Sensori progettati in base al principio dell'espansione del metallo
I metalli si espandono in risposta ai cambiamenti della temperatura ambiente e i sensori possono convertire questa risposta in segnali in vari modi.
Sensori a striscia bimetallica: le strisce bimetalliche sono costituite da due metalli con diversi coefficienti di dilatazione legati insieme. Con le variazioni di temperatura, il materiale A si espande più dell'altro metallo, provocando la flessione della striscia. La curvatura di questa curva può essere convertita in un segnale di uscita.
Sensori bimetallici ad asta e tubo: all'aumentare della temperatura, la lunghezza del tubo metallico (materiale A) aumenta, mentre la lunghezza dell'asta in acciaio non-espandibile (metallo B) non aumenta. Questa dilatazione lineare del tubo metallico dovuta al cambiamento di posizione può essere trasmessa. Al contrario, questa espansione lineare può essere convertita in un segnale di uscita.
Sensori progettati in base alle curve di deformazione di liquidi e gas: anche liquidi e gas subiscono variazioni di volume con la temperatura.
Varie strutture possono convertire questo cambiamento di espansione in un cambiamento di posizione, generando così un'uscita di cambiamento di posizione (potenziometri, polarizzazione di rilevamento, deflettori, ecc.).
Rilevamento della resistenza: la resistenza di un metallo cambia con la temperatura.
Per metalli diversi, la variazione di resistenza varia con ogni variazione di temperatura di grado Celsius e questo valore di resistenza può essere utilizzato direttamente come segnale di uscita.
Esistono due tipi di variazioni di resistenza:
Coefficiente di temperatura positivo: aumento della temperatura=aumento della resistenza
Diminuzione della temperatura=Diminuzione della resistenza
Coefficiente di temperatura negativo: aumento della temperatura=diminuzione della resistenza
Diminuzione della temperatura=Aumento della resistenza
Rilevamento termocoppia
Una termocoppia è costituita da due fili metallici di materiali diversi saldati insieme alle estremità. Misurando la temperatura ambiente dell'area non riscaldata, è possibile determinare con precisione la temperatura del punto riscaldato. Poiché richiede due conduttori di materiali diversi, viene chiamata termocoppia. Le termocoppie realizzate con materiali diversi vengono utilizzate in intervalli di temperatura diversi e anche la loro sensibilità varia. La sensibilità della termocoppia si riferisce alla variazione della differenza di potenziale di uscita quando la temperatura del punto riscaldato cambia di 1 grado. Per la maggior parte delle termocoppie supportate da materiali metallici, questo valore è compreso approssimativamente tra 5 e 40 microvolt/grado.
Poiché la sensibilità di un sensore di temperatura a termocoppia è indipendente dallo spessore del materiale, i sensori di temperatura possono essere realizzati utilizzando materiali molto sottili. Poiché i materiali metallici utilizzati per realizzare le termocoppie hanno un'eccellente duttilità, questi minuscoli elementi di rilevamento della temperatura hanno velocità di risposta estremamente elevate e possono misurare processi in rapido cambiamento.