Датчики, разработанные на основе принципа расширения металла
Металлы расширяются в ответ на изменения температуры окружающей среды, и датчики могут преобразовывать эту реакцию в сигналы различными способами.
Биметаллические полосовые датчики. Биметаллические полоски состоят из двух металлов с разными коэффициентами расширения, соединенных вместе. При изменении температуры материал А расширяется больше, чем другой металл, в результате чего полоса изгибается. Кривизну этого изгиба можно преобразовать в выходной сигнал.
Биметаллические стержневые и трубчатые датчики. При повышении температуры длина металлической трубки (материал A) увеличивается, а длина не-расширяющегося стального стержня (металл B) – нет. Это линейное расширение металлической трубки из-за изменения положения может быть передано. И наоборот, это линейное расширение может быть преобразовано в выходной сигнал.
Датчики, разработанные на основе кривых деформации жидкостей и газов: Жидкости и газы также претерпевают изменения в объеме с температурой.
Различные конструкции могут преобразовывать это изменение расширения в изменение положения, генерируя таким образом выходной сигнал изменения положения (потенциометры, смещение датчика, перегородки и т. д.).
Измерение сопротивления: Сопротивление металла меняется в зависимости от температуры.
Для разных металлов изменение сопротивления варьируется с каждым градусом Цельсия при изменении температуры, и это значение сопротивления можно напрямую использовать в качестве выходного сигнала.
Существует два типа изменения сопротивления:
Положительный температурный коэффициент: повышение температуры=увеличение сопротивления
Снижение температуры=Снижение сопротивления
Отрицательный температурный коэффициент: Увеличение температуры=Уменьшение сопротивления
Снижение температуры=Увеличение сопротивления
Датчики термопары
Термопара состоит из двух металлических проволок из разных материалов, сваренных между собой на концах. Измеряя температуру окружающей среды в неотапливаемой зоне, можно точно определить температуру нагреваемой точки. Поскольку для этого требуются два проводника из разных материалов, ее называют термопарой. Термопары, изготовленные из разных материалов, используются в разных диапазонах температур, и их чувствительность также различается. Чувствительность термопары относится к изменению выходной разности потенциалов при изменении температуры нагретой точки на 1 градус. Для большинства термопар, опирающихся на металлические материалы, это значение составляет примерно от 5 до 40 микровольт/градус.
Поскольку чувствительность термопарного датчика температуры не зависит от толщины материала, датчики температуры можно изготавливать из очень тонких материалов. Поскольку металлические материалы, используемые для изготовления термопар, обладают превосходной пластичностью, эти крошечные термочувствительные элементы имеют чрезвычайно высокую скорость отклика и могут измерять быстро меняющиеся процессы.