DE69505383T2 - Verwendung eines strömungsmessgerätes als mikrofon und system mit einem solchen mikrofon - Google Patents

Description

• Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon und System mit einem solchen Mikrophon.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon.
• Herkömmliche Mikrophone gebrauchen die Tatsache, daß mit einem akustischen Signal verbundene Druckwellen mechanische Vibrationen in einer Membran oder dergleichen verursachen, welche Vibrationen mit der Hilfe von passenden Umwandlungsmitteln in ein elektrisch variierendes Signal umgewandelt werden, wobei die Frequenzen, die in dem elektrischen Signal auftreten, jenen des akustischen Signals entsprechen.
• Die Erfindung baut auf der Tatsache auf, daß eine Druckwelle und eine Massenflußwelle immer mit einer akustischen Welle verbunden sind, wobei die Flußwelle jedoch eine Phasenverschiebung relativ zu der Druckwelle aufweist. Die Flußwellen, die mit einem akustischen Signal verbunden sind, enthalten jedoch das gleiche Frequenzmuster wie die akustischen Wellen, und sind daher ebenfalls in der Lage, als Basis für eine Geräuschmessung zu dienen.
• Die Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon ist bekannt aus R. O. Fehr, "Infrasonic thermistor microphone", Journal of the Audio Engineering Society, April 1970, Vol. 18, Nr. 2, Seiten 128-132. Diese Publikation offenbart die Verwendung von Heißdrahtanemometern für die Messung von Turbulenz. In derartigen Geräten wird ein sehr feiner Draht elektrisch aufgeheizt und abhängig von der Turbulenz der Luft abgekühlt. Die Temperaturveränderungen des Drahtes werden als Widerstandsveränderungen des Drahtes registriert. Die Widerstandsveränderungen können durch entsprechende elektronische Meßschaltungen erfaßt werden, wodurch ein elektrisches Signal zur Verfügung gestellt wird, welches proportional zu dem Volumenfluß ist. Heißdrahtmikrophone sind jedoch unempfindlich auf die Richtung des Volumenflusses. Darüber hinaus verdoppeln Heißdrahtmikrophone die Frequenzen der Volumenflußvariationen. In der Publikation von R. O. Fehr ist die Anwendung von zwei Thermistoren offenbart, um diese Probleme der Heißdrahtmikrophone zu lösen. Wenn ein Volumenfluß über einen der beiden Thermistoren vorhanden ist, wird der windwärtsgelegene Thermistor gekühlt werden, während der andere Thermistor durch den Wind von dem ersten Thermistor transferierte Hitze empfangen wird. Wiederum werden die Temperaturvariationen der beiden Thermistoren in variierende elektrische Signale übersetzt, durch Verbinden der beiden Thermistoren mit entgegengesetzten Armen einer elektrischen Brückenschaltung. Von dem in dieser Publikation beschriebenen Mikrophon wird berichtet, daß es nur in einem Frequenzbereich von 0.1 bis 20 Hz arbeitet. Von dem Durchmesser der verwendeten Thermistoren wird berichtet, daß sie um 330 um (13 mill) liegen. Seit der Publikation dieses Aufsatzes von R. O. Fehr vor etwa 25 Jahren wurde keine Forschung zum Entwickeln eines auf Fluidflußmessungen basierenden Mikrophons zum Erfassen von akustischen Wellen im hörbaren Bereich durchgeführt.
• Das U. S.-Patent 4,932,250 schlägt die Verwendung einer Fluidflußmeßvorrichtung als ein Mikrophon für die Erfassung von ultrasonischen Wellen vor. Es wird keine Anordnung vorgeschlagen, um akustische Wellen innerhalb des hörbaren Bereichs zu erfassen.
• Aus verschiedenen Dokumenten ist ein Mikrofluidflußmeßgerät bekannt, welches mindestens ein Heizelement und mindestens zwei Temperatursensoren, die in gegenüberliegenden Positionen zu dem Heizelement angeordnet sind, umfaßt; siehe die deutsche Patentanmeldung 36 116 614, die europäische Patentanmeldung 0 268 004, die britische Patentanmeldung 2 226 139 und T. S. J. Lammerink et al. "Micro-liquid flow sensor", Sensors and Actuators A, 37-38 (1993), Seiten 44-50. In keinem dieser Dokumente wird Bezug genommen auf eine mögliche Verwendung des offenbarten Fluidflußsensors als ein Mikrophon.
• Das Ziel der Erfindung ist es, ein Mikrophon zur Verfügung zu stellen, welches in der Lage ist, akustische Wellen im hörbaren Frequenzbereich basierend auf Fluidflußmessungen zu erfassen.
• Um dieses Ziel zu erreichen, wird insbesondere Verwendung gemacht von Techniken und Mitteln zum Messen des Fluidflusses, die per se bekannt sind. Ein typisches Beispiel eines Fluidflußsensors, welcher vorteilhaft in dem Mikrophon gemäß der Erfindung verwendet werden kann, ist in T. S. J. Lammerink et al., "Micro-liquid flow sensor", Sensors and Actuators, A 37-38 (1993), Seiten 44-50, auf welchen zuvor Bezug genommen wurde, beschrieben.
• Die Erfindung liefert die Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon zum Erfassen von akustischen Wellen, wobei das Fluidflußmeßgerät mindestens ein Heizelement, mindestens einen Temperatursensor, welcher in einem ersten vorbestimmten Abstand von dem Heizelement angeordnet ist, zum Erzeugen eines ersten elektrischen Signals, welches der Temperatur des ersten Temperatursensors entspricht, wobei der vorbestimmte erste Abstand kleiner als 300 um ist, enthält.
• Durch Verwendung von Techniken, die nunmehr aus der Mikroelektronik bekannt sind, ist es möglich, eine derartige Fluidflußmeßvorrichtung zu konstruieren, mit derartigen Mikroabmessungen. Überraschenderweise ist das Signalrauschverhältnis eines solches Mikrophons bis zu 10 kHz und mehr gut. Ein gutes Signalrauschverhältnis bis zu 10 kHz wurde in einer praktischen Ausführungsform der Erfindung beobachtet, bei der ein Heizelement durch zwei Temperatursensoren, die auf gegenüberliegenden Seiten des Heizelementes in einem Abstand von 40 um angeordnet waren, begleitet wurde. Gute Signalrauschverhältnisse bis zu derartig hohen Frequenzen können daher mit dem Mikrophon gemäß der Erfindung erreicht werden, wenn der Abstand zwischen dem Heizelement und den verwendeten Temperatursensoren kleiner ist als 50 um.
• Ein weiterer Vorteil dieses Mikrophons ist es, daß es eine extrem niedrige Abschneidefrequenz aufweist: Herkömmliche Mikrophone sind nicht länger in der Lage, sehr niedrige Frequenzen eines akustischen Signals zu erfassen, aufgrund der inhärenten Festigkeit der Membran oder dergleichen, welche die Druckwelle mißt. In einem Mikrophon gemäß der Erfindung werden andererseits sehr niedrige Frequenzen eines akustischen Signals in sehr niedrige Frequenzen eines thermischen Signals umgewandelt, welches ohne Schwächung in ein tieffrequentes, elektrisches Signal umgewandelt wird.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf ein System, welches ein Mikrophon enthält, welches ein Fluidflußmeßgerät zum Erfassen von akustischen Wellen enthält, wobei das Fluidflußmeßgerät mindestens ein Heizelement, mindestens einen ersten Temperatursensor, welcher in einem ersten vorbestimmten Abstand von dem Heizelement angeordnet ist, zur Erzeugung eines ersten elektrischen Signals, welches der Temperatur des ersten Temperatursensors entspricht, enthält, wobei der vorbestimmte erste Abstand weniger als 300 um ist, wobei das Mikrophon ebenfalls einen elektronische Meßschaltkreis zum Messen des ersten elektrischen Signals und zum Liefern eines elektrischen Ausgangssignals enthält, wobei das System weiterhin einen Verstärker zum Verstärken des Ausgangssignals und zum Liefern eines verstärkten Ausgangssignals, und einen mit dem Verstärker verbundenen Lautsprecher enthält.
• Ein auf die Messung von Fluidflußwellen gestütztes Mikrophon kann vorteilhafterweise in Kombination mit einem auf Messungen von Druckwellen gestützten Mikrophon verwendet werden. Mit einer Anordnung von diesem Typ können sowohl Flußwellen als auch Druckwellen eines akustischen Signals gemessen werden, wobei als Ergebnis davon die Möglichkeit existiert, nicht nur die Stärke, sondern auch die absolute Fortpflanzungsrichtung des sich fortpflanzenden, akustischen Signals zu bestimmen.
• Vorteilhafte Ausführungsformen der Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon und des Systems, welches ein Mikrophon basierend auf Fluidflußmessungen enthält, sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
• Die Erfindung wird unten mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen des Mikrophons gemäß der Erfindung dargestellt sind, und die dazu gedacht sind, die Erfindung zu illustrieren, und nicht als eine Begrenzung der letzteren gedacht sind. In den Zeichnungen:
• Fig. 1a zeigt eine Seitenansicht eines auf Fluidflußmeßung basierenden Mikrophons;
• Fig. 1b zeigt Temperaturprofile, die in dem Mikrophon gemäß Fig. 1a als eine Funktion des Abstandes x auftreten;
• Fig. 1c zeigt Profile der Temperatur von verschiedenen Komponenten des Mikrophons gemäß Fig. 1a als eine Funktion der Geschwindigkeit v des Fluids;
• Fig. 1d zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mikrophons gemäß der Erfindung;
• Fig. 1e zeigt einige Temperaturprofile, die in dem Mikrophon gemäß der Fig. 1d für verschiedene Fluidflüsse auftreten;
• Fig. 2a zeigt eine diagrammartige Aufsicht auf das Mikrophon gemäß Fig. 1a;
• Fig. 2b zeigt eine elektrische Brückenschaltung zur Erzeugung eines elektrischen Signals, welches repräsentativ für eine durch das Mikrophon der Fig. 1a gemessene, akustische Welle ist;
• Fig. 3 zeigt eine diagrammartige Darstellung eines Schaltkreises zur Erzeugung einer akustischen Welle;
• Fig. 4a-4d zeigen verschiedene, alternative, elektrische Schaltungen zum Umwandeln akustischer Wellen in ein elektrisches Signal mittels des Mikrophons gemäß der Erfindung.
• Die Fig. 1a zeigt ein Beispiel eines Aufbaus für eine Messung von verschiedenen Parametern eines Fluidflusses 2 durch einen Kanal 1. Dieser Aufbau ist für die Messung von Parametern, wie etwa für die physikalischen Parameter eines Gases, z. B. der Gasdichte, der Stärke des Flusses in dem Falle eines statischen Flusses u. s. w. per se bekannt. Für den Fluidflußsensor ist der Aufbau gemäß Fig. 1a auf wohl bekannte, thermische Anemometerprinzipien gestützt. Der Aufbau enthält ein Heizelement H und zwei Sensoren S1, S2. Sowohl das Heizelement H als auch die beiden Sensoren S1, S2 sind in einem Kanal 1 angeordnet, durch welchen der Fluidfluß 2 zugeführt wird. Die Breite des Heizelementes H ist 2L. Der Sensor S1 ist in einem Abstand xm1 von dem Heizelement H entfernt, und der Sensor S2 ist gegenüber dem Sensor S1 in einem Abstand xm2 von dem Heizelement H entfernt. Der Abstand zwischen dem Heizelement H und dem Sensor S1 wird durch das Bezugszeichen r1 angezeigt, und zwischen dem Heizelement H und dem Sensor S2 durch r2. Um die Messungen zu vereinfachen, können die beiden Sensoren S1, S2 jeweils im gleichen Abstand von dem Zentrum des Heizelementes H entfernt angeordnet werden. Dies ist jedoch nicht strikt notwendig. Die Sensoren S1, S2 und das Heizelement H müssen auch nicht in einer Linie, wie in der Fig. 1a, angeordnet werden. Es ist ebenfalls nicht notwendig, daß der Kanal 1 vorhanden ist. Jede geometrische Struktur kann abhängig von dem gewünschten Ausgangssignal gewählt werden. Auf eine Art, die der in dem Falle herkömmlicher Druckwellenmikrophone analog ist, kann Verwendung gemacht werden, von geometrischen Obstruktionen, um die gewünschte Beziehung zu erhalten, die abhängig ist von der Anwendung, zwischen dem Flußwellensignal und dem elektrischen Signal.
• Während der Verwendung wird das Heizelement H mittels einer externen Energiequelle (in der Fig. 1a nicht dargestellt) geheizt. Die Temperatur der beiden Sensoren S1, S2 werden individuell gemessen.
• Fig. 1b zeigt die Veränderung in der Temperatur in dem Kanal 1 als eine Funktion des Abstandes x von dem Zentrum des Heizelementes H. Die Temperatur T ist konstant über das gesamte Heizelement H und ist daher konstant zwischen den Positionen x = -L und x = L. Die Kurve a in der Fig. 1b zeigt die Veränderung in der Temperatur T als eine Funktion des Abstandes x von der Situation, bei der kein Fluidfluß 2 durch den Kanal 1 vorhanden ist. In dem Fall ist das Muster der Veränderung in der Temperatur T in dem Kanal symmetrisch um den Mittelpunkt des Heizelementes H.
• Wie bekannt ist, findet der Hitzetransport von dem Heizelement H zu der Umgebung desselben über Übertragung, Strahlung und/oder Leitung statt. In der mit der Kurve a in der Fig. 1b ist die Übertragung Null, da kein Fluidfluß 2 vorhanden ist.
• Die Kurven b und c in der Fig. 1b zeigen verschiedene Veränderungen in der Temperatur T als eine Funktion des Abstandes x für verschiedene Flußraten des Fluidflusses 2. Für beide Kurven b und c ist der Fluidfluß 2 in Richtung der rechten Seite in der Fig. 1a gerichtet. Daher ist die Temperatur an dem Sensor S1 niedriger als dem Sensor S2, da der Hitzetransport als Ergebnis der Konfektion nur nach rechts stattfindet.
• Die Fig. 1c zeigt die Temperatur des Heizelementes H, des Sensors S1 und des Sensors S2 als eine Funktion der Geschwindigkeit v des Fluidflusses 2. Auch für die Fig. 1c entspricht eine positive Geschwindigkeit v einem Fluidfluß 2, welcher nach rechts in der Fig. 1a gerichtet ist. In der Fig. 1c zeigt Th die Temperatur des Heizelementes H an, T1 die Temperatur des Sensors S1, T2 die Temperatur des Sensors S2 und ΔT den Unterschied zwischen den Temperaturen der Sensoren S2 und S1 an; folglich ist ΔT = T2 - T1.
• Für eine symmetrische Anrichtung der Sensoren S1 und S2 um das Heizelement H ist die für Th (v) gezogene Kurve um die T-Achse symmetrisch, und ΔT(v) ist symmetrisch zu dem Ursprung. Es folgt aus der Fig. 1c, daß die Geschwindigkeit v des Fluidflusses 2 unzweifelhaft durch Messen der Temperaturen der Sensoren 51 und S2 bestimmt werden kann. Die genaue Form der Kurven in der Fig. 1c hängt von der durch das Heizelement H erzeugten Hitze, sowie von dem Hitzetransport als eine Konsequenz von Leitung und Strahlung ab, so daß eine Kalibration benötigt wird.
• Es wurde beobachtet, daß in der Anordnung gemäß Fig. 2a auch die Sensoren S1 und S2 aufgeheizt werden. In diesem Fall werden natürlich andere Temperaturprofile als die in den Fig. 1b und 1c gezeigten auftreten, aber diese anderen Temperaturprofile werden immer noch unzweifelhaft den Fluidfluß in dem Kanal 1 definieren.
• Die Fig. 1d zeigt eine alternative Ausführungsform des Mikrophons gemäß der Erfindung. Abstelle der Anwendung eines Heizelementes H mit den beiden Sensoren S1 und S2, wie in der Fig. 1a dargestellt, kann das Mikrophon auch auf die ausschließliche Anwendung von zwei Sensoren S1 und S2 aufgebaut werden, obgleich dann mindestens einer der Sensoren S1, S2 relativ zu der Temperatur des Fluidflusses 2 aufgeheizt werden muß.
• Die Fig. 1e zeigt drei Temperaturprofile, welche in der Anordnung gemäß Fig. 1d auftreten können. Die Kurve a in der Fig. 1e stelle einen Gleichgewichtszustand dar, in welchem kein Fluidfluß vorhanden ist. Für die Kurve a wird angenommen, daß sowohl der Sensor S1 als auch der Sensor S2 zu gleichem Maße aufgeheizt sind, dies ist jedoch nicht strikt notwendig. Sogar wenn die Sensoren S1 und S2 unterschiedlich aufgeheizt sind, existiert eine unzweifelhaft definierte Kurve, auf welche das Mikrophon kalibriert werden kann. Die Kurve b stellt einen Status dar, wenn der Fluidfluß 2 nach rechts gerichtet ist, d. h. von dem Sensor S1 in Richtung auf den Sensor S2. Dann wird der Sensor S1 durch den Fluidfluß 2 mehr gekühlt, als der Sensor S2, da der Fluidfluß Hitze von dem Sensor S1 zu dem Sensor S2 transportiert. Die Kurve c stellt den Status dar, in welchem der Fluidfluß 2 in Richtung der entgegengesetzten Richtung, d. h. von dem Sensor S2 zu dem Sensor S1 gerichtet ist. Von der Anordnung gemäß der Fig. 1d wird angenommen, daß sie eine bessere Hochfrequenzwirksamkeit in dem hörbaren Bereich aufweist, als die Anordnung gemäß der Fig. 1a. Die Anordnung gemäß der Fig. 1a ist jedoch die empfindlichste, wenn zwei Sensoren verwendet werden.
• In der Anordnung gemäß Fig. 1d kann das Heizen von entweder dem Sensor S1 oder dem Sensor S2 weggelassen werden. Die Anordnung arbeitet auch richtig, wenn nur einer der Sensoren S1 oder S2 aufgeheizt wird, und der andere als ein nicht geheizter Sensor verwendet wird. In letzterer Anordnung muß das Heizelement sogar nicht als Sensor verwendet werden, d. h. es kann ausreichend sein, nur eines der (variierenden) Ausgangssignale der Elemente S1 oder S2 zu erfassen, und das andere Element als Heizung zu verwenden. Diese Situation ist in der Fig. 1d durch "H/S2" angedeutet, was bedeutet, daß das ganz rechts liegende Element Sensor S2, Heizelement H oder beides sein kann.
• Die Fig. 2a zeigt eine Aufsicht auf eine praktische Ausführungsform der Fluidflußanordnung gemäß der Fig. 1a. Weitere Daten über diesen Sensor stehen beispielsweise in T. S. J. Lammerink et al., "Micro-liquid flow sensor", Sensors and Actuators, A 37-38 (1993), Seiten 44-50, zur Verfügung. Der Kanal 1 kann auf einer Siliziumscheibe von 300 um Dicke angeordnet sein. Die Höhe des Kanals 1 (wie in der Seitenansicht der Fig. 1a sichtbar) ist beispielsweise 250 um, während die Breite des Kanals 1 (wie in der Fig. 2a sichtbar) beispielsweise 1000 um ist. Das Heizelement H und die beiden Sensoren S1 und S2 bestehen vorzugsweise aus dünnen Sin-Streifen, die eine Dicke von beispielsweise 1 um aufweisen, wobei auf der Oberseite derselben eine Metallschicht aufgedampft wurde. Diese Metallschicht kann beispielsweise eine Schicht aus CrAu mit einer Dicke von 200 Nanometern enthalten. Andere Materialien sind jedoch möglich, beispielsweise eine pn-Verbindung. Eine Vielzahl von Metallschichten, die übereinander liegen, sind ebenfalls möglich. Das Heizelement H und die beiden Sensoren S1 und S2 enthalten daher Streifen eines vorbestimmten Widerstandswertes, welcher sich frei in dem Kanal 1 bewegt. Diese Widerstandswerte sind in der Fig. 2a durch die Buchstaben Rh, Ru und Rd für den Widerstandswert H, den Temperatursensor S1 bzw. den Temperatursensor S2 dargestellt. Die Widerstandsstreifen R1 und R2 sind angeordnet, um eine elektrische Meßbrücke zu bilden, wie mit Bezug auf die Fig. 2b erklärt werden wird.
• Jeder der Widerstände Rh, Ru, Rd. R1 und R2 kann mit externen Mitteln mittels leitender Verbindungsplatten 3-8 passend gewählter Abmessungen verbunden werden.
• Durch Verbinden des Heizelementes H mit einer vorbestimmten Heizspannung, oder in den ihm ein vorbestimmter Heizstrom zugeführt wird, wird dieses Element Hitze erzeugen. Die Widerstandswerte Ru und Rd der Sensoren S1 bzw. S2 hängen von den Temperaturen der Sensoren ab, so daß die Messung der Widerstände Ru und Rd eine direkte Messung für die Temperatur der Sensoren S1 und S2 darstellt.
• Fig. 2b zeigt ein Diagramm einer elektrischen Schaltung zum Anschließen des Fluidflußsensors gemäß Fig. 2a derart, daß seine Ausgangsspannung ΔU&sub0; erzeugt werden kann, welche Ausgangsspannung eine direkte Messung für ein akustisches Signal ist, welches über den Fluidflußsensor gemäß Fig. 2a geführt ist. Daher zeigt die Fig. 2b eine elektrische Schaltung, welche passend ist, wenn sie an einem Gerät gemäß Fig. 2a angeschlossen ist, um ein Mikrophon zur Verfügung zu stellen. In der Schaltung gemäß Fig. 2b wird die Anschlußstelle 7 mit einer Heizspannung Uh verbunden, während die Anschlußstelle 4 geerdet ist. Der Widerstand Ru ist zwischen den Anschlußstellen 3 und 4 angeordnet, während der Widerstand Rd zwischen den Anschlußstellen 5 und 4 angeordnet ist. Eine Serienschaltung, welche die Widerstände R3, R5 und R4 enthält, ist zwischen den Anschlußstellen 3 und 5 angeordnet. Widerstand R5 ist ein variabler Widerstand, welcher eine Verbindung aufweist, an welcher eine Einstellspannung Ub für die Meßbrücke, welche aus den Widerständen Ru, Rd, R3, R5 und R4 besteht, angeschlossen werden kann. Die Verbindungsstelle 8 ist mit der Kapazität C1 verbunden und die Verbindungsstelle 6 ist mit einer Kapazität C2 verbunden. Während des Betriebs einer Ausgangsspannung ΔU&sub0;, welche von den Widerstandswerten Ru und Rd der Sensoren S1 bzw. S2 abhängt, wird ein Ausgang der Schaltung gemäß Fig. 2b erzeugt. Die Ausgangsspannung ΔU&sub0; ist eine Funktion der Widerstandsvariationen der Widerstände Ru und Rd und daher der Temperaturdifferenzvariationen der Sensoren S1 und S2. Als ein Ergebnis der Verwendung der Kapazitäten C1 und C2 paßt die Schaltung gemäß Fig. 2b nur zur Messung von Spannungsvariationen und nicht von kontinuierlichen Spannungsunterschieden über den Sensoren S1 und S2. In anderen Worten paßt die Schaltung gemäß Fig. 2b zur Messung der Variationen in der Stärke des Fluidflusses 2 durch den Kanal 1. Natürlich kann anstelle der Kapazitäten C1 und C2 jeder andere passende Hochpaßfilter verwendet werden.
• Mit dem Gerät der Fig. 2a werden die Variationen in der Stärke des Fluidflusses zunächst in Temperaturunterschiedsvariationen der Sensoren S 1 und S2 übersetzt. Aufgrund dieses Übersetzungsschrittes kann die Geschwindigkeit der Veränderung in dem Fluß nur genau gemessen werden, wenn die offenen Abstände r1, r2 zwischen den Sensoren S1 und S2 und dem Heizelement H nicht zu groß sind. Wenn die gewählten Abstände r1, r2 zu groß sind, werden die Hochfrequenzvariationen in dem Fluidfluß 2 kaum in meßbare Temperaturdifferenzvariationen an den Sensoren S1 und S2 münden. Andererseits jedoch, wenn die gewählten Abstände sehr klein sind, werden Variationen in der Stärke des Fluidflusses 2 in unmittelbar erfaßbare Variationen in den Temperaturen der Sensoren S1 und S2 münden.
• Um die in der Fig. 2a gezeigte Vorrichtung passend als ein Mikrophon für Frequenzen innerhalb des hörbaren Bereichs zu machen, muß es unmittelbar möglich sein, Variationen in der Stärke des Fluidflusses 2 mit Frequenzen in dem hörbaren Bereich zu erfassen. In einem Mikrophon, welches in der Praxis hergestellt wurde, betrugen die offenen Abstände r1, r2 zwischen den Sensoren S1 bzw. S2 und dem Heizelement H 40 um. Um als ein Mikrophon für den hörbaren Bereich anwendbar zu sein, sind die offenen Abstände vorzugsweise kleiner als 300 um. Unter Verwendung der elektrischen Schaltung gemäß Fig. 2b war es möglich, akustische Wellen bis zu sehr hohen Frequenzen mit diesem Mikrophon zu erfassen: Bis zumindestens 10 kHz wurden gute Signalrauschverhältnisse gefunden.
• Ein zusätzlicher Vorteil des auf dem Fluidflußsensor gemäß Fig. 2a basierenden Mikrophons ist es, daß niedrige Frequenzen akustischer Wellen mit diesem Mikrophon auch ohne Abschwächung gemessen werden können. Ein herkömmliches Druckmikrophon reagiert kaum auf niedrige Frequenzen akustischer Wellen, und gibt diese daher nur abgeschwächt wieder.
• Fig. 3 zeigt diagrammartig einen Verstärker 9 und einen damit verbundenen Lautsprecher 10, mit welchem das Ausgangssignal AU&sub0; in ein verstärktes, akustisches Signal umgewandelt werden kann. Da ein auf Fluidflußmessungen basierendes Mikrophon eine 1/f-Charakteristik (f ist die Frequenz der Audiowelle) aufweist, weist der Verstärker 9 vorzugsweise eine lineare f-Charakteristik auf, oder - in anderen Worten - zeigt ein Verhalten erster Ordnung.
• Die nominalen Werte für die in der Fig. 2b gezeigten Widerstände sind beispielsweise wie folgt: Rh = 800 Ω, Ru = Rd = 3300 Ω, R1 = R2 = 725 Ω, R3 = R4 = 3300 Ω, R5 = 1000. Andere Werte von Rh, Ru und Rd sind möglich. Vorzugsweise liegen die Widerstandswerte von Rh, Ru und Rd innerhalb des Bereichs von 20-5000 Ω.
• Es ist für einen Fachmann klar, daß Fig. 2b nur eine illustrative Ausführungsform einer elektrischen Schaltung darstellt, mit welcher Variationen in der Temperatur der Sensoren S1 und S2 elektrisch gemessen werden können. Andere elektrische Schaltungen sind möglich, wie unten mit Bezug auf die Fig. 4a-4d dargestellt werden wird. Die einzig wesentliche Eigenschaft ist, daß die Temperaturdifferenzvariationen der Sensoren S1 und S2 mit der Hilfe einer passenden elektrischen Schaltung in alternierende Spannungen umgewandelt werden, deren Frequenzen in den Temperaturveränderungen der Temperaturen T1 bzw. T2 der Sensoren S1 bzw. S2 entsprechen. In der Anordnung gemäß Fig. 2a sind die Widerstände R1 und R2, die einen Teil der Brückenanordnung gemäß Fig. 2b bilden, ebenfalls in dem Mikrophon integriert. Dies muß jedoch nicht der Fall sein. Sie können auch vollständig weggelassen werden, d. h. R1 = R2 = 00. Auf der anderen Seite ist es auch möglich, die Widerstände R3, R5 und R4 (Fig. 2b) auch zu integrieren. Natürlich müssen die Widerstände R1 bis R5 in einem Abstand von dem Heizel ement H angeordnet werden, so daß dieses keinen Einfluß auf ihren Widerstandswert hat.
• Die Fig. 4a-4d zeigen einige alternative elektrische Schaltungen zum Umwandeln der Widerstandsvariationen der Widerstände Ru und Rd in ein variierendes elektrisches Signal, d. h. entweder einen variierenden Strom oder eine variierende Spannung.
• Jede der alternativen elektrischen Schaltungen der Fig. 4a-4d bauen auf der Anmeldung eines Widlar-Stromspiegels oder eines "Gadget" auf, in welchem der Widerstand Ru als ein Emitterwiderstand an einen Transistor T1 angeschlossen ist, dessen Basis mit seinem Kollektor kurzgeschlossen ist, und der Widerstand Rd ist ein Emitterwiderstand zu einem Transistor T2. Die Basen der Transistoren T1 und T2 sind miteinander verbunden.
• Der Kollektor des Transistors T1 kann mit einer Energiezuführspannung Vb durch einen Widerstand R11, wie in Fig. 4a gezeigt, verbunden sein oder mit einer Stromquelle I, wie in der Fig. 4b dargestellt. In der Ausführungsform der Fig. 4a ist der Kollektor des Transistors T2 mit der Energiezuführspannung Vb durch einen Widerstand R12 verbunden. Eine Ausgangsspannung V&sub0; steht zwischen dem Kollektor des Transistors T2 und Erde zur Verfügung, wie in Fig. 4a dargestellt.
• In der Anordnung gemäß Fig. 4b ist der Kollektorstrom aus I&sub0; des Transistors T2 das Ausgangssignal. I&sub0; in der Anordnung der Fig. 4b kann jedoch in einer Ausgangsspannung durch Verbinden eines Widerstandes mit dem Kollektor des Transistors T2 transferiert werden.
• Die Fig. 4c zeigt eine weitere Alternative elektrischer Schaltung, in welcher jedoch die Basisanordnung der Transistoren T1, T2 und der Widerstände Ru, Rd unverändert ist. Der Kollektor des Transistors T1, ist mit dem Kollektor eines pnp-Transistors T3 über einen Widerstand R13 verbunden. Der Transistor T3 ist mit einer Widlar-Stromspiegelkonfiguration mit einem pnp-Transistor T4 und Emitterwiderständen R11 und R12, gemäß Fig. 4c verbunden. Der Kollektor des Transistors T4 ist verbunden mit dem Kollektor des Transistors T2. Die Widerstände R11, R12 können Sensoren eines weiteren Mikrophons sein, welches auf Fluidflußmessungen aufbaut, wie die Widerstände Ru Rd. Alternativ können beide Widerstände Ru und R12 oder Rd und R11 in Kombination einen Teil von auf Fluidflußmessungen basierenden Mikrophonen darstellen. Ähnlich können beliebige der Widerstände Ru, Rd, R11 oder R12 einen Teil eines Mikrophons darstellen, mit nur einem Heizelement und einem Sensor (siehe Fig. 1d).
• Die Fig. 4d zeigt eine Schaltung zum Umwandeln von Widerstandsvariationen von Widerständen Rd und Ru in ein variierendes, elektrisches Signal, in welcher drei kaskadierte Widlar-Stromspiegel verwendet werden. Der erste Stromspiegel entspricht der Stromspiegelanordnung der Fig. 4b, deren Ausgang mit einem Eingang eines pnp-Widlar-Stromspiegels aus Transistoren T3, T4 und Emitterwiderständen R11, R12 verbunden ist. Der Ausgang des letzteren pnp-Widlar-Stromspiegels ist mit einem Eingang eins npn-Widlas-Stromspiegels verbunden, welcher Transistoren T5, T6 und Emitterwiderstände R15, R16 enthält. Der Kollektorstrom des Transistors T6 liefert den Ausgangsstrom 10 der Schaltung. Der Ausgangsstrom I&sub0; kann umgewandelt werden in eine Ausgangsspannung, in dem ein Widerstand mit dem Kollektor des Transistors T6, wie bei dem Widerstand R12 in der Fig. 4a, verbunden wird. Ähnlich der Anordnung gemäß Fig. 4c können die Widerstände R11, R12, R15, R16 entweder alleine oder in Kombination miteinander einen Teil eines auf Fluidflußmessungen basierenden Mikrophons bilden.
• Der Vorteil der Anordnungen gemäß den Fig. 4a-4d ist der, daß sie einfacher zu betreiben sind und mehr Toleranzen als die Wheatstone-Brückenkonfiguration der Fig. 2b aufweisen.
• Es sei festgehalten, daß die Schaltungen der Fig. 4a-4d mit Bipolartransistoren dargestellt sind, es können jedoch auch MOSFETS oder JFET'S stattdessen verwendet werden. Für mehr Details bezüglich der elektrischen Schaltung gemäß den Fig. 4a-4d wird der Leser auf H. E. de Bree et al., "The u-Flown, a novel device measuring acoustical flows", vorzustellen auf der Konferenz Transducers '95, Stockholm, Juni 26-... 1995; H. E. de Bree, "The Wheatston Gadget, a simple circuit for measuring differential resistance variations", noch zu veröffentlichen, verwiesen.
• Es wurde beobachtet, daß die elektrischen Meßschaltungen der Fig. 4a-4d zum Messen differentieller Widerstandswerte zwischen zwei (oder mehreren) variablen Widerständen Ru, Rd ebenfalls in anderen Konfigurationen verwendet werden können, d. h. in Konfigurationen, in denen Widerstände Ru, Rd keinen Teil eines auf Fluidflußmessungen basierenden Mikrophons bilden.
• Aufgrund der kleinen Abmessungen und ihrer niedrigen Frequenzempfindlichkeit offenbart das oben beschriebene Mikrophon viel interessante Anwendungen, von denen einige unten aufgezählt sind.
• 1. Zum Messen von Turbulenz wird die Anwendung von kleinen Mikrophonen, die auf sehr niedrige Frequenzen ansprechen, benötigt. Die Mikrophone gemäß der Erfindung erfüllen diese Erfordernisse.
• 2. Das Mikrophon gemäß der Erfindung kann auf dem Feld der akustischen Abbildung (akustische Holographie) verwendet werden. Eine akustische Abbildung ist ein Verfahren, um akustische Felder mittels einer Anordnung von Mikrophonen (beispielsweise 128 · 128 Positionen) zu messen. Derzeit kann ein solches Verfahren mittels Druckmikrophonen ausgeführt werden. Derartige Druckmikrophone sind jedoch teuer und darüber hinaus beeinflussen Druckmikrophone das akustische Feld prinzipiell. Von dem hier beschriebenen Mikrophon wird erwartet, daß es nur einen Bruchteil der Kosten von Druckmikrophonen verursacht. Darüber hinaus beeinflußt es kaum das akustische, zu messende Feld, da das Mikrophon gemäß der Erfindung auf der Messung von Fluidflüssen basiert.
• 3. Das Mikrophon gemäß der Erfindung kann auf dem Gebiet der Hydrophonie verwendet werden, welches beispielsweise verwendet wird, um die Geräuschentwicklung von Schiffen zu minimieren. Zu diesem Zweck werden Mikrophone benötigt, die sich nicht durch Wasser verschlechtern, und welche einen Frequenzbereich von bis zu 5 kHz aufweisen. Durch Anwendung eines Gels, per se einem Fachmann bekannt, welches die gleiche akustische Impedanz wie Wasser aufweist, kann das Mikrophon gemäß der Erfindung unempfindlich gegenüber Wasser aufgebaut werden.
• 4. Das Mikrophon gemäß der Erfindung kann vorteilhafterweise in Flugzeugen verwendet werden. Um derzeit akustische Wellen in Flugzeugen zu messen, werden sowohl Druckwellen als auch Flußwellen gemessen. Derzeit wird die Flußwelle von der Druckwelle an verschiedenen Orten abgeleitet. Bei niedrigen Frequenzen (d. h. etwa 100 Hz) führt dieses Verfahren jedoch zu Fehlern aufgrund von Phasenverschiebungsproblemen. Die Lösung dieses Problems ist es, den Volumenfluß an einem Ort zu messen, was mit dem hier beschriebenen Mikrophon sehr leicht ausgeführt werden kann. Das Mikrophon ist sehr empfindlich um 100 Hz herum, und die Größe des Mikrophons ist derart, daß der Volumenfluß an einem Ort gemessen werden kann.
• 5. Das Mikrophon gemäß der Erfindung kann verwendet werden, um stehende Wellen in einer Röhre abzuschätzen. In einer solchen Analyse wird der Reflektionskoeffizient von Materialien mittels einer Röhre mit stehender Welle gemessen. Dies ist jedoch ein kompliziertes Verfahren, welches mittels einer Kombination eines Druckmikrophons und eines auf Fluidflußmessung basierenden Mikrophons vereinfacht werden kann.
• 6. Das Mikrophon gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein unipolares Mikrophon zum Ausführen von Stereomessungen in einem einzigen Punkt verwendet werden. Solch ein Mikrophon könnte vorteilhafterweise in "offene Leitung Telefonen" ("open line telephones") verwendet werden. Derartige Telefone werden auf dem Gebiet der Werte und Aktien verwendet. Dies sind eine Art von Freihandtelefonen, d. h. Telefone ohne einen Hörer, aber mit einem Mikrophon und einem großen Lautsprecher, welcher in einem Raum angeordnet ist, jedoch mit der Eigenschaft, daß das Lautsprechersignal niemals unterdrückt wird. Bei einem Freihandtelefon wird, sobald jemand in das Mikrophon spricht, das Lautsprechersignal unterdrückt, um eine akustische Rückkopplung zu vermeiden. Durch Verwendung eines unipolaren Mikrophons kann eine solche akustische Rückkopplung vermieden werden. Solch ein unipolares kann durch Kombinieren eines Druckmikrophons und eines auf Fluidflußmessung basierenden Mikrophons und durch Aufaggieren der Ausgangssignale beider realisiert werden.
• 7. Das Mikrophon gemäß der Erfindung kann für transonische Messungen verwendet werden. Die Erzeugung von Geräusch durch Propeller und Turbofanmotoren wird in einem Windkanal mit Windgeschwindigkeiten in der Nähe der Schallgeschwindigkeit untersucht. Während einer solchen Untersuchung ist es sehr wichtig, daß der Windfluß nicht gestört wird. Akustische Drücke liegen im Bereich von 140 dBSPL, und die beobachteten Frequenzen liegen unterhalb 2 kHz. Daher ist das hier beschriebene Mikrophon sehr angemessen, um in einer solchen Anordnung verwendet zu werden. Das Mikrophon gemäß der Erfindung ist klein und darüber hinaus sind die akustischen Drücke sehr hoch, während die Frequenzen sehr klein sind. Prinzipiell können die Messungen mit der Konfiguration ein Sensor/ eine Heizung ausgeführt werden.
• 8. Das Mikrophon gemäß der Erfindung kann verwendet werden, um akustische Strahlung eines Flugzeugkörpers zu messen. Um eine Messung so genau wie möglich auszuführen, muß die Messung so nah wie möglich an dem Körper ausgeführt werden. Die Intensitätssensoren gemäß dem Stand der Technik sind zu groß, um dies zu tun. Eine Kombination eines auf Fluidflußmessungen basierenden Mikrophons und eines Druckmikrophons ist jedoch in der Lage, derartige Messungen auszuführen.
• 9. Eine akustische Welle wird vollständig durch eine Druckwelle und eine Flußwelle bestimmt. Durch eine Kombination eines Druckmikrophons und eines auf Fluidflußmessungen basierenden Mikrophons kann daher eine akustische Welle genau gemessen werden. Daher bietet eine solche Kombination eine größere Wahrscheinlichkeit in Antigeräuschsystemen akustische Wellen so genau wie möglich zu messen, als nur ein Druckmikrophon.
• 10. Die Richtung einer akustischen Welle kann mittels beispielsweise drei senkrecht aufeinanderstehender Mikrophone basierend auf Fluidflußmessungen, und einem Druckmikrophon gemessen werden. Vorzugsweise sollten in einer solchen Anordnung die auf Fluidflußmessung basierenden Mikrophone als in nur einer Richtung empfindlich aufgebaut sein.

Claims (21)

1. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon zur Erfassung akustischer Wellen, wobei das Fluidflußmeßgerät aufweist mindestens ein Heizelement (H), mindestens einen ersten Temperatursensor (S1), welcher in einem vorbestimmten Abstand (r1) von dem Heizelement (H) angeordnet ist, zur Erzeugung eines ersten elektrischen Signals, welches der Temperatur (T1) des ersten Temperatursensors (S1) entspricht, wobei der vorbestimmte erste Abstand (r1 kleiner ist als 300 um.

2. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon gemäß Anspruch 1, wobei das Heizelement (H) bzw. der erste Temperatursensor (S1) durch einen Heizwiderstandsstreifen (Rh) bzw. einen ersten (Ru) Sensorwiderstandsstreifen (Ru) gebildet sind, welche Streifen in einigem Abstand voneinander in einem Kanal (1) angeordnet sind, entlang welchem die akustische Welle in der Lage ist sich fortzupflanzen, wobei der Kanal (1) eine vorbestimmte Höhe und Breite aufweist.

3. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, wobei der vorbestimmte erste Abstand (r1) kleiner ist als 50 um.

4. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Temperatursensor (S1) auch während des Betriebes geheizt wird.

5. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Heizelement (H) als ein zweiter Temperatursensor (S2) zur Erzeugung eines zweiten elektrischen Signals angeordnet ist, welches der Temperatur (T2) des zweiten Temperatursensors (S2) entspricht.

6. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein zweiter Temperatursensor (S2) in einem zweiten vorbestimmten Abstand (r2) von dem Heizelement (H) vorgesehen ist zur Erzeugung eines zweiten elektrischen Signals, welches der Temperatur (T2) des zweiten Temperatursensors (S2) entspricht, wobei der vorbestimmte zweite Abstand (r2) kleiner ist als 300 um.

7. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon nach Anspruch 6, wobei der erste vorbestimmte Abstand (r1) gleich dem zweiten vorbestimmten Abstand (r2) ist.

8. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend eine elektronische Meßschaltung zum Messen des ersten elektrischen Signals und um ein elektrisches Ausgangssignal (ΔUo; Vo; 10) zur Verfügung zu stellen.

9. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon nach den Ansprüchen 5 oder 6, enthaltend eine elektronische Meßschaltung zum Messen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals und um ein elektrisches Ausgangssignal (ΔUo; Vo; I&sub0;) zur Verfügung zu stellen.

10. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon nach Anspruch 9, wobei die elektronische Meßschaltung enthält eine Brückenschaltung und einen Hochpaßfilter (C1, C2), welcher mit der Brückenschaltung verbunden ist, wobei letztere an einer Einstellspannung (Ub) angeschlossen ist, wobei der erste Sensor (S1) ein erster temperaturabhängiger Widerstand (Ru) ist, und der zweite Sensor (S2) ein zweiter temperaturabhängiger Widerstand (Rd) ist, wobei der erste und der zweite temperaturabhängige Widerstand (Ru, Rd) in verschiedenen Zweigen der Brücke angeordnet sind.

11. Verwendung eines Fluidflußmeßgerätes als ein Mikrophon nach Anspruch 9, wobei die elektronische Meßschaltung enthält einen Widlar-Stromspiegel mit mindestens einem ersten Transistor (T1) und einem zweiten Transistor (T2), welche in einer Stromspiegelkonfiguration gekoppelt sind, wobei der erste Sensor (S1) ein erster temperaturabhängiger Widerstand (Ru) ist, und der zweite Sensor (S2) ein zweiter temperaturabhängiger Widerstand (Rd) ist, wobei der erste temperaturabhängige Widerstand (Ru) bzw. der zweitetemperaturabhängige Widerstand (Rd) als Emitterwiderstände mit dem ersten (T1) bzw. dem zweiten (T2) Transistor verbunden sind.

12. System mit einem Mikrophon mit einem Fluidflußmeßgerät zum Erfassen akustischer Wellen, wobei das Fluidflußmeßgerät enthält, mindestens ein Heizelement (H), mindestens einen ersten Temperatursensor (S1), welcher in einem ersten vorbestimmten Abstand (r1) von dem Heizelement (H) angeordnet ist, zur Erzeugung eines ersten elektrischen Signals, welches der Temperatur (T1) des ersten Temperatursensors (S1) entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte erste Abstand (r1) kleiner ist als 300 um, das Mikrophon weiterhin enthält eine elektronische Meßschaltung zum Messen des ersten elektrischen Signals und um ein elektrisches Ausgangssignal (ΔUo; Vo; I&sub0;) zur Verfügung zu stellen, wobei das System weiterhin enthält einen Verstärker (9) zum Verstärken des Ausgangssignals und um ein verstärktes Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen, und einen Lautsprecher (10), welcher mit dem Verstärker (9) verbunden ist.

13. System nach Anspruch 12, wobei das Heizelement (H) bzw. der erste Temperatursensor (S1) durch einen Heizwiderstandsstreifen (Rh) bzw. einen ersten (Ru) Sensorwiderstandsstreifen (Ru) gebildet sind, welche Streifen in einigem Abstand voneinander in einem Kanal (1) angeordnet sind, entlang welchem die akustische Welle in der Lage ist, sich fortzupflanzen, wobei der Kanal (1) eine vorbestimmte Höhe und. Breite aufweist.

14. System nach den Ansprüchen 12 oder 13, wobei der vorbestimmte erste Abstand (r1) kleiner ist als 50 um.

15. System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Temperatursensor (S1) auch während des Betriebes geheizt wird.

16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Heizelement (H) als ein zweiter Temperatursensor (S2) zur Erzeugung eines zweiten elektrischen Signals angeordnet ist, welches der Temperatur (T2) des zweiten Temperatursensors (S2) entspricht, und wobei die elektronische Meßschaltung ebenfalls ausgelegt ist, um das zweite elektrische Signal zu messen.

17. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei ein zweiter Temperatursensor (S2) in einem zweiten vorbestimmten Abstand (r2) von dem Heizelement (H) angeordnet ist, zur Erzeugung eines zweiten elektrischen Signals, welches der Temperatur (T2) des zweiten Temperatursensors (S2) entspricht, wobei der zweite vorbestimmte Abstand kleiner ist als 300 um, und wobei die elektronische Meßschaltung ebenfalls ausgebildet ist, um das zweite elektrische Signal zu messen.

18. System nach Anspruch 17, wobei der erste vorbestimmte Abstand (r1) gleich dem zweiten vorbestimmten Abstand (r2) ist.

19. System nach den Ansprüchen 16 oder 17, wobei die elektronische Meßschaltung eine Brückenschaltung und einen Hochpaßfilter (C1, C2), welcher mitder Brückenschaltung verbunden ist, enthält, wobei letztere mit einer Einstellspannung (Ub) verbunden ist, wobei der erste Sensor (S1) ein erster temperaturabhängiger Widerstand (Ru) ist, und der zweite Sensor (S2) ein zweiter temperaturabhängiger Widerstand (Rd) ist, wobei der erste und der zweite temperaturabhängige Widerstand (Ru, Rd) in verschiedenen Zweigen der Brücke angeordnet sind.

20. System nach den Ansprüchen 16 oder 17, wobei die elektronische Meßschaltung einen Widlar-Stromspiegel enthält, mit mindestens einem ersten Transistor (T1) und einem zweiten Transistor (T2), welche in einer Stromspiegelkonfiguration gekoppelt sind, wobei der erste Sensor (S1) ein erster temperaturabhängiger Widerstand (Ru) ist, und der zweite Sensor (S2) ein zweiter temperaturabhängiger Widerstand (Rd) ist, wobei der erste temperaturabhängige Widerstand (Ru) bzw. der zweite temperaturabhängige Widerstand (Rd) als Emitterwiderstände mit dem ersten (T1) bzw. dem zweiten (T2) Transistor verbunden sind.

21. In Kombination, ein erstes Mikrophon mit einem Druckmeßgerät und ein zweites Mikrophon mit einem Fluidflußmeßgerät zum Erfassen akustischer Wellen, wobei das Fluidflußmeßgerät enthält mindestens ein Heizelement (H), mindestens einen ersten Temperatursensor (S1), welcher in einem ersten vorbestimmten Abstand (r1) von dem Heizelement (H) beabstandet ist, zur Erzeugung eines ersten elektrischen Signals, welches der Temperatur (T1) des ersten Temperatursensors (S1) entspricht, wobei der vorbestimmte erste Abstand (r1) kleiner ist als 300 um.