A fémtágulás elve alapján tervezett érzékelők
A fémek kitágulnak a környezeti hőmérséklet változásaira, és az érzékelők ezt a reakciót különböző módokon jelekké alakíthatják.
Bimetall szalag érzékelők: A bimetál szalagok két fémből állnak, amelyek különböző tágulási együtthatókkal vannak összekapcsolva. A hőmérséklet változásával az A anyag jobban kitágul, mint a másik fém, aminek következtében a szalag meghajlik. Ennek a hajlításnak a görbülete átalakítható kimeneti jellé.
Bimetall rúd- és csőérzékelők: A hőmérséklet növekedésével a fémcső (A anyag) hossza növekszik, míg a nem -táguló acélrúd (B fém) hossza nem. A fémcsőnek ez a helyzetváltozás miatti lineáris tágulása átvihető. Ezzel szemben ez a lineáris tágulás átalakítható kimeneti jellé.
Folyadékok és gázok alakváltozási görbéi alapján tervezett érzékelők: A folyadékok és gázok a hőmérséklet függvényében térfogatváltozásokon is átmennek.
Különféle struktúrák ezt a tágulási változást helyzetváltoztatássá alakíthatják, így helyzetváltoztatási kimenetet generálnak (potenciométerek, érzékelési torzítás, terelőelemek stb.).
Ellenállás érzékelés: A fém ellenállása a hőmérséklettel változik.
Különböző fémek esetén az ellenállás változása a hőmérséklet minden Celsius-fokkal változik, és ez az ellenállásérték közvetlenül használható kimenőjelként.
Kétféle ellenállásváltozás létezik:
Pozitív hőmérsékleti együttható: Hőmérséklet növekedés=Ellenállás növekedés
Hőmérséklet csökkenés=Ellenállás csökkenés
Negatív hőmérsékleti együttható: Hőmérséklet növekedés=Ellenállás csökkenés
Hőmérséklet csökkenés=Ellenállás növekedés
Hőelem érzékelés
A hőelem két különböző anyagú fémhuzalból áll, amelyek a végeiknél össze vannak hegesztve. A fűtetlen terület környezeti hőmérsékletének mérésével a fűtött pont hőmérséklete pontosan meghatározható. Mivel ehhez két különböző anyagú vezető szükséges, hőelemnek nevezik. A különböző anyagokból készült hőelemeket különböző hőmérsékleti tartományokban használják, és az érzékenységük is eltérő. A hőelem érzékenysége a kimeneti potenciálkülönbség változását jelenti, ha a fűtött pont hőmérséklete 1 fokkal változik. A legtöbb fémből készült hőelemnél ez az érték körülbelül 5 és 40 mikrovolt/fok között van.
Mivel a hőelemes hőmérséklet-érzékelő érzékenysége független az anyag vastagságától, a hőmérséklet-érzékelők nagyon vékony anyagok felhasználásával is készíthetők. Mivel a hőelemek gyártásához használt fémanyagok kiváló alakíthatósággal rendelkeznek, ezek az apró hőmérséklet-érzékelő elemek rendkívül nagy reakciósebességgel rendelkeznek, és képesek mérni a gyorsan változó folyamatokat.