2 Senzory
2.1 Senzory pro měření teploty

Teplota je jedním z nejčastějších vstupů pro automatické zpracování signálu v technologiích. Obecně se také řadí mezi nejdůležitější veličinu popisující podmínky a procesy v přírodě.

Odporová teplotní čidla

Kovová odporová teplotní čidla představují nejčastěji používanou metodu měření v praxi. Principem kovových odporových teplotních čidel je závislost čistého kovu na teplotě, kdy se odpor kovu zvyšuje téměř úměrně k absolutní teplotě.

Materiál čidla

Rozsah měření [°C]

Teplotní koeficient odporu [10−3 K-1]

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

Polovodičové polykrystalické senzory (NTC)

Jde o senzory vyrobené z amorfních polykrystalických polovodičů, tzv. termistory (tepelně citlivé rezistory). V tomto případě se využívá závislost elektrického odporu materiálu na teplotě. Princip polovodičové vodivosti se liší a závisí na rozličném chování a rozličných vlastnostech těchto senzorů. Odpor polovodičového materiálu klesá s rostoucí teplotou.

Termistory NTC (Negative Temperature Coefficient - záporný teplotní součinitel) mají zápornou míru odporu vůči teplotě, což odpovídá zmíněnému popisu zkratky. Tyto termistory se využívají tam, kde je důležitá rychlost měření, protože jejich malá tepelná kapacita zkracuje konstantní dobu měření na sekundy. Obvyklé teplotní rozsahy jsou -50 až 150 °C, ale vyrábí se také speciální keramické termistory pro extrémní teploty (tj. od např. -269,15 až do 1 000 °C).

Polovodičové monokrystalické senzory

Tyto senzory se vyrábí z křemíku, germania a india. Jejich výhodou je velká časová stálost a možnost konstrukce v tenké vrstvě.

Termoelektrické teploměry

Tento druh senzorů využívá pro měření teploty termočlánek, skládající se ze dvou vodičů tvořených dvěma různými kovovými materiály A a B, které jsou vodivě spojeny na obou koncích. Podle rozdílu teplot tmts na druhém spojení se generuje termoelektrické napětí a termoelektrický proud.

Bezkontaktní měření teploty

Toto měření pracuje na základě fyzikálního efektu, kdy v důsledku tepelného pohybu základní části vyzařují energii ve formě elektromagnetického záření v té části spektra, která se nazývá infračervené, ale i ve viditelné části světelného spektra.

Bezkontaktní měření teploty – Bolometr

Principem bolometru je, že jeho elektrický odpor se mění v závislosti na jeho teplotě, která závisí na síle infračerveného záření. Změna odporu bolometru je tedy charakterizována množstvím dopadajícího infračerveného záření. V tomto případě je zásadní tepelná izolace senzoru od okolí. Mikrobolometr integruje více odporových prvků na jedné straně, což v důsledku umožňuje tvorbu 2D tepelných snímků zobrazujících vyzařující objekty před detektorem. V současné době jsou k dispozici zařízení v mnoha kategoriích, od jednoduchého jednobodového manuálního infračerveného teploměru až po termokamery s použitím výše uvedených principů s vysoce sofistikovaným digitálním ovládáním.

Hlavním přínosem je bezkontaktnost měření. Mezi další výhody patří také možnost měření pohybujících se objektů, nebo možnost 2D zobrazení, tj. termovize.