Sensoren ontworpen op basis van het principe van metaalexpansie
Metalen zetten uit als reactie op veranderingen in de omgevingstemperatuur, en sensoren kunnen deze reactie op verschillende manieren in signalen omzetten.
Bimetaalstripsensoren: Bimetaalstrips bestaan uit twee metalen met verschillende uitzettingscoëfficiënten die aan elkaar zijn gehecht. Bij temperatuurveranderingen zet materiaal A meer uit dan het andere metaal, waardoor de strip gaat buigen. De kromming van deze bocht kan worden omgezet in een uitgangssignaal.
Bimetaalstaaf- en buissensoren: Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de lengte van de metalen buis (materiaal A) toe, terwijl de lengte van de niet-uitzettende stalen staaf (metaal B) niet toeneemt. Deze lineaire uitzetting van de metalen buis als gevolg van de positieverandering kan worden overgedragen. Omgekeerd kan deze lineaire expansie worden omgezet in een uitgangssignaal.
Sensoren ontworpen op basis van de vervormingscurven van vloeistoffen en gassen: vloeistoffen en gassen ondergaan ook volumeveranderingen met de temperatuur.
Verschillende structuren kunnen deze expansieverandering omzetten in een positieverandering, waardoor een uitgangssignaal voor een positieverandering wordt gegenereerd (potentiometers, detectievoorspanning, schotten, enz.).
Weerstandsdetectie: De weerstand van een metaal verandert met de temperatuur.
Voor verschillende metalen varieert de weerstandsverandering met elke graad Celsius temperatuurverandering, en deze weerstandswaarde kan direct als uitgangssignaal worden gebruikt.
Er zijn twee soorten weerstandsveranderingen:
Positieve temperatuurcoëfficiënt: temperatuurstijging=weerstandsverhoging
Temperatuurdaling=Weerstandsdaling
Negatieve temperatuurcoëfficiënt: temperatuurstijging=weerstandsdaling
Temperatuurdaling=Weerstandstoename
Thermokoppel detectie
Een thermokoppel bestaat uit twee metalen draden van verschillende materialen die aan de uiteinden aan elkaar zijn gelast. Door de omgevingstemperatuur van de onverwarmde ruimte te meten, kan de temperatuur van het verwarmde punt nauwkeurig worden bepaald. Omdat er twee geleiders van verschillende materialen nodig zijn, wordt het een thermokoppel genoemd. Thermokoppels gemaakt van verschillende materialen worden gebruikt in verschillende temperatuurbereiken en hun gevoeligheden variëren ook. De gevoeligheid van het thermokoppel heeft betrekking op de verandering in het uitgangspotentiaalverschil wanneer de temperatuur van het verwarmde punt met 1 graad verandert. Voor de meeste thermokoppels die worden ondersteund door metalen materialen ligt deze waarde ongeveer tussen 5 en 40 microvolt/graad.
Omdat de gevoeligheid van een thermokoppel temperatuursensor onafhankelijk is van de dikte van het materiaal, kunnen temperatuursensoren gemaakt worden uit zeer dunne materialen. Omdat de metalen materialen die worden gebruikt om thermokoppels te maken een uitstekende ductiliteit hebben, hebben deze kleine temperatuursensorelementen extreem hoge responssnelheden en kunnen ze snel veranderende processen meten.