المبدأ: مستشعر درجة الحرارة هو جهاز كهربائي يعتمد على عنصر حساس لدرجة الحرارة-. يكتشف التغيرات في درجات الحرارة عن طريق قياس التغيرات في المعلمات مثل مقاومة العنصر أو الجهد أو التيار أو التردد. تشتمل أجهزة استشعار درجة الحرارة الشائعة على الثرمستورات، وأجهزة استشعار درجة حرارة أشباه الموصلات، والمزدوجات الحرارية، وأجهزة استشعار درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء.
المزدوج الحراري هو جهاز لقياس درجة الحرارة يعتمد على التأثير الحراري. يتكون من سلكين من معادن مختلفة. يتم إنشاء فرق الجهد الحراري عند نقطة الاتصال. مع تغير درجة الحرارة، يتغير فرق الجهد الحراري وفقًا لذلك. يتم حساب درجة الحرارة عن طريق قياس حجم فرق الجهد الحراري. تشمل المواد المزدوجة الحرارية الشائعة النحاس-النحاس-سبائك النيكل، والحديد-النحاس-سبائك النيكل، والكروم-الألومنيوم، والكروم-الألومنيوم-الحديد.
نطاق القياس تتمتع أجهزة استشعار درجة الحرارة عمومًا بنطاق قياس واسع، يغطي درجات الحرارة المنخفضة إلى درجات الحرارة العالية. على سبيل المثال، يتراوح نطاق قياس الثرمستور عادةً من -50 درجة إلى +150 درجة، بينما يمكن أن يصل نطاق القياس لمستشعر درجة حرارة أشباه الموصلات إلى -200 درجة إلى +2000 درجة.
تتمتع المزدوجات الحرارية بنطاق قياس ضيق نسبيًا، وهو مناسب بشكل عام لقياس درجة الحرارة في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة. على سبيل المثال، المزدوجات الحرارية النحاسية-النحاس-النيكل لها نطاق قياس من -200 درجة إلى +400 درجة، بينما المزدوجات الحرارية الحديد-النحاس والنيكل لها نطاق من -40 درجة إلى +1000 درجة .
الدقة: تتمتع حساسات درجة الحرارة بدقة عالية تصل إلى 0.1 درجة أو أعلى. يمكن لأجهزة استشعار درجة الحرارة شبه الموصلة تحقيق دقة قدرها 0.1 درجة، بينما يمكن للثرمستورات تحقيق دقة قدرها 0.01 درجة.
تتمتع المزدوجات الحرارية بدقة أقل نسبيًا، عادةً حوالي درجة واحدة، ولكنها تظل جهازًا موثوقًا نسبيًا لقياس درجة الحرارة في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة-.
زمن الاستجابة: تتميز مستشعرات درجة الحرارة بأوقات استجابة سريعة تصل إلى مستوى المللي ثانية. على سبيل المثال، يمكن أن يكون لدى أجهزة استشعار درجة حرارة أشباه الموصلات وقت استجابة أقل من 10 مللي ثانية، في حين أن الثرمستورات عادةً ما يكون لها وقت استجابة يصل إلى عشرات المللي ثانية.
تتميز المزدوجات الحرارية بأوقات استجابة أبطأ، عادةً في حدود الثواني. على سبيل المثال، المزدوجات الحرارية النحاسية-النحاسية-النيكل لها وقت استجابة من 1 إلى 2 ثانية.
سيناريوهات التطبيق
تستخدم أجهزة استشعار درجة الحرارة على نطاق واسع في مختلف الصناعات، مثل الإلكترونيات، والطبية، والسيارات، والكيميائية، والمجالات المعدنية. وتشمل التطبيقات الشائعة التحكم في درجة الحرارة، ومراقبة درجة الحرارة المحيطة، وقياس درجة حرارة المواد.
تُستخدم المزدوجات الحرارية بشكل أساسي لقياس درجة الحرارة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية-، كما هو الحال في صناعات الفولاذ،-والمعادن غير الحديدية، والبتروكيماويات، والزجاج. تشمل التطبيقات الشائعة قياس درجة حرارة الفرن، وقياس درجة حرارة المفاعل-المرتفعة، والمعالجة الحرارية.