science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe werken warmtesensoren?

Het doel van hittesensoren is om te vertellen hoe heet of koud iets is, maar dit is geen goede beschrijving voor hoe ze werken. Wat de sensoren daadwerkelijk meten, is de hoeveelheid atoomactiviteit in een object. Dit is wat we beschouwen als de temperatuur van een object.

Deeltjes en hitte

De meting die bekend staat als "absolute nul" beschrijft een toestand van materie waarin er helemaal geen beweging is in een object, zelfs niet op subatomair niveau. Het is de koudste staat van materie. Zodra een voorwerp wordt verwarmd, beginnen de deeltjes erin te bewegen. Warmtesensoren kunnen deze beweging oppikken en meten, wat kan worden vertaald in een temperatuur.

Soorten sensoren

De twee basistype hittesensoren zijn traditionele sensoren en het modernere silicium op basis van sensoren. Oudere sensoren bestaan ​​vaak uit apparaten die bekend staan ​​als thermokoppels. Een thermokoppel is gemaakt van twee metalen die aan elkaar zijn gelast. Elk gelast onderdeel wordt een knooppunt genoemd. Eén knooppunt van twee ongelijke metalen wordt dan op een referentietemperatuur geplaatst, zoals nul graden Celsius. Het andere knooppunt van metalen bevindt zich op de temperatuur die u wilt meten. Het verschil tussen de hoeveelheid deeltjes-opwinding in elk metaal zorgt ervoor dat een elektrische stroom ontstaat. U kunt vervolgens het elektrische veld meten om de temperatuur te bepalen, omdat de spanning temperatuurafhankelijk is. Dit wordt het Seebeck-effect genoemd.

Voordelen van silicium-warmtesensoren

Silicium-temperatuursensoren zijn geïntegreerde schakelingen. Oudere sensoren hebben vaak een compensatie of buffer nodig om te werken. Siliciumsensoren kunnen signalen verwerken in een eenheid die is geïntegreerd met de sensor. Elektriciteit wordt door het silicium gestuurd en de resulterende interactie tussen de elektriciteit en de deeltjes van het metaal duidt een temperatuur aan. Dit betekent dat ze over een veel breder temperatuurspectrum kunnen werken dan traditionele sensoren waarvoor een compensator nodig is, van 155 tot -55 graden Celsius.

Gebruik voor hittesensoren

Omdat deze sensoren de warmte meten die wordt uitgestraald door een object, ook wel de infraroodsignatuur genoemd, hebben ze voordelen ten opzichte van andere detectiemogelijkheden. Dit komt omdat alle objecten een hittesignaat afgeven. Dit betekent dat licht niet van het object hoeft te reflecteren om het te detecteren. Als gevolg hiervan worden infraroodsensoren gebruikt in een nachtzichtbril om u te helpen in het donker te zien.