سنسورهایی که بر اساس اصل انبساط فلزی طراحی شده اند
فلزات در پاسخ به تغییرات دمای محیط منبسط می شوند و حسگرها می توانند این پاسخ را به طرق مختلف به سیگنال تبدیل کنند.
سنسورهای نوار دو فلزی: نوارهای دو فلزی از دو فلز با ضرایب انبساط متفاوت تشکیل شده است که به یکدیگر متصل شده اند. با تغییرات دما، ماده A بیشتر از فلز دیگر منبسط می شود و باعث خم شدن نوار می شود. انحنای این خم را می توان به سیگنال خروجی تبدیل کرد.
حسگرهای میله و لوله دو فلزی: با افزایش دما، طول لوله فلزی (مواد A) افزایش مییابد، در حالی که طول میله فولادی غیر منبسط (فلز B) افزایش نمییابد. این انبساط خطی لوله فلزی به دلیل تغییر موقعیت قابل انتقال است. برعکس، این بسط خطی را می توان به سیگنال خروجی تبدیل کرد.
حسگرهایی که بر اساس منحنی های تغییر شکل مایعات و گازها طراحی شده اند: مایعات و گازها نیز با دما دستخوش تغییرات حجمی می شوند.
ساختارهای مختلف می توانند این تغییر انبساط را به تغییر موقعیت تبدیل کنند، بنابراین یک خروجی تغییر موقعیت (پتانسیومتر، بایاس حسگر، بافل و غیره) ایجاد می کنند.
سنجش مقاومت: مقاومت یک فلز با دما تغییر می کند.
برای فلزات مختلف، تغییر مقاومت با هر درجه سانتیگراد تغییر دما متفاوت است و این مقدار مقاومت می تواند مستقیماً به عنوان سیگنال خروجی استفاده شود.
دو نوع تغییر مقاومت وجود دارد:
ضریب دما مثبت: افزایش دما=افزایش مقاومت
کاهش دما=کاهش مقاومت
ضریب دما منفی: افزایش دما=کاهش مقاومت
کاهش دما=افزایش مقاومت
سنجش ترموکوپل
یک ترموکوپل از دو سیم فلزی از مواد مختلف تشکیل شده است که در انتهای آنها به هم جوش داده شده اند. با اندازه گیری دمای محیط منطقه گرم نشده می توان دمای نقطه گرم شده را به دقت تعیین کرد. از آنجا که به دو هادی از مواد مختلف نیاز دارد، ترموکوپل نامیده می شود. ترموکوپل های ساخته شده از مواد مختلف در محدوده دمایی متفاوتی استفاده می شوند و حساسیت آنها نیز متفاوت است. حساسیت ترموکوپل به تغییر در اختلاف پتانسیل خروجی زمانی که دمای نقطه گرم شده 1 درجه تغییر می کند اشاره دارد. برای اکثر ترموکوپل هایی که توسط مواد فلزی پشتیبانی می شوند، این مقدار تقریباً بین 5 تا 40 میکروولت در درجه است.
از آنجایی که حساسیت سنسور دمای ترموکوپل مستقل از ضخامت ماده است، سنسورهای دما را می توان با استفاده از مواد بسیار نازک ساخت. از آنجایی که مواد فلزی مورد استفاده برای ساخت ترموکوپلها دارای شکلپذیری عالی هستند، این عناصر کوچک سنجش دما دارای سرعت واکنش بسیار بالایی هستند و میتوانند فرآیندهای در حال تغییر را اندازهگیری کنند.