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Dokumentenidentifikation DE19643342A1 30.04.1998
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Messen einer physikalischen Größe
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Funk, Karsten, 70195 Stuttgart, DE;
Kulcke, Hans-Martin, 71032 Böblingen, DE;
Laermer, Franz, Dr., 70437 Stuttgart, DE;
Schilp, Andrea, 73525 Schwäbisch Gmünd, DE
DE-Anmeldedatum 21.10.1996
DE-Aktenzeichen 19643342
Offenlegungstag 30.04.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.04.1998
IPC-Hauptklasse G01L 1/10
IPC-Nebenklasse G01H 1/00   G01P 15/09   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer physikalischen Größe, bei dem eine Struktur in resonante Schwingungen versetzt wird und eine infolge einer Änderung der zu messenden physikalischen Größe eintretende Änderung der Schwingfrequenz der Struktur erfaßt und ein frequenzanaloges Signal bereitgestellt wird.
Es ist vorgesehen, daß die mit einer Resonanzfequenz (f) schwingende Struktur (12) mit einer elektrostatischen Kraft (FE) beaufschlagt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer physikalischen Größe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Messen einer physikalischen Größe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Stand der Technik

Verfahren und Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Bei diesen ist eine in Resonanz schwingende Struktur vorgesehen, deren Schwingfrequenz infolge einer Änderung der zu messenden physikalischen Größe variiert. Die Änderung der Schwingfrequenz der Struktur wird mit Auswertemitteln erfaßt und ergibt ein frequenzanaloges Signal, das auf die Größe der einwirkenden, zu messenden physikalischen Größe schließen läßt. Die in Resonanz schwingende Struktur wird hierbei von einem Feder-Masse-System gebildet, wobei eine Empfindlichkeit von den geometrischen Abmessungen der in Resonanz schwingenden Struktur abhängt. Zur Auswertung der Eigenfrequenzverschiebung der schwingenden Struktur ist diese als frequenzbestimmendes Element einer elektronischen Oszillatorschaltung geschaltet. Die Auflösung hängt im wesentlichen vom Signal-Rausch-Abstand der Oszillatorschaltung und vom verwendeten Frequenzmeßverfahren ab. Im Zuge einer angestrebten Miniaturisierung derartiger Meßvorrichtungen im Interesse einer kostengünstigen Fertigung ist jedoch nachteilig, daß hierdurch eine Verschlechterung der Empfindlichkeit beziehungsweise der Auflösung eintritt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen und die erfindungsgemäße Meßvorrichtung mit den im Anspruch 7 genannten Merkmalen bieten demgegenüber den Vorteil, daß auch bei Meßvorrichtungen mit kleiner Dimensionierung die Meßempfindlichkeit erhöht werden kann. Dadurch, daß die mit ihrer Resonanzfrequenz schwingende Struktur mit einer vorzugsweise in der Schwingungsrichtung wirkenden elektrostatischen Kraft beaufschlagt wird, ist es vorteilhaft möglich, über die die elektrostatische Kraft bestimmenden Größen Einfluß auf die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung zu nehmen. So kann vorzugsweise über die die elektrostatische Kraft mitbestimmende Spannung, die zwischen der in Resonanz schwingenden Struktur und der diesen zugeordneten Gegenstruktur angelegt wird, ein Arbeitspunkt der Meßvorrichtung eingestellt werden. Je größer die Spannung gewählt wird, um so näher rückt der Arbeitspunkt an den Punkt der mechanischen Instabilität der Meßvorrichtung heran.

Über die Höhe der während des Meßvorganges konstant bleibenden Spannung kann so sehr vorteilhaft die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung eingestellt werden. Entsprechend der über die Spannung eingestellten Empfindlichkeit kann sehr vorteilhaft über die beweglich gelagerte Gegenstruktur, die auf die in Resonanz schwingende Struktur einwirkende elektrostatische Kraft variiert werden, so daß diese infolge der konstanten Spannung ausschließlich von der Abstandsänderung abhängig ist.

Durch die Änderung des Abstandes der Struktur und der Gegenstruktur zueinander, die vorzugsweise in unmittelbarem Zusammenhang mit der zu messenden physikalischen Größe steht, kann eine Eigenfrequenzverschiebung der schwingenden Struktur erreicht werden. Diese Eigenfrequenzverschiebung ist bei einer gleichgroßen zu messenden physikalischen Größe um so größer, je näher der Arbeitspunkt der Meßeinrichtung an den Punkt der mechanischen Instabilität über die Größe der konstanten Spannung herangelegt ist. So führen bereits sehr kleine Änderungen der zu messenden physikalische Größe zu einer relativ hohen Eigenfrequenzverschiebung (Resonanzfrequenzverschiebung), die mit den Auswertemitteln entsprechend ausgewertet werden können. Hierbei genügen bereits geringste geometrische Verschiebungen, das heißt, Abstandsänderungen der Struktur zur Gegenstruktur, um relevante Frequenzunterschiede hervorzurufen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die die elektrostatische Kraft hervorrufende Gegenstruktur ein beweglich gelagerter Bestandteil eines Kraftsensors, insbesondere eines Beschleunigungssensors, ist. Vorzugsweise sind hierbei die Struktur und die Gegenstruktur in einem Winkel zu einer Sensierungsrichtung des Beschleunigungssensors angeordnet. Hierdurch wird es vorteilhaft möglich, eine Rückwirkung der elektrostatischen Kraft auf die Gegenstruktur zu verringern und insgesamt die Meßgenauigkeit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung zu erhöhen. Weiterhin kann sehr vorteilhaft durch die Winkelversetzung eine zu detektierende Auslenkung einer seismischen Masse des Beschleunigungssensors heruntergeteilt werden, so daß eine exaktere Messung möglich wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen an Hand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Grundstruktur einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung;

Fig. 2 eine Frequenz-Spannungs-Kennlinie der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Frequenz-Abstands-Kennlinie der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Meßvorrichtung. Die Meßvorrichtung 10 ist lediglich schematisch in einer Draufsicht dargestellt und soll das erfindungsgemäße Meßverfahren verdeutlichen. Die Meßvorrichtung 10 besitzt eine Struktur 12, die von einem Biegebalken 14 gebildet wird, der zwischen zwei Lagern 16 beweglich eingespannt ist. Die Lager 16 können Bestandteil eines Rahmens 18 sein, der Bestandteil eines hier nicht näher dargestellten Substrats 20 ist. Der Biegebalken 14 überspannt hierbei ein von dem Rahmen 18 gebildetes Fenster 22. Der Struktur 12 ist eine Antriebseinrichtung 24 zugeordnet, die beispielsweise von einem elektrostatischen Kammantrieb 26 gebildet wird. Die Antriebseinrichtung 24 weist ferner eine hier nicht näher gezeigte elektronische Oszillatorschaltung auf. Der Struktur 12 ist weiterhin eine Gegenstruktur 28 zugeordnet, die an der der Antriebseinrichtung 24 gegenüberliegenden Seite des Biegebalkens 14 angeordnet ist. Die Gegenstruktur 28 ist in der hier mit einem Doppelpfeil 30 angegebenen Schwingungsrichtung des Biegebalkens 14 beweglich gelagert. Sowohl die Struktur 12 als auch die Gegenstruktur 28 sind in in Fig. 1 nicht gezeigter Weise mit einer Gleichspannungsquelle verbunden, wobei die Struktur 12 mit dem Minuspol beziehungsweise Masse der Gleichspannungsquelle und die Gegenstruktur 28 mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbunden ist oder umgekehrt (Polarität unwichtig).

Die in Fig. 1 gezeigte Meßvorrichtung 10 übt folgende Funktionen aus:

Über die Antriebseinrichtung 24 wird die Struktur 12 in ihrer Schwingungsrichtung 30 in eine resonante Schwingung mit einer Resonanzfrequenz f0 (ohne äußere Belastung) versetzt. Wirkt nunmehr auf diese mit der Resonanzfrequenz f0 schwingende Struktur 12 (Biegebalken 14) eine äußere physikalische Größe, beispielsweise eine Beschleunigung oder ein Druck, werden in die Struktur 12 mechanische Spannungen eingekoppelt, die zu einer Eigenfrequenzverschiebung der Resonanzfrequenz f führen, mit der die Struktur 12 schwingt. Durch Erfassen der Frequenzverschiebung zwischen der Resonanzfrequenz f und der Resonanzfrequenz f0 kann in einem frequenzanalogen Meßverfahren auf die Größe der einwirkenden physikalischen Größe geschlossen werden. Die Empfindlichkeit des Meßverfahrens hängt hierbei im wesentlichen von den geometrischen Abmessungen der Struktur 12 ab. Für die reine Biegeschwingung des Biegebalkens 14 gilt hierbei:





wobei sich die Resonanzfrequenz f0 gemäß





errechnet. Die Resonanzfrequenz f0 gilt für den unbelasteten Zustand der Struktur 12. F ist die an die Struktur 12 angelegte Kraft, E das Elektrizitätsmodul und ζ die Dichte des verwendeten Materials (Materialkonstante) des Biegebalkens 14. Mit l ist die Länge, mit b die Breite in Schwingungsrichtung 30 und h die Höhe des Biegebalkens 14 angegeben.

Durch Verbinden der Struktur 12 und der Gegenstruktur 28 mit der Gleichspannungsquelle wird von der Gegenstruktur 28 eine elektrostatische Kraft FE auf die im Ruhezustand mit der Resonanzfrequenz f0 schwingenden Struktur 12 ausgeübt. Durch das Einwirken der elektrostatischen Kraft FE auf die Struktur 12 kann das Schwingungsverhalten gezielt beeinflußt werden. Hierbei errechnet sich die elektrostatische Kraft FE nach:





Mit ε sind hier die Elektrizitätskonstante, mit lE die Länge der Gegenstruktur 28, mit hE die Höhe der Gegenstruktur 28 bezeichnet, die der Struktur 12 direkt gegenüberliegen. Die zwischen der Struktur 12 und der Gegenstruktur 28 angelegte Spannung ist mit U bezeichnet, während d den Abstand der Struktur 12 von der Gegenstruktur 28 bezeichnet.

Die mechanische Federkraft der Struktur 12 (Biegebalken 14), die die sich ergebenden Resonanzfrequenzen f mitbestimmt, wird durch die elektrostatische Kraft FE überlagert, so daß sich die effektive Federsteifigkeit ceff der Struktur 12 verändert. Diese Änderung der effektiven Federsteifigkeit wirkt auf die Resonanzfrequenz f zurück, wobei folgende Beziehung gilt:





Die effektive Federsteifigkeit ceff bei einer Spannung U=0 ist mit c0 bezeichnet.

Insgesamt ergibt sich also, daß die elektrostatische Kraft F und somit die Resonanzfrequenz f der Struktur 12 durch eine Größe der Spannung U und eine Größe des Abstandes d beeinflußt werden kann. Die Struktur 12 und die Gegenstruktur 28 bilden hierbei quasi einen Kondensator, wobei die Struktur 12 und die Gegenstruktur 28 die Kondensatorplatten darstellen. Die anderen Größen, wie die Länge l, die Breite b und die Höhe h der Struktur 12 und die Länge lE und die Höhe hE der Gegenstruktur 28 sind durch das Design der Meßvorrichtung 10 vorgegeben und fest.

In der Fig. 2 ist die Resonanzfrequenz-Spannungs- Kennlinie der Meßvorrichtung 10 bei angenommenem festen Abstand d der Struktur 12 von der Gegenstruktur 28 dargestellt. Es wird deutlich, daß mit steigender Spannung U die Resonanzfrequenz f abfällt. Über die Spannung U kann ein Arbeitspunkt der Meßvorrichtung 10, insbesondere ein Abstand des Arbeitspunktes von einem Punkt der mechanischen Instabilität der Struktur 12 der Meßvorrichtung 10 eingestellt werden. Je näher der Arbeitspunkt an den Punkt der mechanischen Instabilität gelegt wird kann die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung 10 erhöht werden, da hier schon geringere Abweichungen der Resonanzfrequenz f auf Grund einer von außen angreifenden, zu messenden physikalischen Größe zu einer höheren Signalabweichung führen.

In der Fig. 3 ist eine Resonanzfrequenz-Abstands- Kennlinie der Meßvorrichtung 10 dargestellt. Es wird deutlich, daß mit geringer werdendem Abstand d zwischen der Struktur 12 und der Gegenstruktur 28 die Resonanzfrequenz f abfällt. Die Resonanzfrequenz f wird hierbei durch die Resonanzfrequenz f0, die der Schwingungsfrequenz der Struktur 12 im unbelasteten Zustand entspricht, einerseits und dem Wert 0 andererseits begrenzt. Die Resonanzfrequenz f nimmt den Wert 0 an, wenn die elektrostatische Kraft FE genau der rücktreibenden Kraft des Biegebalkens 14 entspricht, so daß die Summe der Kräfte am Biegebalken gleich 0 wird. In dem Punkt, wo die Resonanzfrequenz f den Wert 0 annimmt, liegt der Punkt P0 der mechanischen Instabilität der Meßvorrichtung 10.

Für den eigentlichen Meßvorgang wird zwischen der Struktur 12 und der Gegenstruktur 28 eine konstante Spannung U angelegt. Je größer diese Spannung U gewählt wird, um so näher rückt der Arbeitspunkt der Meßvorrichtung 10 an den Punkt P0 der mechanischen Instabilität heran, und um so größer ist eine Verschiebung der Resonanzfrequenz f bei gegebener Änderung des Abstandes d der Struktur 12 und der Gegenstruktur 28 zueinander. Auf Grund der konstanten Spannung U ist die elektrostatische Kraft FE nur noch vom Abstand d abhängig. Eine Änderung des Abstandes d entspricht hierbei einer Bewegung auf der in Fig. 3 gezeigten Kurve. Je näher man an den Punkt P0 der mechanischen Instabilität herankommt, um so weicher wird die Struktur 12 und um so niedriger die Resonanzfrequenz f. Gleichzeitig wächst die Steilheit der Kurve und damit die Empfindlichkeit gegenüber einer geometrischen Änderung des Abstandes d. Hier genügen bereits geringste geometrische Verschiebungen, um relevante Unterschiede der Resonanzfrequenz f hervorzurufen. Die Erhöhung der Empfindlichkeit der Meßvorrichtung 10 ist hierbei lediglich dadurch begrenzt, daß die Struktur 12 zum Erfassen einer Änderung der Resonanzfrequenz f selber noch schwingen muß.

Die Schwingung der Struktur 12 führt zu einer zusätzlichen Variation des Abstandes d zwischen der Struktur 12 und der Gegenstruktur 28. Je geringer also die Amplitude der Schwingungen sein kann, die im wesentlichen vom Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung 24 abhängen, um so näher kann der Arbeitspunkt und damit die Empfindlichkeit an dem Punkt p0 der mechanischen Instabilität herangeschoben werden. Die sich auf Grund der Schwingung der Struktur 12 und der damit sich ergebenden Variation des Abstandes d ergebende Nichtlinearität der Kennlinie wird in hier nicht näher zu betrachtender Weise in einer Auswerteschaltung elektronisch kompensiert.

Insgesamt ergibt sich somit also, daß eine Veränderung der Resonanzfrequenz f nicht über eine Änderung der mechanischen Spannungen in der Struktur 12 (Biegebalken 14) bewirkt wird. Sich auf Grund der mechanischen Beeinflussung der Struktur 12 ergebende Schichtspannungen haben somit auf das Meßergebnis keinen Einfluß, da sie lediglich eine Ruhefrequenzverschiebung (Nullpunktverschiebung) bewirken.

Nach einem konkreten Ausführungsbeispiel ergeben sich bei einer konstanten Spannung U von 18 V, einer Länge 1 der Struktur 12 von 300 µm folgende Abhängigkeit der Resonanzfrequenz f, vom Abstand d der Struktur 12 von der Gegenstruktur 28. Der Abstand d ist hierbei als theoretischer Plattenabstand angenommen, da durch die elektrostatische Kraft FE der Abstand zwischen der Ruhelage, das heißt des Mittelpunktes der Schwingung 30 der Struktur 12 und der Gegenstruktur 28 geringer ist.



An Hand der konkreten Zahlen wird deutlich, daß mit geringer werdendem Abstand d die Resonanzfrequenz f deutlich absinkt, und somit auf Grund einer zu messenden von außen angreifenden physikalischen Größe hervorgerufene Änderungen der Resonanzfrequenz f zu höheren Verschiebungen der Resonanzfrequenz f führen.

In der Fig. 4 ist in einer schematischen Draufsicht eine mögliche Verwendungsform der Meßvorrichtung 10 gezeigt. Insgesamt ist hier ein mit 32 bezeichneter Beschleunigungssensor dargestellt. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert. Der Beschleunigungssensor 32 weist eine seismische Masse 34 auf, die über Federn 36 in einer planaren Schwingungsebene 38 weich aufgehängt ist. Die Federn 36 sind mit einem Fuß 40 auf dem Substrat 42 einerseits und der seismischen Masse 34 andererseits verbunden. Die Federn 36 sind weiterhin mit der Gegenstruktur 28 verbunden. Die Gegenstruktur 28 ist wiederum Bestandteil der Meßvorrichtung 10 (Fig. 1), die ferner die Struktur 12 und die Antriebseinrichtung 24 aufweist. Die Gegenstruktur 28 ist über die Federn 36 mit der seismischen Masse 34 gekoppelt. Über die Federn 36 und dem Fuß 40 ist die Gegenstruktur 28 mit dem Pluspol einer Gleichspannungsquelle 44 verbunden. Die Struktur 12 ist über den Rahmen 18 beziehungsweise das Substrat 42 mit dem Minuspol beziehungsweise der Masse der Gleichspannungsquelle 44 verbunden. Bei eingeschalteter Gleichspannungsquelle 44 liegt somit die Spannung U zwischen der Gegenstruktur 28 und der Struktur 12 an. Die Meßvorrichtung 10 ist hierbei in einem Winkel α zu einer Sensitivitätsrichtung 46 des Beschleunigungssensors 32 angeordnet.

Der in Fig. 4 gezeigte Beschleunigungssensor 32 übt folgende Funktion aus:

Bei seinem bestimmungsgemäßen Einsatz wird die seismische Masse 34 auf Grund einer von außen angreifenden Beschleunigung in der Sensitivitätsrichtung 46 in eine planare Schwingung in der planaren Schwingungsebene 38 versetzt. Die Beschleunigung ruft an der seismischen Masse 34 eine Kraft hervor, die je nach Federkonstante der Federn 36, an denen die seismische Masse 34 aufgehängt ist, zu einer Auslenkung mit einer bestimmten Amplitude führt. Durch die Anordnung der Federn 36 wird diese Auslenkung über die Hebewirkung der Federn 36 herabgeteilt, so daß die Gegenstruktur 28 eine entsprechend verminderte Auslenkung (Änderung des Abstands d) erfährt.

In Abhängigkeit des Winkels α, in dem die Struktur 12 zu der Sensitivitätsrichtung 46 des Beschleunigungssensors 32 angeordnet ist, wird die Auslenkung ein weiteres Mal herabgeteilt, so daß schließlich eine Auslenkung der seismischen Masse 46 zu einer sehr viel kleineren Änderung des Abstandes d führt.

Wie bereits zu den Fig. 1 bis 3 erläutert, führt die Änderung des Abstandes d bei einer konstant anliegenden Spannung U zu einer Variation der Resonanzfrequenz f, mit der die Struktur 12 durch die Antriebseinrichtung 24 angeregt ist. Die Änderung der Resonanzfrequenz f kann über ein hier nicht dargestelltes Auswertemittel erfaßt und ein frequenzanaloges Signal ermittelt werden, das der Größe der angreifenden Beschleunigung entspricht.

Durch die Schrägstellung der Struktur 12 in dem Winkel α wird einerseits erreicht, daß die Möglichkeit besteht, für die seismische Masse 34 einen Überlastanschlag zu realisieren. Die seismische Masse 34 kann mit einer Amplitude in ihrer Sensitivitätsrichtung 46 schwingen, die durch einen nicht dargestellten Überlastanschlag begrenzt wird. Selbst bei maximaler Amplitude würde auf Grund der Herunterteilung der Auslenkung einerseits über die Federn 36 und andererseits über die Schrägstellung in dem Winkel α verhindert, daß die Gegenstruktur 28 an die Struktur 12 anschlägt.

Ein weiterer Vorteil in der Anordnung der Struktur 12 und dem Winkel α besteht darin, daß eine Rückwirkung der elektrostatischen Kraft FE auf die Gegenstruktur 28 vermindert werden kann. Hierbei wirkt nur noch der Anteil der elektrostatischen Kraft FE auf die Bewegungsrichtung der Gegenstruktur 28, der dem Sinus des Winkels α entspricht.

Durch die an Hand der Beispiele erläuterten Beeinflussung der Resonanzfrequenz f auf Grund der auf die Struktur 12 einwirkenden Kraft FE, die ausschließlich auf eine Änderung des Abstandes d zurückgeht, wird ein kapazitives Meßverfahren mit frequenzanaloger Auswertung geschaffen, das es gestattet Meßvorrichtungen 10 zu schaffen, die eine hohe Empfindlichkeit aufweisen und gleichzeitig einfach und robust aufgebaut sind.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Messen einer physikalischen Größe, bei dem eine Struktur in resonante Schwingungen versetzt wird und eine infolge einer Änderung der zu messenden physikalischen Größe eintretende Änderung der Schwingfrequenz der Struktur erfaßt und ein frequenzanaloges Signal bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Resonanzfrequenz (f) schwingende Struktur (12) mit einer elektrostatischen Kraft (FE) beaufschlagt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Kraft (FE) veränderbar ist.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Struktur (12) eine Gegenstruktur (28) zugeordnet wird, zwischen der Struktur (12) und der Gegenstruktur (28) eine konstante Spannung (U) angelegt wird und ein Abstand

    1. (d) der Struktur (12) zur Gegenstruktur (28) verändert wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Höhe der konstanten Spannung (U) ein Abstand eines Arbeitspunktes von einem Punkt (p0) der mechanischen Instabilität eingestellt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine infolge der Resonanzschwingung der Struktur (12) auftretende Änderung des Abstandes (d) zwischen der Struktur (12) und der Gegenstruktur (28) elektronisch kompensiert wird. .
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d) zwischen der Struktur (12) und der Gegenstruktur (28) durch die Einwirkung der zu messenden physikalischen Größe verändert wird.
  7. 7. Meßvorrichtung zum Messen einer physikalischen Größe mit einer in Resonanz schwingenden Struktur, einer Antriebseinrichtung zur Erzeugung der Resonanzschwingungen der Struktur und Auswertemitteln zum Erfassen der Schwingungsfrequenz der Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß der Struktur (12) eine Gegenstruktur (28) zugeordnet ist, die Struktur (12) und die Gegenstruktur (28) mit einer Spannungsquelle (44) verbunden sind, so daß die Gegenstruktur (28) eine elektrostatische Kraft (FE) auf die Struktur (12) hervorruft.
  8. 8. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstruktur (28) beweglich gelagert ist.
  9. 9. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung (U) konstant ist.
  10. 10. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Gegenstruktur (28) hervorgerufene elektrostatische Kraft (FE) in Schwingungsrichtung (30) der Struktur (12) wirkt.
  11. 11. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstruktur (28) ein beweglich gelagerter Bestandteil eines Kraftsensors, insbesondere eines Beschleunigungssensors (32) ist.
  12. 12. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (12) und die Gegenstruktur (28) in einem Winkel (α) zu einer Sensivierungsrichtung (46) des Beschleunigungssensors (32) angeordnet sind.






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