. Inrichting voorzien van een microfoon (12) volgens een van de voorgaande conclusies en van een drukgolf metende microfoon (11), welke microfoons (11, 12) op een andere vooraf bepaalde afstand van elkaar zijn opgesteld.

7. Inrichting voorzien van n (n * 2, 3, 4, ...) microfoons (12) volgens een van de conclusies 1-5 en van m (m = 2, 3, 4, ...) drukgolf metende microfoons (11), waarbij steeds de microfoons (12) en de drukgolf metende microfoons (11) tezamen in de vorm van een vooraf bepaalde geometrische structuur zijn opgesteld.

8. Inrichting voorzien van een akoestische generator (H30) en tenminste twee microfoons (H10, S11, S12; H20, S21, S22) volgens conclusie 2 waarbij de verwarmingsweerstandsstroken (H10, H20) en de sensorweer-standsstroken (S11, S12, S21, S22) zich in hetzelfde kanaal (1) bevinden en de akoestische generator (H30) als verdere verwarmingsweerstands-strook (H30) tussen beide microfoons in het kanaal (1) is gevormd.