Teplota je jedným z najčastejších vstupov pre automatické spracovanie signálu v technológiách. Všeobecne sa tiež zaraďuje medzi najdôležitejšie veličiny opisujúce podmienky a procesy v prírode.
Kovové odporové teplotné senzory predstavujú najčastejšie používanú metódu merania teploty v praxi. Princípom kovových odporových teplotných senzorov je závislosť odporu čistého kovu na teplote, kedy sa odpor kovu zvyšuje takmer úmerne s absolútnou teplotou.
Materiál snímača |
Rozsah merania (°C) |
Teplotný koeficient odporu |
Pt |
–200 až +850 |
3,85 až 3,93 |
Ni |
–60 až +180 |
6,17 až 6,70 |
Cu |
–200 až +200 |
4,26 až 4,33 |
Ide o senzory vyrobené z amorfných polykryštalických polovodičov, tzv. termistory (tepelne citlivé rezistory). V tomto prípade sa využíva závislosť elektrického odporu materiálu od teploty. Odpor polovodičového materiálu klesá s rastúcou teplotou.
Termistory NTC (Negative Temperature Coefficient) majú záporný teplotný súčiniteľ odporu, čo zodpovedá uvedenému rozpisu skratky. Tieto termistory sa využívajú tam, kde je dôležitá rýchlosť merania pretože ich malá tepelná kapacita skracuje čas merania na sekundy. Obvyklé teplotné rozsahy sú -50 až 150 °C, ale vyrábajú sa tiež špeciálne keramické termistory pre extrémne teploty (t.j. od napr. -269,15 °C až do 1 000 °C).
Tieto senzory sa vyrábajú z kremíka, germánia a india. Využívajú teplotnú závislosť PN prechodu v priepustnom smere.
Tento druh senzorov využíva na meranie teploty termočlánok, skladajúci sa z dvoch vodičov tvorených dvomi rôznymi kovovými materiálmi A a B vodivo spojenými na jednom konci. Podľa rozdielu teplôt tm a ts na ich druhom konci sa generuje termoelektrické napätie a termoelektrický prúd, ktoré sa následne merajú.
Toto meranie pracuje na základe fyzikálneho efektu, kedy sa v dôsledku tepelného pohybu základnej časti vyžaruje energia vo forme elektromagnetického žiarenia v tej časti spektra, ktorá sa nazýva infračervené ale aj vo viditeľnej časti svetelného spektra.
Princípom bolometra je, že jeho elektrický odpor sa mení v závislosti od jeho teploty. Tá je závislá od intenzity dopadajúceho infračerveného žiarenia. Zmena odporu bolometra je teda charakterizovaná množstvom dopadajúceho infračerveného žiarenia. V tomto prípade je dôležitá tepelná izolácia senzora od okolia. Mikrobolometer integruje viac odporových prvkov na jednej strane, čo umožňuje tvorbu 2D tepelných snímok zobrazujúcich vyžarujúce objekty pred detektorom. V súčasnej dobe sú k dispozícii zariadenia v mnohých kategóriách, od jednoduchého jednobodového manuálneho infračerveného teplomera až po termokamery s použitím vyššie uvedených princípov so sofistikovaným digitálnym ovládaním.
Hlavným prínosom je bezkontaktnosť merania. Za zmienku stoja aj mnohé ďalšie výhody. Napríklad možnosť merania pohybujúcich sa objektov alebo možnosť 2D zobrazenia, t.j. termovízie.