DE3838333C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kapazitätsvariations-Meßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Meßvorrichtungen werden beispielsweise als Kapazitäts-Membran-Meßgeräte zur Druckmessung eingesetzt.

In einem System, das Flüssigkeiten oder Gase aufweist, die in einem vorbestimmten Druckbereich gehalten werden müssen, ist es notwendig, den Druck genau zu messen. Zur Messung des Drucks sind zahlreiche Vorrichtungen verfügbar. Einige Vorrichtungen zeigen den Druck an, während andere als Wandler wirken, welche den gemessenen Druck in eine kalibrierte Größe konvertieren, die an ein anderes System übertragen wird. Beispielsweise in einem System, das elek­ tronische Schaltungen zur automatischen Kontrolle des Drucks nutzt, ist es wünschenswert, eine elektrische Dar­ stellung des Druckes zu schaffen, die als Eingang für die elektronische Schaltung vorgesehen werden kann. Eine der­ artige Vorrichtung, die zur Erzeugung einer elektrischen Darstellung des Drucks verwendet wird, ist ein Kapazitäts­ manometer oder eine Kapazitäts-Membran-Meßvorrichtung.

Ein exemplarisches Kapazitätsmanometer ist in US-PS 35 57 621 vom 26. Januar 1971 beschrieben. Kurz gesagt besitzt ein derartiges Kapazitätsmanometer eine Membran, welche aus elektrisch leitendem Material besteht, welches entlang des Umfangs der Membran durch ein Gehäuse oder eine andere derartige Tragstruktur abgestützt ist. Typischerweise ist das Gehäuse aus elektrisch leitendem Metall gebaut, so daß das Gehäuse einen elektrisch leitenden Pfad zur Membran hin bildet. Die Membran, die als eine Elektrode eines Kon­ densators wirkt, ist in der Nähe wenigstens einer Referenz­ elektrode angeordnet, die, wie in US-PS 35 57 621 beschrieben ist, vorzugsweise feststehend angeordnet ist. Die feststehende Referenzelektrode ist vorteilhafterweise auf einem Keramik­ scheibensubstrat montiert, das seinerseits am Gehäuse montiert ist.

Eine Seite der Membran ist einem bekannten oder einem Refe­ renzdruck ausgesetzt und die andere Seite der Membran ist einem unbekannten variablen Druck ausgesetzt, der gemessen werden soll. Eine Differenz bzw. ein Differential des Druckes zwischen den beiden Seiten der Membran bewirkt, daß sich die Mitte der Membran in die Richtung des niedrigeren der beiden Drücke bewegt und damit verursacht, daß die Membran eine Kurve bzw. Krümmung bildet. Diese Bewegung und die sich ergebende Krümmung bewirkt, daß sich der Mittelpunkt der Membran näher zu der festen Referenzelektrode des Kon­ densators hinbewegt oder von dieser wegbewegt, so daß eine entsprechende Veränderung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden hervorgerufen wird. Die Kapazität zwischen den beiden Elektroden kann überwacht werden, beispielsweise durch die Schaltung der Fig. 2 der US-PS 35 57 621, so daß die Bewegung der Membran ermittelt und damit Veränderungen des Druckes festgestellt werden. Das elektrische Ausgangs­ signal der Schaltung kann mit bekannten Vorrichtungen ge­ messen werden und es können Berechnungen an dem gemessenen Signalwert vorgenommen werden, um eine Anzeige des Druck­ unterschiedes bzw. Druckdifferentials zu liefern.

Das vorstehend beschriebene Kapazitätsmanometer ist eine Vorrichtung mit hoher Impedanz, die mit sehr kleinen Strömen arbeitet. Leckströme durch Feuchtigkeit in der Vorrichtung, durch Streukapazitäten und ähnliches können daher Ungenauig­ keiten der Messungen herbeiführen. Wie in US-PS 35 57 621 erläutert, ist die feststehende Referenzelektrode des variab­ len Kondensators vorteilhafterweise von einem leitenden Schutzring umgeben, der typischerweise konzentrisch mit der festen Referenzelektrode ist. Ein Signal mit im wesentlichen der gleichen Momentanspannung und -phase wie es an der festen Referenzelektrode ermittelt wird, wird an den leitenden Schutzring angelegt, so daß in wirksamer Weise Leckströme zwischen der Membran (d.h. der bewegbaren Elektrode) und der festen Referenzelektrode blockiert werden. Durch Blockieren der Leckströme wird die Genauigkeit der mit dem Kapazitäts­ manometer erzielten Messungen nennenswert erhöht, und zwar insbesondere mit Bezug auf die Messung von kleinen Druck­ unterschieden, bei denen die Bewegung der Membran verhält­ nismäßig klein ist. Beispielsweise wurden Kapazitätsmanometer gebaut, welche Druckunterschiede messen, die so klein sind wie ungefähr 10^-9 Atmosphären (oder ungefähr Bar).

Es wurde gefunden, daß die Genauigkeit eines Kapazitätsva­ riationsmanometers, wie in US-PS 35 57 621 beschrieben, ganz wesentlich in Abhängigkeit von Veränderungen der Temperatur variabel sein kann, der das Manometer ausgesetzt ist. Ein derartiger Temperatureffekt wird durch die differentielle Expansion und Kontraktion des festen Elektrodenträgers (bei­ spielsweise einer Keramikscheibe) bewirkt, auf welchem die feste Referenzelektrode mit Bezug auf das metallische Ge­ häuse des Manometers getragen ist. Beispielsweise ist in beispielhaften Kapazitätsmanometern die feste Elektrode auf einer Keramikscheibe montiert, welche einen Koeffizienten der thermischen Expansion besitzt, der von dem des metalli­ schen Gehäuses verschieden ist. Die unterschiedliche bzw. differentielle Expansion und Kontraktion bewirkt eine Rela­ tivbewegung des Trägers der festen Elektrode und der festen Referenzelektrode bezüglich dem metallischen Gehäuse, und zwar dadurch, daß sie bewirkt, daß der Träger der festen Elektrode und die feststehende Elektrode sich biegen und eine Krümmung entwickeln. Der Mittelpunkt der festen Re­ ferenzelektrode kann daher näher an der Membran liegen oder weiter von dieser weg sein, und zwar als Ergebnis einer Temperaturänderung. Die Bewegung der festen Referenzelek­ trode aufgrund der Temperatur bewirkt eine Veränderung der Kapazität, die von der Kapazitätsveränderung aufgrund von Veränderungen der Kapazität durch Druckänderungen nicht unterschieden werden kann. Überdies wurde gefunden, daß die Wirkung der Temperaturänderungen nicht vorhersagbar sind, da die Relativbewegung des Trägers der festen Elek­ trode bezüglich des metallischen Gehäuses sich typischer­ weise nicht wiederholt, wenn die Temperatur ansteigt oder sich vermindert. Änderungen der Temperatur bewirken daher störende bzw. unechte Kapazitätsänderungen, welche die Ge­ nauigkeit der Messungen beeinflussen. Um die temperaturbe­ dingten Änderungen der Kapazität zu verhindern, ist es wünschenswert, die Relativbewegung des Trägers der festen Elektrode bezüglich des metallischen Gehäuses zu vermindern.

Eine Kapazitätsvariations-Meßvorrichtung der eingangs genannten Gattung ist aus der DE 29 48 165 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt eine Kapazitätsvariations-Meßvorrichtung, die auf einen variablen Parameter anspricht. Der variable Kondensator umfaßt ein erstes elektrisch leitendes Element, das eine erste Elektrode bildet. Wenigstens ein Teil der ersten Elektrode ist in einer ersten Richtung in Abhängigkeit von Variationen des variablen Parameters bewegbar. Der Kondensator umfaßt auch ein zweites elektrisch leitendes Element, das eine zweite Elektrode bildet. Die Kapazitätsmeßvorrichtung ist speziell als Kraftfühler ausgebildet. Sie umfaßt eine flexible Membran, die gebogen werden kann, wenn sie einer Kraft ausgesetzt wird. Die erste Elektrode umfaßt zwei getrennte Elektrodenelemente, die an den beiden Seiten der Membran angeordnet sind. Zwischen diese zwei Elektrodenelemente ist eine bewegliche Platte eingefügt. Die zweite Elektrode umfaßt ebenfalls zwei getrennte Elektrodenelemente auf den beiden Seiten der Membran. Die erste Elektrode ist bezüglich der zweiten Elektrode derart angeordnet, daß die beiden einen Kondensator bilden. Typischerweise liegen die erste und die zweite Elektrode in Form dünner Filme vor. Die bewegbare Platte besteht vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material. Distanzelemente stellen sicher, daß die bewegbare Platte mit der Membran zwischen den getrennten Elektrodenelementen der ersten bzw. zweiten Elektrode zusammenwirkt. Die unbeweglichen Abstandswülste dieser bekannten Vorrichtung weisen zwar gekrümmte Bogensegmente auf, sie rotieren jedoch nicht. Diese Abstandswülste bestehen aus Glas oder Keramikmaterial, das auf die bewegbare Platte aufgebracht ist.

Ein weiteres Problem, das weiterhin bei handelsüblich ver­ fügbaren Kapazitätsmanometern vorliegt, ist ein geringer Betrag restlicher Streukapazität. Diese Streukapazitäten existieren beispielsweise zwischen der festen Referenz­ elektrode und dem metallischen Gehäuse, wobei das Keramik­ material des Trägers der festen Elektrode als ein Dielektri­ kum zwischen der festen Referenzelektrode und dem Gehäuse wirkt. In ähnlicher Weise existieren Streukapazitäten zwi­ schen dem Schutzring und dem metallischen Gehäuse. Obgleich der Schutzring die Streukapazitäten durch den Träger der festen Elektrode zum metallischen Gehäuse wesentlich ver­ mindert, ist es bisher nicht möglich gewesen, die Streu­ kapazitäten vollständig zu beseitigen. Beispielsweise wurden die Streukapazitäten auf ungefähr 1 Picofarad vermindert bei einem bekannten handelsüblich verfügbaren Kapazitäts­ manometer. Die Streukapazitäten verändern sich auch ent­ sprechend Temperaturänderungen und erzeugen daher eine weitere unkontrollierte Variable in den Meßwerten, die bei Verwendung eines Kapazitätsmanometers erhalten werden. Es ist daher wünschenswert, die Streukapazitäten weiter zu vermindern.

Durch die Erfindung, wie sie im Anspruch 1 definiert ist, wird eine Lösung für die vorstehend erläuterten Probleme mit unerwünschten Kapazitätsänderungen geboten, die durch Temperatur und Streukapazitäten verursacht werden, welche durch Leckströme durch das dielektrische keramische Material bewirkt werden.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist der variable Parameter ein Differentialdruck bzw. Druckunter­ schied zwischen einem ersten Druck und einem zweiten Druck. Die Meßvorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt vorteilhafter­ weise ein Gehäuse mit einer darin befindlichen Montagefläche. Die erste Elektrode umfaßt vorzugsweise eine Membran mit einer ersten und einer zweiten Seite, wobei die Membran der­ art positioniert ist, daß der erste Druck an der ersten Seite der Membran herrscht und der zweite Druck an der zweiten Seite der Membran, wobei wenigstens ein Teil der Membran in der ersten Richtung in Abhängigkeit von Ände­ rungen des Druckunterschiedes bewegbar ist. Die erfindungs­ gemäße Meßvorrichtung umfaßt vorzugsweise einen isolierenden Träger innerhalb des Gehäuses, wobei der isolierende Träger eine erste Oberfläche besitzt, auf der die zweite Elektrode befestigt ist, wobei die Rolleinrichtung zur Montage der zweiten Elektrode nahe der ersten Elektrode Wälzlager um­ faßt, welche zwischen dem isolierenden Träger und der Mon­ tagefläche des Gehäuses eingefügt sind; die Position der Wälzlager ist derart gewählt, daß der isolierende Träger mit Bezug auf die Montagefläche des Gehäuses in der ersten Richtung im wesentlichen unbeweglich ist und der isolierende Träger mit Bezug auf die Montagefläche in der zweiten Rich­ tung bewegbar ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Wälzlager einen elektrischen Isolator zur Herstellung einer elektrischen Isolation zwischen dem isolierenden Träger und dem Gehäuse. Die Wälzlager können aus Saphir bestehen. Sie können sphärisch oder zylindrisch sein. Vorteilhafter­ weise sind sie im wesentlichen um 120° auseinander auf einer im wesentlichen kreisförmigen Kontur positioniert. Bei der Meßvorrichtung gemäß der Erfindung ist das Gehäuse vorzugs­ weise aus elektrisch leitendem Material hergestellt, welches einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, während der isolierende Träger aus einem Material besteht, das einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten be­ sitzt, der von dem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizien­ ten verschieden ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines zusammenge­ bauten Kapazitätsmanometers nach dem Stand der Technik, wobei die Außenhülle und das hohle Druck­ rohr zur Verbindung des Manometers mit einer Druckquelle dargestellt sind;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten Kapazitätsmanometers der Fig. 1, wobei das zweite Ende des Manometers mit den beiden koaxialen Ver­ bindern, der Getterhülle und dem abgequetschten Evakuierungsrohr gezeigt ist;

Fig. 3 eine auseinandergezogene Darstellung des Kapazi­ tätsmanometers der Fig. 1 und 2, wobei der Innen­ aufbau des Kapazitätsmanometers dargestellt ist, und zwar insbesondere die Membran, die Membran­ tragstruktur, die Halterung der festen Elektrode und die beiden festen Elektroden;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht des Kapazitätsmanometers entlang der Linien 4-4 der Fig. 2, wobei die Po­ sitionsbeziehungen zwischen den Elementen des Mano­ meters dargestellt sind;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der zweiten Ober­ fläche des Trägers der festen Elektrode, wobei die darauf angeordneten Schutzelemente darge­ stellt sind;

Fig. 6 eine ausgebrochene perspektivische Ansicht des Trägers der festen Elektrode der Fig. 3 und 4, wobei zusätzliche Einzelheiten der zweiten Schutz­ vorrichtung dargestellt sind;

Fig. 7 eine ausgebrochene perspektivische Ansicht des Trägers der feststehenden Elektrode der Fig. 3 und 4, wobei zusätzliche Einzelheiten der Nut und des darin befindlichen elektrischen Leiters zur Verbindung der drei Abschnitte der zweiten Schutzeinrichtung dargestellt sind;

Fig. 8 ein schematisches Schaltbild einer beispielsweisen elektrischen Schaltung des Kapazitätsmanometers, das zur Erläuterung des grundlegenden Betriebs des Kapazitätsmanometers zur Messung von Druck­ veränderungen dient;

Fig. 9 ein schematisches Schaltbild einer beispielsweisen verbesserten elektrischen Schaltung, die in Verbin­ dung mit den Schutzringelektroden auf dem Träger der feststehenden Elektrode verwendet wird, um einen elektrischen Schutz bzw. eine elektrische Abschirmung gegen Leckströme zu schaffen, die durch Streukapazitäten im Träger der festen Elektrode verursacht werden;

Fig. 10 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Erfindung, welche Wälzlager umfaßt, um den Träger der festen Elektrode mechanisch und elek­ trisch von der Trägerstruktur der Membran zu iso­ lieren;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht der zweiten Ober­ fläche des Trägers der festen Elektrode gemäß der Erfindung, wobei die Positionierung der er­ sten und zweiten Schutzeinrichtungen auf der zweiten Oberfläche dargestellt ist;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht der Erfindung, wobei die Positionierung der Wälzlager bezüglich des Trägers der festen Elektrode und der Tragstruk­ tur dargestellt ist;

Fig. 13 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Erfindung, wobei zusätzliche Einzelheiten der zweiten Schutz­ einrichtung und der Glasschicht dargestellt sind, welche die zweite Schutzeinrichtung auf der ersten, zweiten und dritten Umfangsoberfläche des Trägers der festen Elektrode isoliert;

Fig. 14 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der Er­ findung, wobei zusätzliche Einzelheiten eines Wälzlagers dargestellt sind, das sich zwischen der Trägerschulter der ersten festen Elektrode und der Tragstrukturschulter der Membran befindet, und wobei zusätzliche Einzelheiten eines Wälzlagers dargestellt sind, das sich zwischen der Träger­ schulter der zweiten festen Elektrode und dem Druck­ ring befindet; und

Fig. 15 eine vergrößerte, ausgebrochene perspektivische Ansicht der Erfindung, wobei zusätzliche Einzel­ heiten der Positionen der Wälzlager bezüglich der ungeschützten Rollenkontaktbereiche auf den er­ sten und zweiten dielektrischen Trägerschultern dargestellt sind, sowie zusätzliche Einzelheiten der Lagerhalteringe.

Zum besseren Verständnis der Probleme, die durch die Erfin­ dung gelöst werden, werden zuerst die Struktur und die Be­ triebsweise eines beispielhaften bekannten Kapazitätsmano­ meters beschrieben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine perspektivische Ansicht der Außenseite eines beispielhaften Kapazitätsmanometers 100 für 1,33×10⁴ Pa (100 Torr), wie es derzeit handelsüblich verfügbar ist. Die Fig. 3 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der inneren Teile des Kapazitäts­ manometers, wobei die Abdeckung entfernt ist. Die Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht des zusammengebauten Kapa­ zitätsmanometers der Fig. 1 und 2. Die Fig. 5 bis 7 zeigen zusätzliche Einzelansichten des Kapazitätsmanometers. Wie dargestellt, umfaßt das Kapazitätsmanometer 100 eine hohle Druckschale bzw. ein Gehäuse 102, das einen luftdichten Einschluß des Kapazitätsmanometers darstellt. Zugang zu einem ersten Hohlraum 104 der hohlen Druckschale 102 ist durch ein hohles Druckrohr 106 gegeben, das ein erstes Ende 110 der Druckschale 102 durchdringt. Das Druckrohr 104 ist mechanisch mit dem ersten Ende 110 der Druckschale 102 durch Verschweißen oder durch ein anderes geeignetes Ver­ fahren verbunden, um eine luftdichte Abdichtung zwischen der Druckschale 102 und dem Druckrohr 106 herzustellen. Das Druckrohr 106 ist mechanisch mit einer Quelle (nicht gezeigt) verbindbar, welche einen mit dem Kapazitätsmanometer 100 zu überwachenden Druck aufweist. Beispielsweise kann das Druckrohr 106 an eine Vakuumleitung (nicht gezeigt) oder ähnliches angeschweißt sein, so daß der Druck in der Vakuum­ leitung an den ersten Hohlraum 104 der Druckschale 102 an­ gelegt wird.

Wie in den Fig. 2 und 4 dargestellt, umfaßt die Druckschale 102 ein zweites Ende 120, das von einem zweiten Druckrohr 122 durchdrungen ist. Das zweite Druckrohr 122 liefert Zu­ gang zu einem zweiten Hohlraum 124 der Druckschale 102. Der zweite Hohlraum 124 der Druckschale 102 ist pneumatisch von dem ersten Hohlraum 104 isoliert, und zwar durch eine dünne metallische Membran 126. Wie auf dem Fachgebiet wohl bekannt, besitzt die Membran 126 typischerweise eine kreis­ förmige Gestalt und ist um ihren Umfang herum durch eine Tragstruktur 128 abgestützt. Die Membran 126 ist mit der Tragstruktur 128 durch Verschweißen oder andere geeignete Mittel verbunden, um eine luftdichte Abdichtung um den Um­ fang der Membran 126 herum zu bilden. Beispielsweise umfaßt die Tragstruktur 128 vorzugsweise einen ersten Abschnitt 128 A und einen zweiten Abschnitt 128 B, die miteinander verschweißt sind, wobei die Membran zwischen ihnen eingeschichtet ist.

Die Membran 126 ist jenem Druckdifferential bzw. Druck­ unterschied ausgesetzt, der zwischen dem ersten Hohlraum 104 und dem zweiten Hohlraum 124 vorliegen kann, und wird sich allgemein derart verformen, daß sie in der Richtung desjenigen Hohlraums konvex ist, der den niedrigeren Druck besitzt, sowie konkav in der Richtung desjenigen Hohlraums mit dem höheren Druck. Bei typischen Kapazitätsmanometern ist die Membran 126 kreisförmig und um die Symmetrieachse 130 herum symmetrisch. Die Symmetrieachse 130 ist senkrecht zu einer Ebene 132, welche dem ungebogenen bzw. unausgelenkten (d.h. flachen) Zustand der Membran 126 entspricht. Die maxi-­ male Auslenkung der Membran 126 in Abhängigkeit von einem Druckunterschied erfolgt am mittleren Abschnitt der Mem­ bran 126 entlang der Symmetrieachse 130. Die Richtung der Auslenkung ist also senkrecht zur Ebene 132. Da der Umfang der Membran an der Tragstruktur 128 festgelegt ist, ist er im wesentlichen unbewegbar in Abhängigkeit von Veränderungen des Druckunterschieds. Diejenigen Abschnitte der Membran 126, die näher am Umfang liegen als die Mitte, haben also eine wesentlich geringere Bewegung als der Mittelabschnitt der Membran 126.

Das zweite Druckrohr 122 ist durch Verschweißen oder andere Mittel mit einer Quelle eines bekannten Referenzdrucks oder einer anderen Druckquelle verbindbar, mit der es erwünscht ist, den an das erste Druckrohr 106 angelegten Druck zu ver­ gleichen. Alternativ, und wie in den Fig. 2 und 4 darge­ stellt, wird das zweite Druckrohr 122 dazu verwendet, Zu­ gang zum zweiten Hohlraum 124 zu gewähren, um den zweiten Hohlraum 124 einem bekannten, feststehenden Referenzdruck auszusetzen. Während der feststehende Referenzdruck konstant gehalten wird, wird dann das zweite Druckrohr 122 abge­ quetscht und permanent abgedichtet, so daß der zweite Hohl­ raum 124 auf dem feststehenden Referenzdruck gehalten wird. Der an das erste Druckrohr 106 angelegte Druck wird somit stets mit dem bekannten festen Referenzdruck verglichen. Der an das zweite Druckrohr 122 angelegte Druck kann wäh­ rend des Herstellungsverfahrens gewählt werden, um Kapazi­ tätsmanometer zu bilden, die ausgewählte Betriebsbereiche besitzen. Zur Messung sehr niedriger Drücke (d.h. subatmosphäri­ scher Drücke), kann beispielsweise der zweite Hohlraum 124 über das zweite Druckrohr 122 evakuiert werden.

Bei typischen Kapazitätsmanometern, die gemäß den Fig. 1 bis 7 aufgebaut sind, insbesondere bei denen zur Messung von absoluten Drücken, kann das zweite Ende 120 eine Getter­ hülle 136 aufweisen. Die Getterhülle bzw. das Gettergehäuse 136 beherbergt ein Gettermaterial (nicht gezeigt), das von dem zweiten Hohlraum 124 durch ein Netz bzw. ein Sieb 138 isoliert ist. Das Gettermaterial entfernt Gasspuren, die nach dem Evakuieren des zweiten Hohlraums 124 und dem Ver­ schließen des zweiten Druckrohrs 122 verblieben sind. Das Entfernen von Restgas ist bevorzugt, damit es die Genauig­ keit der Druckmessungen nicht beeinträchtigt.

Die metallische Membran 126 ist in der Nähe einer ersten festen bzw. feststehenden Elektrode 140 angeordnet. Vor­ zugsweise ist die erste feste Elektrode 140 allgemein kreisförmig und liegt in einer Ebene 142, die zur Ebene 132 parallel ist und damit senkrecht zur Symmetrieachse 130 steht. Die erste feste Elektrode 140 ist auf einer ersten Fläche 146 eines allgemein scheibenförmigen, elek­ trisch isolierend festgelegten Elektrodenträger 144 mon­ tiert. Die erste Fläche 146 des Festelektrodenträgers 144 umfaßt eine Schulter 148, die auf einer Schulter 150 der Tragstruktur 128 ruht. Die Abmessungen der Festelektroden­ trägerschulter 148 und die Abmessungen der Tragstruktur­ schulter 150 sind derart gewählt, daß die erste feste Elek­ trode 140 in einer bekannten festen Position bezüglich der Membran 126 gehalten ist. Die Festelektrodenträgerschulter 148 wird fest an ihrem Platz gehalten gegen die Träger­ strukturschulter 150, und zwar durch die Einwirkung einer kreisförmigen Wellenscheibe 154 gegen einen Druckring 156. Ein Druck wird gegen die Wellenscheibe 154 und damit auch gegen den Festelektrodenträger 144 durch das zweite Ende 120 der Druckschale 102 ausgeübt. Das zweite Ende 120 der Druckschale 102 ist an der Tragstruktur 128 durch Verschweißen oder andere geeignete Befestigungsmittel festgelegt, um eine luftdichte Abdichtung zu bilden. Typischerweise ist der Innendurchmesser der Druckschale 102 größer als der Außendurchmesser des zweiten Endes 120. Das zweite Ende 120 umfaßt auch eine Schulter 160, deren Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Tragstruktur 128. Die Druckschale 102 ist an die Schulter des zweiten Endes 120 angeschweißt, so daß eine schmale Lücke 162 zwischen der Außenseite der Tragstruktur 128 und der Innenseite der Druckschale 102 verbleibt, wodurch die Tragstruktur 128 von der Druckschale 102 isoliert wird. Wie dargestellt, ist der Festelektrodenträger 144 innerhalb des zweiten Hohlraums 124 angeordnet. Typischerweise ist eine kleine Nut oder eine andere Öffnung in dem Festelektrodenträger 144 geformt, um sicherzustellen, daß der Druck an beiden Seiten des Festelektrodenträgers 144 ausgeglichen wird.

Die Membran 126 und die erste Festelektrode 140 bilden die beiden Platten eines Parallelplattenkondensators, wobei der Raum dazwischen das Dielektrikum des Kondensators dar­ stellt. Beispielsweise ist bei beispielhaften Kapazitäts­ manometern zur Messung von subatmosphärischen Drücken die Dielektrizitätskonstante des Raums zwischen der Membran 126 und der ersten festen Elektrode 140 nahe der Dielektrizitäts­ konstante eines Vakuums. Es ist ohne weiteres verständlich, daß die Bewegung des mittleren Teils der Membran 126 entlang der Symmetrieachse 130 zur ersten festen Elektrode 140 hin und von dieser weg bewirkt, daß der Abstand zwischen der Membran 126 und der ersten festen Elektrode sich ver­ ändert und damit bewirkt, daß sich auch die Kapazität zwi­ schen diesen beiden Elektroden verändert. Die Membran 126 und die erste feste Elektrode 140 bilden also einen variab­ len Kondensator. Die Kapazität wird überwacht und Verände­ rungen des Druckunterschiedes zwischen dem ersten Hohlraum 104 und dem zweiten Hohlraum 124 werden aus den Veränderungen der gemessenen Kapazität bestimmt.

Da beträchtliche Veränderungen der Kapazität zwischen der Membran 126 und der festen Elektrode 140, die durch Tempe­ raturänderungen oder anderen druckunabhängigen Veränderungen verursacht werden, auftreten können, wird die Messung der Kapazitätsveränderungen dadurch erreicht, daß zwei variable Kondensatoren vorgesehen werden, die sich unterschiedlich in Abhängigkeit von Druckveränderungen ändern, die jedoch im wesentlichen die gleiche Änderung in Abhängigkeit von Temperaturänderungen und ähnlichem besitzen. Beispielsweise ist gemäß der vorstehend erwähnten US-PS 35 57 621 die Mem­ bran zwischen ersten und zweiten Elektroden angeordnet. Wenn sich also die Membran näher zur ersten festen Elektrode hin bewegt in Abhängigkeit von einer Veränderung des Druck­ unterschiedes und damit die Kapazität zwischen der Membran und der ersten festen Elektrode vergrößert wird, bewegt sich die Membran von der zweiten festen Elektrode weiter weg und vermindert daher diese Kapazität.

Im Gegensatz zu der Vorrichtung gemäß US-PS 35 57 621, ist bei der in den Fig. 1 bis 7 gezeigten Vorrichtung eine zweite feste Elektrode 170 durch einen elektrisch leitenden Ring 170 gebildet, der allgemein konzentrisch zur ersten festen Elektrode 140 ist und im Abstand zum äußeren Umfang der ersten festen Elektrode 140 angeordnet ist. Die Membran 126 und die zweite feste Elektrode 170 bilden einen zweiten variablen Kondensator. Wie vorstehend erwähnt, ist jedoch die Bewegung der Membran 126 in Abhängigkeit von Druckver­ änderungen nahe dem mittleren Teil der Membran 126 konzen­ triert (d.h. entlang der Symmetrieachse 130). Da die zweite feste Elektrode 170 nahe dem äußeren Abschnitt der Membran 126 positioniert ist und nicht nahe dem zentralen Abschnitt der Membran 126, erfährt somit die Kapazität zwischen der Membran 126 und der zweiten festen Elektrode 170 eine we­ sentlich kleinere Änderung der Kapazität in Relation zur Veränderung der Kapazität zwischen der Membran 126 und der ersten festen Elektrode 140. Die differentiellen Änderungen der Kapazität werden gemessen, um die Differentialdruckver­ änderungen zu bestimmen. Andererseits verändert sich die Kapazität zwischen der zweiten festen Elektrode 170 und der Membran 126 und die Kapazität zwischen der ersten festen Elektrode 140 und der Membran ungefähr um den gleichen Be­ trag und in der gleichen Richtung (d.h. in Richtung Zunahme oder Abnahme der Kapazität) in Abhängigkeit von Temperatur­ veränderungen und einer Linearbewegung (d.h. einer Bewegung der beiden festen Elektroden zur Membran hin oder von dieser weg). Diese "Gemeinschaftsmodus"-Veränderung der Kapazität kann allgemein ignoriert werden und kann mit bekannten elek­ tronischen Schaltungen ohne weiteres beseitigt werden.

Die erste feste Elektrode 140 ist elektrisch mit einem Lei­ ter 180 verbunden, der den Festelektrodenträger 144 und das zweite Ende 120 durchdringt. Wie dargestellt, ist beispiels­ weise der Leiter 180 der Mittelleiter eines ersten herme­ tisch abgedichteten Koaxialverbinders 182, der am zweiten Ende 120 durch Schweißen oder andere geeignete Mittel be­ festigt ist, um eine luftdichte Abdichtung zu schaffen. In ähnlicher Weise ist die zweite feste Elektrode 170 elektrisch mit einem Leiter 184 verbunden, der ebenfalls den Festelek­ trodenträger 144 und das zweite Ende 120 durchdringt. Der zweite Leiter 184 ist vorteilhafterweise der Mittelleiter eines zweiten hermetisch abgedichteten Koaxialverbinders 186, der ebenfalls am zweiten Ende 120 befestigt ist. Typi­ scherweise umfassen die Tragstruktur 128, das zweite Ende 120, die Druckschale 102 und das erste hohle Druckrohr 106 elektrisch leitende Materialien. Ebenfalls typischerweise sind eines oder mehrere dieser Elemente elektrisch mit einer elektrischen Massereferenz verbunden (in der Fig. 4 schematisch durch ein herkömmliches Massesymbol 190 ge­ zeigt). Auf diese Weise wird eine elektrische Verbindung von der Membran 126 zur Massereferenz hergestellt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt der erste Koaxial­ verbinder 182 einen konzentrischen Außenleiter 192, der im Abstand zu und elektrisch isoliert von dem Mittelleiter 180 durch einen Isolator 193 gehalten ist, welcher aus Glas oder einem anderen geeigneten Material besteht, das auch eine gasdichte Abdichtung zwischen den beiden Lei­ tern herstellt. Zur elektrischen Isolierung des konzen­ trischen Außenleiters 192 von dem zweiten Ende 120 und damit von der Massereferenz ist der erste Koaxialverbinder 182 vorzugsweise mit einer konzentrischen Außenhülle 194 versehen, welche den Abschnitt des äußeren Leiters 192 umgibt, der durch das zweite Ende 120 hindurchtritt. Die konzentrische Außenhülle 194 ist beabstandet und elektrisch isoliert von dem konzentrischen Außenleiter 192, und zwar durch einen Isolator 195, der ebenfalls eine gasdichte Ab­ dichtung bildet. In ähnlicher Weise umfaßt der zweite Koaxialverbinder 186 einen konzentrischen Außenleiter 196, der durch einen gasdichten Isolator 197 im Abstand zu und elektrisch isolierend von dem Mittelleiter 184 gehalten ist. Eine konzentrische Außenhülle 198 umgibt den Außen­ leiter 196 und ist im Abstand zum Außenleiter 196 durch einen gasdichten Isolator 199 gehalten.

Eine beispielhafte Schaltung, die in Verbindung mit der in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Struktur verwendet werden kann, ist in der Fig. 8 gezeigt. Die Schaltung umfaßt einen ersten Kondensator C ₁ und einen zweiten Kondensator C ₂. Wie dargestellt, entspricht der erste Kondensator C ₁ der variab­ len Kapazität zwischen der Membran 126 und der ersten festen Elektrode 140. In ähnlicher Weise entspricht der zweite Kon­ densator C ₂ der variablen Kapazität zwischen der Membran 126 und der zweiten festen Elektrode 170. Die entsprechenden Bezugszeichen für die Membran und die beiden festen Elektro­ den sind in der Fig. 8 gezeigt. Die Elektroden der beiden Kondensatoren entsprechend der Membran 126 sind mit der Massereferenz 190 verbunden. Die Elektrode 140 des ersten Kondensators C ₁ ist elektrisch über den Leiter 180, den Verbinder 182 und einen elektrischen Leiter 200 mit einem ersten Anschluß 202 einer Sekundärwicklung 204 eines Trans­ formators 206 verbunden. Die Elektrode 170 des zweiten Kondensators C ₂ ist elektrisch über den Leiter 184, den Verbinder 186 und einen elektrischen Leiter 210 mit einem zweiten Anschluß 212 der Sekundärwicklung 204 des Trans­ formators 206 verbunden. Die Sekundärwicklung 204 umfaßt eine Mittelanzapfung 214. Ein elektrischer Leiter 220 ver­ bindet die Mittelanzapfung 214 mit einem Eingang 222 eines Verstärkers 224. Der Verstärker 224 besitzt vorzugsweise eine hohe Eingangsimpedanz, so daß im wesentlichen kein Strom in den Eingang 222 hineinfließt. Der Verstärker 224 liefert ein Ausgangssignal an einem elektrischen Leiter 226.

Der Transformator 206 besitzt eine Primärwicklung 230 mit einem ersten Eingangsanschluß 232 und einem zweiten Ein­ gangsanschluß 234. Eine Hochfrequenzsignalquelle 236 ist elektrisch mit der Primärwicklung über den ersten und zweiten Eingangsanschluß 232 und 234 verbunden, so daß das durch die Hochfrequenzsignalquelle 236 erzeugte Signal an die Primärwicklung angelegt ist. Das angelegte Signal wird auf die Sekundärwicklung 204 gekoppelt und induziert eine Hochfrequenzspannung an der Sekundärwicklung 204. Die indu­ zierte Spannung wird an den ersten Kondensator C ₁ und den zweiten Kondensator C ₂ angelegt. Es ist zu sehen, daß die Spannung an jedem der beiden Kondensatoren umgekehrt pro­ portional zu den entsprechenden Kapazitäten der beiden Kon­ densatoren ist und sich daher entsprechend der Auslenkung der Membran 126 ändern wird, die durch einen Druckunter­ schied an der Membran 126 hervorgerufen wird. Da eine Elektrode (d.h. die Membranelektrode 126) jedes der beiden Kondensatoren elektrisch mit der Massereferenz 190 ver­ bunden ist, erscheint der Spannungsunterschied bzw. das Spannungsdifferential als ein Spannungsunterschied zwi­ schen der ersten festen Elektrode 140 des ersten Konden­ sators C ₁ und der zweiten festen Elektrode 170 des zweiten Kondensators C ₂. Dieser Spannungsunterschied bzw. dieses Spannungsdifferential bewirkt, daß eine Spannung an der Mittelanzapfung 214 erscheint, die auf die Massereferenz 190 bezogen ist und die proportional zu den Unterschieden der Kapazitätswerte zwischen dem ersten Kondensator C ₁ und dem zweiten Kondensator C ₂ ist. Die Spannung an der Mittel­ anzapfung 214 wird über den Leiter 220 an den Eingang 222 des Verstärkers 224 geführt. Der Verstärker 224 verstärkt die Spannung der Mittelanzapfung und liefert sie als Aus­ gangssignal am Leiter 226. Das Ausgangssignal am Leiter 226 ist ein zeitveränderliches Signal mit der Frequenz der Signalquelle 236 und mit einer Amplitude, die proportional zum Kapazitätsunterschied ist. Da die Kapazität des ersten Kondensators C ₁ sich beträchtlich in Abhängigkeit von Ver­ änderungen der Druckunterschiede ändert und da die Kapa­ zität des zweiten Kondensators C ₂ sich verhältnismäßig wenig in Abhängigkeit von Veränderungen des Druckdifferentials ändert, verändert sich die Amplitude des zeitvariablen Signalausgangs des Verstärkers 224 entsprechend den Änderun­ gen des Druckunterschiedes an der Membran 126. Das zeit­ variable Signal wird durch einen herkömmlichen Demodulator 240 demoduliert und liefert ein Ausgangssignal an einen Leiter 244, das einen Gleichspannungspegel besitzt, der dem Druckunterschied bzw. Druckdifferential an der Membran 126 entspricht. Beispielsweise ist der Demodulator 240 vorzugs­ weise ein synchroner Demodulator wohlbekannter Bauweise.

Die vorstehende Beschreibung der Betriebsweise der be­ schriebenen beispielhaften Vorrichtung nach dem Stand der Technik geht von der Voraussetzung aus, daß der Festelek­ trodenträger ein perfektes Dielektrikum ohne Leckströme ist. Wie in US-PS 35 57 621 erläutert, können jedoch Umgebungs­ feuchtigkeit und andere Faktoren Leckströme hervorrufen, die zwischen den festen Elektroden und anderen elektrisch leitenden Teilen der Vorrichtung fließen. Beispielsweise kann bei der beschriebenen Ausführung der Fig. 1 bis 7 ein Leckstrompfad von der zweiten festen Elektrode 170 zur Tragstruktur 128 über die Festelektrodenträgerschulter 148 und die Tragstrukturschulter 150 und damit zur Masse­ referenz 190 hin existieren. Da die Sekundärwicklung 204 des Transformators 206 bezüglich der Massereferenz 190 "schwimmt", muß dieser Leckstrom durch die Sekundärwicklung 204 des Transformators von dem Eingang 222 des Verstärkers 224 geliefert werden. Da jedoch die Eingangsimpedanz des Verstärkers 224 sehr hoch ist, verursacht sogar ein kleiner Leckstrom Veränderungen der Spannung am Eingang zum Ver­ stärker 224 und führt daher zu einem fehlerhaften Ausgangs­ signal am Ausgang des Verstärkers 224.

Die US-PS 35 57 621 beschreibt eine Lösung für das vor­ stehend erläuterte Problem mit Leckströmen, wobei ein zu­ sätzliches leitendes Element über dem Leckstrompfad von einer der Elektroden zu leitenden Teilen der Tragstruktur angeordnet wird. Eine Verwirklichung der in dem obigen Patent beschriebenen Lösung ist in der Vorrichtung der Fig. 1 bis 7 dargestellt. Wie am deutlichsten in der Fig. 6 gezeigt ist, ist ein erster elektrisch leitender Schutz 250, der Abmessungen besitzt, die ähnlich den Abmessungen der ersten festen Elektrode 140 sind, auf dem Festelektroden­ träger 144 auf einer zweiten Fläche 252 des Festelektroden­ trägers 144 angeordnet. Die zweite Fläche 252 steht der ersten Fläche 146 gegenüber und der erste Schutz bzw. die erste Schutzvorrichtung 250 ist ungefähr mit der ersten festen Elektrode 140 ausgerichtet angeordnet. Es ist zu sehen, daß ein Leckstrompfad von der ersten festen Elek­ trode 140 beispielsweise zum zweiten Ende 120 hin die erste Schutzeinrichtung 250 überquert. Zur Blockierung des Leckstrompfades, um den Leckstrom am Weiterfließen zum zweiten Ende 120 hin zu hindern, wird ein Spannungs­ potential gleich der Spannung der ersten festen Elektrode 140 an die erste Schutzeinrichtung 250 angelegt. In ähn­ licher Weise ist ein zweiter Schutz 254 vorgesehen, um Leckströme von der zweiten festen Elektrode 170 zu ver­ hindern. Bei der beispielhaften Vorrichtung der Fig. 1 bis 7 umfaßt die zweite Schutzeinrichtung 254 erste, zweite und dritte getrennte, jedoch elektrisch mitein­ ander verbundene Schutzringe 254 A, 254 B und 254 C. Der erste Schutzring 254 A ist auf der ersten Fläche 146 und einer benachbarten Umfangsfläche 256 zwischen der ersten Fläche 146 und der Festelektrodenträgerschulter 148 po­ sitioniert. Der zweite Schutzring 254 B ist auf einer äußeren Umfangsfläche 258 angeordnet. Der dritte Schutz­ ring 254 C ist auf der zweiten Fläche 252 gegenüber der zweiten Festelektrode 170 angeordnet. Die drei Schutzringe 254 A, 254 B und 254 C sind durch eine elektrische Zwischen­ verbindung 260 miteinander verbunden, die bei einer bei­ spielhaften Ausführung dieser Vorrichtung aus einer Me­ tallisierung in einer Nut 262 am Umfang des Festelektroden­ trägers 144 besteht. Eine Spannung mit im wesentlichen der gleichen Größe als die Spannung an der zweiten Festelek­ trode 170 ist an die zweite Schutzeinrichtung 254 ange­ legt. Die zweite Schutzeinrichtung 254 bewirkt also eine Blockierung von Leckströmen von der zweiten Festelektrode 170 zu benachbarten Teilen der Tragstruktur 128 und dem zweiten Ende 120. Wie dargestellt, ist die zweite Schutz­ einrichtung 254 nicht kontinuierlich, da die Festelektroden­ trägerschulter 148 in mechanischem Kontakt mit der Trag­ strukturschulter 150 steht und daher eine elektrische Ver­ bindung verursachen würde, wenn die zweite Schutzeinrich­ tung 254 auf der Schulter angeordnet wäre. In ähnlicher Weise ist die zweite Schutzeinrichtung 254 nicht auf den Umfangskanten der zweiten Fläche 252 in der Nähe des Druck­ rings 156 angeordnet, um eine elektrische Verbindung mit diesen zu verhindern.

Eine beispielsweise elektrische Schaltung zur Lieferung der geeigneten Spannung an den ersten Schutzring 250 und den zweiten Schutzring 254 ist in der Fig. 9 dargestellt. In der Fig. 9 sind Elemente, die den Elementen der Fig. 8 ent­ sprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätz­ lich sind schematische Darstellungen der ersten Schutzein­ richtung 250 und der zweiten Schutzeinrichtung 254 in der Nähe der ersten festen Elektrode 140 und der zweiten festen Elektrode 170 dargestellt. Die erste Schutzeinrichtung 250 ist über eine erste Lasche 270 (siehe Fig. 4) oder ähnliches angeschlossen, die elektrisch mit dem konzentrischen Außen­ leiter 192 des ersten Koaxialverbinders 182 verbunden ist.

In der elektrischen Schaltung der Fig. 9 ist der elektrische Leiter 200 der Mittelleiter 200 eines ersten Koaxialkabels 272, welches einen konzentrischen Außenleiter 274 besitzt, der den Mittelleiter 200 umgibt. Der konzentrische Außen­ leiter 192 des ersten Koaxialverbinders 182 ist elektrisch mit dem konzentrischen Außenleiter 274 des ersten Koaxial­ kabels 272 verbunden. In gleicher Weise ist die zweite Schutzvorrichtung 254 über eine zweite Lasche 276 ange­ schlossen, die elektrisch mit dem Außenleiter 196 des zwei­ ten Koaxialverbinders 186 verbunden ist. Der Außenleiter 196 ist seinerseits elektrisch mit einem konzentrischen Außenleiter 280 um den elektrischen Leiter 210 herum ver­ bunden, welcher der Mittelleiter 210 eines zweiten Koaxial­ kabels 282 ist.

In der Fig. 9 besitzen der erste Anschluß 202, der zweite Anschluß 212 und die Mittelanzapfung 214 jeweils einen A-Teil und einen B-Teil. Die beiden Mittelleiter 200 und 210 sind mit dem ersten Anschluß 202 A und dem zweiten Anschluß 212 A der Sekundärwicklung 204 des Transformators 206 verbunden, der bzw. die gemäß der Fig. 9 der Mittelleiter eines drit­ ten Koaxialkabels 284 ist. Das dritte oder Sekundärwicklungs- Koaxialkabel 284 besitzt einen Außenleiter 290, der konzen­ trisch mit dem Innenleiter 204 ist. Der Außenleiter 290 des Sekundärwicklungs-Koaxialkabels 284 ist elektrisch am ersten Anschluß 202 B mit dem Außenleiter 274 des ersten Koaxialkabels 272 verbunden und ist elektrisch an dem zweiten Anschluß 212 B mit dem Außenleiter 280 des zweiten Koaxialkabels 282 verbunden. Der Innenleiter 204 und der Außenleiter 290 des Sekundärwicklungs-Koaxialkabels 284 sind beide dem Feld ausgesetzt, das von der Primärwicklung induziert wird. Der Innenleiter 204 und der Außenleiter 290 des Sekundärwicklungs-Koaxialkabels 284 sind mittelangezapft an den Mittelanzapfungen 214 A und 214 B. Die Mittelanzapfung 214 A des Innenleiters 204 des Sekundärwicklungskoaxialkabels 284 ist elektrisch mit dem Leiter 220 verbunden, der vorzugs­ weise der Mittelleiter 220 eines vierten Koaxialkabels 292 ist, welches einen Außenleiter 294 besitzt. Die Mittelan­ zapfung 214 B des Außenleiters 290 des Sekundärwicklungs­ koaxialkabels 284 ist elektrisch mit dem Außenleiter 294 des Koaxialkabels 292 verbunden.

Der Innenleiter 220 des vierten Koaxialkabels 292 ist elek­ trisch mit dem Eingangsanschluß 222 des Verstärkers 224 verbunden, der in der Fig. 9 als ein Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1 gezeigt ist. Mit anderen Worten führt der Ausgang des Verstärkers 224 auf der Leitung 226 die Eingangsspannung auf dem Eingangsanschluß 222. Die Lei­ tung 226 ist mit dem Eingang des Demodulators 240 wie vor­ her verbunden. Zusätzlich ist die Leitung 226 elektrisch mit dem Außenleiter 294 des vierten Koaxialkabels 292 ver­ bunden und somit mit dem Außenleiter 290 des Sekundärwick­ lungskoaxialkabels 284 an der Mittelanzapfung 214 B.

Die Betriebsweise der Schaltung der Fig. 9 ist im wesent­ lichen die gleiche wie die Betriebsweise der Schaltung der Fig. 8. Die Verwendung des Koaxialkabels 284 in der Sekun­ därwicklung und die Anlegung der gleichen Spannung an den Außenleiter 290 wie an den Innenleiter 204 stellt jedoch sicher, daß die Spannung an der ersten Schutzeinrichtung 250 im wesentlichen identisch mit der Spannung an der er­ sten festen Elektrode 140 ist und daß die Spannung an der zweiten Schutzeinrichtung 254 im wesentlichen identisch mit der Spannung an der zweiten festen Elektrode 170 ist. Leckströme zu und von den festen Elektroden in dem Fest­ elektrodenträger 144 werden somit durch die entsprechenden Schutzeinrichtungen geliefert. Da der Ausgang des Verstärkers 224 ein Ausgang mit verhältnismäßig niedriger Impedanz ist, können die kleinen Leckströme, die er aufnehmen oder abgeben muß, keine nennenswerte Wirkung auf die Spannung auf der Leitung 226 ausüben. Die Schaltung der Fig. 9 in Verbindung mit der ersten Schutzeinrichtung 250 und der zweiten Schutzeinrichtung 254 vermindert daher die Auswir­ kung der Leckströme auf die Genauigkeit der Kapazitätsmano­ meter gemäß den Fig. 1 bis 7 ganz beträchtlich. Die mit den Leckströmen verknüpften Streukapazitäten wurden beispiels­ weise von ungefähr 15 Picofarad auf ungefähr 1 Picofarad vermindert. Die Kapazität zwischen der ersten Festelektrode 140 und der Membran 126 beträgt nominell etwa 30 Picofarad, so daß ersichtlich ist, daß der Abschirmeffekt durch die erste Schutzeinrichtung 250 und die zweite Schutzeinrichtung 254 sehr vorteilhaft ist.

Obgleich das vorstehend beschriebene Kapazitätsmanometer genaue Messungen von Druckänderungen liefert, wurde dennoch gefunden, daß ein Bedürfnis besteht, immer kleinere schritt­ weise Änderungen des Drucks zu messen. Es wurden beispiels­ weise Vorrichtungen gebaut, bei denen die zu messenden Drücke im Bereich von 10^-9 Atmosphären (ungefähr 10^-9 bar) liegen. Um Drücke in diesem Bereich messen zu können, ist es not­ wendig, den zweiten Hohlraum 124 auf einen Druck in dem zu messenden Bereich zu evakuieren. Bei diesen sehr niedrigen Meßbereichen sind die Kapazitätsänderungen durch die Bewe­ gung der Membran sehr klein und es wurde gefunden, daß das eine Picofarad der verbleibenden Streukapazität ausreicht, um genaue Messungen zu stören. Beispielsweise bei der vor­ stehend beschriebenen Vorrichtung existiert ein kleiner Leckpfad an der Verbindung der Festelektrodenträgerschulter 148 und der Tragstrukturschalter 150. Es besteht daher ein Bedürfnis, die Streukapazitäten und die ihnen zugeordneten Leckströme zu vermindern.

Ein weiteres Problem bei dem vorstehend beschriebenen Kapazitätsmanometer ergibt sich aus der Verwendung des keramischen Festelektrodenträgers 144 in Verbindung mit der metallischen Tragstruktur 128. Der Festelektroden­ träger 144 besitzt einen thermischen Ausdehnungskoeffi­ zienten, der von dem der Tragstruktur 128 verschieden ist. Wenn sich also die Umgebungstemperatur des Kapazi­ tätsmanometers verändert, expandieren und kontrahieren der Festelektrodenträger 144 und die Tragstruktur 128 mit unterschiedlichen Beträgen. Wegen dieser unterschied­ lichen Expansion und Kontraktion ist es notwendig, daß ein Verschieben an der Verbindung der Festelektrodenträger­ schulter 148 mit der Tragstrukturschulter 150 um den Um­ fang des Festelektrodenträgers 144 herum stattfindet. Wegen des durch die gewellte Scheibe 154 auf die Trag­ struktur 128 ausgeübten Drucks sind jedoch die Reibungs­ kräfte an der Verbindungsstelle ziemlich groß. Es kann da­ her ein beträchtlicher Wert unterschiedlicher Expansion oder Kontraktion auftreten, bevor ein Gleiten bzw. Ver­ schieben an der Verbindungsstelle um den Umfang des Fest­ elektrodenträgers 144 herum stattfindet, wodurch sich ein Biegen des Festelektrodenträgers 144 einstellt, wenn sich die Tragstruktur 128 schneller zusammenzieht als der Fest­ elektrodenträger 144, oder ein Abflachen des Festelektroden­ trägers 144, wenn sich die Tragstruktur 128 schneller aus­ dehnt als der Festelektrodenträger 144. Obgleich die durch Temperatur verursachte Biegung verhältnismäßig klein ist, sind die Kapazitätsveränderungen vergleichbar mit den Kapa­ zitätsveränderungen, die von den zu messenden kleinen Druck­ veränderungen verursacht werden. Obgleich Versuche unter­ nommen wurden, eine Temperaturkompensation in die elektrische Schaltung aufzunehmen oder die Temperaturänderungen als Faktor in die Berechnung des gemessenen Druckes einzube­ ziehen, waren derartige Versuche im allgemeinen nicht vollständig erfolgreich. Ein Grund für das Fehlen des Erfolges ist die Tatsache, daß die Bewegung der Fest­ elektrodenträgerschulter 148 relativ zur Tragstruktur­ schulter 150 eine mechanische Hysterese zeigt, die durch die Reibung zwischen den beiden Schultern hervorgerufen wird. Das heißt, daß das Maß der Relativbiegung der Fest­ elektrodenträgerschulter 148 mit Bezug auf die Tragstruk­ turschulter 150 bei einer Temperaturveränderung um einen vorgegebenen Betrag in einer Richtung nicht notwendiger­ weise das gleiche Maß der Relativbewegung ergibt, wenn die Temperatur auf die Originaltemperatur zurückgeht. Das Maß der Biegung kann nicht vorhergesagt werden auf der Grundlage der gemessenen Temperaturveränderungen und kann daher nicht ohne weiteres kompensiert werden. Es be­ steht daher ein Bedürfnis, die Reibungskräfte zwischen den beiden Schultern zu beseitigen.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung ist in den Fig. 10 bis 15 dargestellt. Die Fig. 10 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der strukturellen Elemente der Erfindung, wobei ein ver­ besserter Festelektrodenträger gezeigt ist. Die Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht der zweiten Fläche des Festelektrodenträgers. Die Fig. 12 ist eine Querschnitts­ ansicht des vollständigen Zusammenbaus, wobei die Posi­ tionierung der Elemente in Bezug zueinander dargestellt ist. Die Fig. 13 und 14 sind vergrößerte Teilquerschnitt­ ansichten der Erfindung. Die Fig. 15 ist eine vergrößerte Teilperspektivansicht der Erfindung. Die Elemente der Er­ findung die gleich oder im wesentlichen ähnlich den Ele­ menten der vorstehend beschriebenen Vorrichtung sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie dargestellt, sind die Tragstruktur 128 und die Mem­ bran 126 im wesentlichen wie vorstehend erläutert auf­ gebaut. Die vorliegende Erfindung umfaßt eine verbesserte Festelektrodenträgerstruktur 300. Der Festelektrodenträger 300 umfaßt eine kreisförmige Scheibe aus Keramik oder einem anderen geeigneten Isolationsmaterial mit einer ersten im wesentlichen ebenen Fläche 310 und einer zwei­ ten im wesentlichen ebenen Fläche 312.

Der kreisförmige äußere Umfang des Festelektrodenträgers oder isolierenden Trägers 300 umfaßt eine erste Umfangs­ fläche 320, eine zweite Umfangsfläche 322 und eine dritte Umfangsfläche 324. Der Umfang des Festelektrodenträgers 300 um die erste Umfangsfläche 320 und der Umfang um die dritte Umfangsfläche 324 herum sind kleiner als der Um­ fang um die zweite Umfangsfläche 322 herum, so daß eine erste Festelektrodenträgerschulter 330 zwischen der er­ sten Umfangsfläche 320 und der zweiten Umfangsfläche 322 gebildet ist, und so daß eine zweite Festelektrodenträger­ schulter 332 zwischen der zweiten Umfangsfläche 322 und der dritten Umfangsfläche 324 gebildet ist. Die erste Festelektrodenträgerschulter 330 und die zweite Festelek­ trodenträgerschulter 332 sind eben und definieren Ebenen, die im wesentlichen parallel zur ersten ebenen Fläche 310 und zur zweiten ebenen Fläche 312 sind.

Eine erste Festelektrode 340, die aus elektrisch leitendem Material besteht, ist auf der ersten ebenen Fläche 310 des Festelektrodenträgers 300 angeordnet und befindet sich im wesentlichen im Zentrum der ersten ebenen Fläche 310. Eine zweite Festelektrode 342, die aus einem Ring aus elektrisch leitendem Material besteht, ist auf der er­ sten ebenen Fläche 310 angeordnet und im wesentlichen konzentrisch mit der ersten festen Elektrode 340. Eine erste elektrisch leitende Schutzeinrichtung 350 ist im wesentlichen im Zentrum der zweiten ebenen Fläche 312 des Festelektrodenträgers 300 gegenüber der ersten Festelektrode 340 angeordnet. Eine zweite elektrisch leitende Schutzeinrichtung 352 ist auf der ersten ebenen Fläche 310 in der Nähe von und im Abstand zu der zweiten Festelektrode 342 angeordnet, so daß die zweite Schutz­ einrichtung 352 einen Ring um die zweite Festelektrode 342 herum bildet. Die zweite Schutzeinrichtung 352 setzt sich fort auf die erste Umfangsfläche 320, auf die erste Schulter 330, auf die zweite Umfangsfläche 322, auf die zweite Schulter 332, auf die dritte Umfangsfläche 324 und dann auf die zweite ebene Fläche 312. Derjenige Teil der zweiten Schutzeinrichtung 352 auf der zweiten ebenen Fläche 312 bildet einen Ring um die erste Schutzeinrich­ tung 350 herum und im Abstand zu dieser. Bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist das elektrisch leitende Material der Festelektroden und der Schutzeinrichtungen Silber, welches mit herkömmlichen Verfahren auf den Fest­ elektrodenträger 300 aufplatiert ist.

Die erste Festelektrode 340 ist elektrisch mit einer ersten elektrisch leitenden Durchführung oder einem Durch­ gangsweg 360 verbunden, welche den Festelektrodenträger 300 durchdringt. Die Durchführung 360 bildet eine elek­ trische Verbindung mit dem Mittelleiter 180 des ersten Koaxialverbinders 182. Der Mittelleiter 180 kann sich bei­ spielsweise durch die Durchführung 360 erstrecken und kann elektrisch mit der ersten Festelektrode 340 durch Verlöten oder andere herkömmliche Mittel verbunden sein. In ähnlicher Weise ist eine zweite elektrisch leitende Durchführung 362 vorgesehen, um die zweite Festelektrode 342 elektrisch mit dem Mittelleiter 184 des zweiten Koaxialverbinders 186 zu verbinden. Die erste Lasche 270 des ersten Koaxialverbin­ ders 182 ist elektrisch mit der ersten Schutzeinrichtung 350 verbunden und die zweite Lasche 276 des zweiten Koaxial­ verbinders 186 ist elektrisch mit der zweiten Schutzeinrich­ tung 352 verbunden.

Es sollte angemerkt werden, daß zwar die Festelektroden und die Schutzeinrichtungen als kreisförmig oder ringför­ mig beschrieben wurden, daß sie jedoch nicht vollständig kreisförmig sind, so daß sie die Durchgänge bzw. Durchfüh­ rungen 360 und 362 und die elektrischen Verbindungen mit diesen Durchführungen aufnehmen können.

Insbesondere aus der Querschnittsansicht der Fig. 12 ist ersichtlich, daß die erste Festelektrodenträgerschulter 330 die Trägerstrukturschulter 150 nicht berührt, wie es bei dem vorstehend beschriebenen bekannten und beispiel­ haften Kapazitätsmanometer der Fall ist. Vielmehr ist die erste Festelektrodenträgerschulter 330 im Abstand von der Tragstrukturschulter 150 angeordnet, und zwar durch eine erste Gruppe von Wälzlagern 370. Die erste Gruppe bzw. der erste Satz von Wälzlagern bzw. Lagerkugeln 370 be­ steht vorteilhafterweise aus elektrisch isolierendem Ma­ terial, wie industriellem Saphir (kristallines Aluminiumoxid Al₂O₃) oder einem anderen geeigneten Material mit vergleich­ barer Härte und elektrischen Isoliereigenschaften. Dieser erste Satz von Wälzlagern 370 ist um die erste Festelektrodenträgerschulter 330 herum im Abstand ange­ ordnet. Beispielsweise umfaßt bei dem beispielhaften be­ vorzugten und beschriebenen Ausführungsbeispiel die erste Gruppe von Wälzlagern drei Lagerelemente 370 A, 370 B und 370 C, die in gleichen Abständen im Abstand zueinander an­ geordnet sind und daher jeweils um 120° voneinander ent­ fernt entlang der ersten Festelektrodenträgerschulter 330 positioniert sind. Die Durchmesser der ersten drei Lager­ kugeln 370 A, 370 B und 370 C sind derart gewählt, daß sie im wesentlichen gleich sind, so daß die Festelektroden­ trägerschulter 330 von der Tragstrukturschulter 150 durch jedes der Wälzlagerelemente 370 A, 370 B und 370 C um eine gleiche Strecke im Abstand gehalten ist, wodurch sicher­ gestellt wird, daß die erste Fläche 310 des Festelektroden­ trägers in einer Ebene liegt, die parallel zur Ebene der Membran 126 verläuft.

Die erfindungsgemäße Ausführung umfaßt ferner eine zweite Gruppe von Wälzlagerelementen 380, die auf der zweiten Festelektrodenträgerschulter 332 zwischen der zweiten Festelektrodenträgerschulter und dem Druckring 156 ange­ ordnet sind. Die zweite Gruppe von Wälzlagerelementen 380 umfaßt vorteilhafterweise drei Wälzlagerelemente 380 A, 380 B und 380 C, die um die zweite Trägerschulter 332 in gleichen Abständen herum im Abstand zueinander angeordnet sind (d.h., sie sind in Winkeln von 120° in Bezug zuein­ ander positioniert). Die zweite Gruppe der Wälzlagerele­ mente 380 umfaßt ebenso vorteilhafterweise ein hartes kristallines isolierendes Material, wie Saphir.

Wenn das zweite Ende 120 an der Tragstruktur 128 be­ festigt ist, wird ein Druck auf den Druckring 156 über die Wellenscheibe 154 und damit auf die zweite Gruppe von Wälz­ lagerelementen 380, den Festelektrodenträger 300 und die erste Gruppe von Wälzlagerelementen 370 ausgeübt. Das harte kristalline Material der ersten Gruppe von Wälzlagerele­ menten 370 und der zweiten Gruppe von Wälzlagerelementen 380 verformt sich nicht ohne weiteres unter dem Druck, der über die Wellenscheibe 154 ausgeübt wird. Die beiden Gruppen von Wälzlagerelementen 370, 380 verhindern daher im wesentlichen eine Bewegung des Festelektrodenträgers 300 in der Richtung, die zur Ebene der Membran 126 senk­ recht ist.

Da ein beträchtlicher Druckwert auf die erste Festelektroden­ trägerschulter 330 und die zweite Festelektrodenträger­ schulter 332 durch die erste Gruppe von Wälzlagerelementen 370 und die zweite Gruppe von Wälzlagerelementen 380 bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ausgeübt wird, wird eine Vielzahl von kleinen Bereichen 382 der zwei­ ten Schutzeinrichtung 352 auf der ersten Festelektrodenträ­ gerschulter 330 und der zweiten Trägerschulter 332 an der Stelle entfernt, an der die Wälzlagerelemente 370, 380 die Schultern 330, 332 berühren. Der durch die Wälzlagerelemente 370, 380 ausgeübte Druck wird somit unmittelbar auf die harte Oberfläche des keramischen Festelektrodenträgers 330 ausgeübt, und nicht auf das verhältnismäßig weiche Silber­ material der zweiten Schutzeinrichtung 352.

Vorzugsweise weisen die Wälzlagerelemente 370 und 380 eine zylindrische Gestalt auf, wie in den Fig. 12, 14 und 15 dargestellt. Alternativ hierzu können die Wälzlagerelemente 370 und 380 eine sphärische Gestalt wie bei einem herkömm­ lichen Kugellager haben. Bei der bevorzugten zylindrischen Ausführungsform besitzt jedes der Wälzlagerelemente 370, 380 eine Längsachse 386, die senkrecht zu einer radialen Linie aus­ gerichtet ist, welche sich von der Mitte des Festelektroden­ trägers 300 wegerstreckt. Die Wälzlagerelemente 370, 380 rollen radial einwärts und auswärts und gestatten eine freie Bewegung des Festelektrodenträgers 300 relativ zur Tragstrukturschulter 150 und bezüglich des Druckrings 156. Wenn daher eine differentielle Expansion und Kontraktion des Festelektrodenträgers 330 und der Tragstruktur 128 durch Temperaturveränderungen stattfindet, verhindert die Relativbewegung zwischen dem Festelektrodenträger 330 und der Tragstruktur 128 mittels der Wälzlagerelemente 370, 380 das Verbiegen, das bei der vorstehend erläuterten Vorrich­ tung nach dem Stand der Technik auftritt. Die unvorhersag­ baren Veränderungen der Kapazität, die durch das Verbiegen verursacht werden, werden daher durch die Wälzlagerelemente 370, 380 wesentlich vermindert oder ganz beseitigt.

Bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist ein erster Lagerelementhalter 390 für die erste Gruppe von Wälzlager­ elementen 370 vorgesehen, sowie ein zweiter Lagerelement­ halter 392 für die zweite Gruppe von Wälzlagerelementen 380. Der erste Lagerelementhalter 390 ist ein dünner Ring aus Metall oder einem anderen geeigneten Material mit einer Öffnung 394 für jedes der Lagerelemente 370. Bei der be­ vorzugten Ausführung besitzt der erste Lagerelementhalter 390 drei Öffnungen 394, die im Abstand von 120° um den ersten Lagerelementhalter 390 herum angeordnet sind, so daß die Lagerelemente in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, wie vorstehend beschrieben. Bei der ge­ zeigten Ausführung sind die Öffnungen 394 des ersten Lager­ elementhalters 390 rechteckig zur Aufnahme der zylindrischen Wälzlagerelemente 370 der bevorzugten Ausführungsform. Der zweite Lagerelementhalter 392 besitzt einen ähnlichen Aufbau mit drei rechteckigen Öffnungen 396. Es sollte angemerkt werden, daß bei der alternativen sphärischen Ausführungs­ form der Lagerelemente (nicht gezeigt), der erste und der zweite Lagerelementhalter 390 bzw. 392 jeweils entspre­ chend groß bemessene kreisförmige Öffnungen zur Aufnahme der sphärischen Gestalt besitzen.

Wie vorstehend erläutert, vermindern die Wälzlagerele­ mente 370, 380 der vorliegenden Erfindung die Veränderun­ gen der Kapazität, die durch Expansion und Kontraktion bei Temperaturänderungen verursacht werden, wesentlich oder beseitigen sie ganz. Zusätzlich wurde gefunden, daß die Wälzlagerelemente 370, 380 eine beträchtliche Ver­ minderung der Reststreukapazitäten in dem Festelektroden­ träger 330 herbeiführen, die durch Leckströme zwischen der ersten Festelektrode 340, der zweiten Festelektrode 342 und den Metallteilen der Tragstruktur 128 vorliegen. Wie vorstehend erläutert, war es bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik erforderlich, einen direkten Kontakt zwischen der Festelektrodenträgerschulter 148 (Fig. 4) und der Tragstrukturschulter 150 vorzusehen. Die zweite Schutz­ vorrichtung 254 (d.h. die Schutzabschnitte 254 A, 254 B und 254 C) der Vorrichtung des Standes der Technik (Fig. 4) um­ faßten daher nicht einen zweiten Schutzvorrichtungsabschnitt auf der Festelektrodenträgerschulter 148. Dies hatte die Wirkung, die Abschirmung zu unterbrechen, die durch die zweite Schutzvorrichtung 254 gegeben war, und überdies wurde eine elektrische Verbindung mit der Trägerstruktur­ schulter 150 geschaffen. Die elektrische Verbindung von Schulter zu Schulter bei der Vorrichtung des Standes der Technik bildet einen Pfad für Leckströme und die Träger­ strukturschulter 150 wirkt daher als die Elektrode einer kleinen Streukapazität.

Bei der vorliegenden Erfindung bilden die Wälzlagerelemente 370, 380 zwei Grundlagen zur Beseitigung der Leckströme und damit der Streukapazitäten. Erstens ist ersichtlich, daß die zweite Schutzeinrichtung 352 gemäß der Erfindung effek­ tiv kontinuierlich von der ersten Fläche 310 zur zweiten Fläche 312 verläuft, und zwar mit Ausnahme der sechs sehr kleinen Bereiche 382, an denen die Wälzlagerelemente 370, 380 anliegen. Die potentiellen Leckpfade zu jedem der be­ nachbarten Abschnitte der Tragstruktur 128 und des zwei­ ten Endes 120 werden daher effektiv entweder durch die erste Schutzeinrichtung 350 oder die zweite Schutzeinrich­ tung 352 blockiert. Zusätzlich ist an den sechs kleinen Bereichen 382 der Festelektrodenträger 330 elektrisch von der Tragstrukturschulter 150 durch die isolierenden Eigen­ schaften der ersten Gruppe von Wälzlagerelementen 370 iso­ liert und ferner elektrisch isoliert von dem Druckring 156 durch die isolierenden Eigenschaften der zweiten Gruppe von Wälzlagerelementen 380.

Die Wälzlagerelemente 370 und 380 gemäß der Erfindung be­ wirken also eine Verminderung der Streukapazität um unge­ fähr eine Größenordnung, und zwar von ungefähr einem Pico­ farad bei der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik her­ unter auf ungefähr 0,1 Picofarad bei einer Vorrichtung, die erfindungsgemäß aufgebaut ist.

Aus den Einzelquerschnittansichten der Fig. 13 und 14 und der ausgebrochenen perspektivischen Ansicht der Fig. 15 ist ersichtlich, daß die zweite Umfangsfläche 322 dadurch elektrisch isoliert ist, daß eine dünne Glasbeschichtung 398 oben auf der aus Silber bestehenden zweiten Schutz­ einrichtung 352 hinzugefügt ist. Die isolierende Glasbe­ schichtung 398 wird vorteilhafterweise deshalb vorgesehen, damit der Festelektrodenträger 300 in Kontakt mit der Trag­ struktur 128 zentriert werden kann, ohne daß ein elektrischer Kontakt zwischen der zweiten Schutzeinrichtung 352 und der Tragstruktur 128 vorliegt.

Obgleich vorstehend in Verbindung mit der bevorzugten Aus­ führungsform beschrieben, sollte für den Fachmann klar sein, daß bei der beschriebenen Erfindung gewisse Abwandlungen möglich sind, ohne über den Grundgedanken und den Rahmen der Erfindung hinauszugehen. Beispielsweise können die Wälzlagerelemente aus anderen Materialien bestehen, bei­ spielsweise aus einem elektrisch leitenden Metall. Bei derartigen Ausführungen (nicht gezeigt), wird ein isolie­ render Einsatz aus Saphir beispielsweise in den benach­ barten Abschnitt der ersten und zweiten Festelektrodenträ­ gerschultern 330 und 332 vorgesehen, um die elektrisch isolierenden Eigenschaften zu liefern und um die Festelek­ trodenträgerschulter 330 und 332 von der Tragstrukturschul­ ter 150 und dem Druckring 156 elektrisch zu isolieren.

Claims (11)

1. Kapazitätsvariations-Meßvorrichtung, die auf einen variablen Parameter anspricht, mit einem variablen Kondensator, der folgende Merkmale umfaßt: ein erstes elektrisch leitendes Element aus einer ersten Elektrode (340) des variablen Kondensators, wobei wenigstens ein Teil der ersten Elektrode (340) in einer ersten Rich­ tung in Abhängigkeit von Veränderungen des variablen Parameters bewegbar ist, und ein zweites elektrisch leitendes Element aus einer zweiten Elektrode (342) des variablen Kondensators, gekennzeich­ net durch Rolleinrichtungen (370) zur Montage der zweiten Elektrode (342) nahe der ersten Elektrode (340), so daß die zweite Elektrode (342) in der ersten Richtung bezüglich der ersten Elektrode (340) unbewegbar ist, und so daß die zweite Elektrode (342) in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der variable Parameter ein Druckunterschied bzw. Differenzdruck zwischen einem ersten Druck und einem zweiten Druck ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie ein Gehäuse (102) umfaßt, in welchem eine Montagefläche (330, 332) vor­ gesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Elektrode (340) eine Membran (126) umfaßt, welche erste und zweite Seiten besitzt, daß die Membran (126) derart positioniert ist, daß der erste Druck sich auf der ersten Seite der Membran (126) befindet und der zweite Druck sich auf der zweiten Seite der Membran (126) befindet, und daß wenigstens ein Teil der Membran (126) in der ersten Richtung in Abhängigkeit von Veränderungen des Druckunterschieds bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein isolierender Träger (300) innerhalb des Gehäuses (102) vorgesehen ist, daß der isolierende Träger (300) eine erste Fläche besitzt, auf der die zweite Elektrode (342) befestigt ist, daß die Rolleinrichtungen (370) zur Montage der zweiten Elektrode (342) nahe der ersten Elektrode (340) Wälzlagerelemente (370 A, 370 B, 370 C) umfassen, die zwischen dem isolierenden Träger (300) und der Montagefläche des Gehäuses (102) eingesetzt sind, daß die Position der Wälzlagerelemente (370 A, 370 B, 370 C) derart gewählt ist, daß der isolierende Träger (300) unbewegbar ist mit Bezug auf die Montagefläche des Gehäuses (102) in der ersten Richtung, und daß der isolierende Träger (300) mit Bezug auf die Montagefläche in der zweiten Richtung bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wälzlagerelemente (370 A, 370 B, 370 C) einen elektrischen Isolator umfassen, um eine elektrische Isolierung zwischen dem isolierenden Träger (300) und dem Gehäuse (102) zu schaffen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlagerelemente (370 A, 370 B, 370 C) aus Saphir bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wälzlagerelemente (370 A, 370 B, 370 C) sphärisch sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wälzlagerelemente (370 A, 370 B, 370 C) zylindrisch sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wälzlagerelemente (370 A, 370 B, 370 C) um 120° voneinander ent­ fernt auf einer im wesentlichen kreisförmigen Kontur (330) positioniert sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (102) aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist, das einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten be­ sitzt, und daß der isolierende Träger (300) aus einem Material besteht, das einen zweiten thermischen Aus­ dehnungskoeffizienten besitzt, der sich von dem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten unterscheidet.