كيف تعمل مجسات الحرارة؟

الغرض من أجهزة استشعار الحرارة هو معرفة مدى سخونة أو برودة شيء ما ، ولكن هذا ليس وصفًا جيدًا لكيفية عملها. ما تقيسه المستشعرات في الواقع هو مقدار النشاط الذري داخل الجسم. هذا ما نعتقد أنه درجة حرارة الجسم.

يصف القياس المعروف باسم "الصفر المطلق" حالة من المادة حيث لا توجد حركة على الإطلاق داخل الجسم ، حتى على المستوى دون الذري. إنها أبرد حالة للمادة. بمجرد تسخين الجسم ، تبدأ الجزيئات الموجودة بداخله في التحرك. يمكن لأجهزة استشعار الحرارة التقاط هذه الحركة وقياسها ، والتي يمكن ترجمتها إلى درجة حرارة.

النوعان الأساسيان من مستشعرات الحرارة هما المستشعرات التقليدية والمستشعرات الأكثر حداثة القائمة على السيليكون. غالبًا ما تتكون المستشعرات القديمة من أجهزة تُعرف بالمزدوجات الحرارية. تتكون المزدوجة الحرارية من معدنين ملحومين معًا. كل جزء ملحوم يسمى تقاطع. ثم يتم وضع تقاطع واحد من معدنين مختلفين عند درجة حرارة مرجعية ، مثل صفر درجة مئوية. سيكون التقاطع الآخر للمعادن عند درجة الحرارة التي تريد قياسها. يؤدي الاختلاف بين مقدار إثارة الجسيمات في كل معدن إلى ظهور تيار كهربائي. يمكنك بعد ذلك قياس المجال الكهربائي لتحديد درجة الحرارة لأن الجهد يعتمد على درجة الحرارة. وهذا ما يسمى تأثير سيبيك.

مستشعرات درجة حرارة السيليكون عبارة عن دوائر متكاملة. غالبًا ما تتطلب المستشعرات القديمة تعويضًا أو مخزنًا مؤقتًا من أجل العمل. يمكن لأجهزة استشعار السيليكون معالجة الإشارات في وحدة مدمجة مع المستشعر. يتم إرسال الكهرباء عبر السيليكون ويشير التفاعل الناتج بين الكهرباء وجزيئات المعدن إلى درجة حرارة. هذا يعني أنها يمكن أن تعمل على نطاق درجة حرارة أوسع بكثير من المستشعرات التقليدية التي تتطلب معوضًا ، تتراوح من 155 إلى -55 درجة مئوية.

نظرًا لأن هذه المستشعرات تقيس الحرارة المنبعثة من جسم ما ، والمعروفة أيضًا باسم توقيع الأشعة تحت الحمراء الخاص به ، فإنها تتمتع بمزايا على وسائل الكشف الأخرى. هذا لأن جميع الكائنات تعطي توقيعًا حراريًا. هذا يعني أن الضوء لا يجب أن ينعكس عن الكائن حتى تكتشفه. ونتيجة لذلك ، تُستخدم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء في نظارات الرؤية الليلية لمساعدتك على الرؤية في الظلام.