Cảm biến được thiết kế dựa trên nguyên lý giãn nở kim loại
Kim loại giãn nở để phản ứng với những thay đổi của nhiệt độ môi trường và các cảm biến có thể chuyển đổi phản ứng này thành tín hiệu theo nhiều cách khác nhau.
Cảm biến dải lưỡng kim: Dải lưỡng kim bao gồm hai kim loại có hệ số giãn nở khác nhau liên kết với nhau. Khi nhiệt độ thay đổi, vật liệu A nở ra nhiều hơn kim loại kia, khiến dải bị uốn cong. Độ cong của đường cong này có thể được chuyển đổi thành tín hiệu đầu ra.
Cảm biến ống và thanh lưỡng kim: Khi nhiệt độ tăng, chiều dài của ống kim loại (vật liệu A) tăng lên, trong khi chiều dài của thanh thép không giãn nở (kim loại B) thì không. Sự giãn nở tuyến tính này của ống kim loại do sự thay đổi vị trí có thể được truyền đi. Ngược lại, sự mở rộng tuyến tính này có thể được chuyển đổi thành tín hiệu đầu ra.
Cảm biến được thiết kế dựa trên đường cong biến dạng của chất lỏng và chất khí: Chất lỏng và chất khí cũng trải qua sự thay đổi thể tích theo nhiệt độ.
Các cấu trúc khác nhau có thể chuyển đổi sự thay đổi mở rộng này thành thay đổi vị trí, do đó tạo ra đầu ra thay đổi vị trí (chiết áp, độ lệch cảm biến, vách ngăn, v.v.).
Cảm biến điện trở: Điện trở của kim loại thay đổi theo nhiệt độ.
Đối với các kim loại khác nhau, sự thay đổi điện trở thay đổi theo từng độ C thay đổi nhiệt độ và giá trị điện trở này có thể được sử dụng trực tiếp làm tín hiệu đầu ra.
Có hai loại thay đổi điện trở:
Hệ số nhiệt độ dương: Tăng nhiệt độ=Tăng điện trở
Giảm nhiệt độ=Giảm điện trở
Hệ số nhiệt độ âm: Nhiệt độ tăng=Giảm điện trở
Giảm nhiệt độ=Tăng điện trở
Cảm biến cặp nhiệt điện
Một cặp nhiệt điện bao gồm hai dây kim loại có chất liệu khác nhau được hàn lại với nhau ở hai đầu. Bằng cách đo nhiệt độ môi trường xung quanh khu vực không được làm nóng, nhiệt độ của điểm được làm nóng có thể được xác định chính xác. Bởi vì nó đòi hỏi hai dây dẫn làm bằng vật liệu khác nhau nên nó được gọi là cặp nhiệt điện. Cặp nhiệt điện làm bằng vật liệu khác nhau được sử dụng trong các phạm vi nhiệt độ khác nhau và độ nhạy của chúng cũng khác nhau. Độ nhạy của cặp nhiệt điện đề cập đến sự thay đổi chênh lệch điện thế đầu ra khi nhiệt độ của điểm được làm nóng thay đổi 1 độ. Đối với hầu hết các cặp nhiệt điện được đỡ bằng vật liệu kim loại, giá trị này xấp xỉ từ 5 đến 40 microvolt/độ.
Do độ nhạy của cảm biến nhiệt độ cặp nhiệt điện không phụ thuộc vào độ dày của vật liệu nên cảm biến nhiệt độ có thể được chế tạo bằng vật liệu rất mỏng. Bởi vì vật liệu kim loại được sử dụng để chế tạo cặp nhiệt điện có độ dẻo tuyệt vời nên các bộ phận cảm biến nhiệt độ nhỏ bé này có tốc độ phản hồi cực cao và có thể đo các quá trình thay đổi nhanh chóng.