جنبا إلى جنب مع التطور السريع للتكنولوجيا ، جسم الإنسان مستشعر درجة حرارة NTC أصبحت تدريجيا عنصرا حاسما في مختلف القطاعات ، بما في ذلك الصحة الطبية والسلامة العامة والمنازل الذكية. لا يمكن أن يؤثر القياس غير الدقيق لدرجة حرارة الإنسان على التشخيصات الطبية فحسب ، بل يشكل أيضا مخاطر خطيرة على السلامة العامة.
مجسات درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
تقيس مستشعرات درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء درجة الحرارة من خلال استخدام طاقة الأشعة تحت الحمراء التي تشعها الأجسام. تتوافق درجات حرارة السطح المختلفة للأجسام مع شدة متفاوتة من الأشعة تحت الحمراء. تستقبل هذه المستشعرات إشارات الأشعة تحت الحمراء هذه وتعالجها لحساب درجة حرارة الجسم. تتميز مستشعرات الأشعة تحت الحمراء بقياس درجة حرارة عدم الاتصال ، وتتفوق في المواقف التي يكون فيها الاتصال غير مريح أو تكون قراءات درجة الحرارة السريعة مطلوبة. ومع ذلك ، قد يواجهون بعض الأخطاء بسبب العوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة وانبعاث السطح. تستخدم على نطاق واسع في المجال الطبي لقياس درجة حرارة الجسم ، ومراقبة التغيرات في درجات الحرارة الجراحية ، إلخ. كما وجدوا تطبيقات في المنازل الذكية لمراقبة درجة الحرارة الداخلية وفي إدارة السلامة لأجهزة إنذار الحريق.
مجسات الثرمستور
تقيس مستشعرات الثرمستور درجة الحرارة عن طريق اكتشاف التغيرات في قيم المقاومة. تشمل الأنواع الشائعة معامل درجة الحرارة السلبية (NTC) والثرمستورات ذات معامل درجة الحرارة الإيجابية (PTC). تنخفض مقاومة الثرمستورات NTC مع ارتفاع درجة الحرارة ، بينما تتصرف الثرمستورات PTC بشكل معاكس. توفر مستشعرات الثرمستور حساسية عالية وأوقات استجابة سريعة ، مما يجعلها مناسبة للمواقف التي تتطلب قياسات سريعة ودقيقة لدرجة الحرارة. ومع ذلك ، قد تتأثر قياساتها في البيئات عالية الرطوبة أو حيث يوجد تداخل كهرومغناطيسي قوي بسبب ضعف قدرتها على مقاومة التداخل. يتم تطبيقها على نطاق واسع في مراقبة درجة حرارة المعدات الإلكترونية ، والأجهزة المنزلية مثل مكيفات الهواء والثلاجات ، والأجهزة الطبية لمراقبة درجة حرارة الجسم ، وخاصة في وحدات الطوارئ والعناية المركزة.
مجسات حرارية
تستخدم مستشعرات Thermopile التأثير الكهروحراري لقياس درجة الحرارة. تتكون من عدة مزدوجات حرارية متصلة في سلسلة ، فإنها تولد إمكانات كهروحرارية عند تعرضها لاختلاف في درجة الحرارة في أحد طرفي عنصر الاستشعار ، مما يسمح بحساب درجة الحرارة. إنهم يتفوقون في الحساسية والدقة العالية ، حتى أنهم يكتشفون التغيرات الدقيقة في درجات الحرارة. ومع ذلك ، فإن وقت استجابتها البطيء نسبيا والتكلفة المرتفعة يحد من استخدامها في التطبيقات منخفضة التكلفة وسريعة الاستجابة. تستخدم مستشعرات Thermopile بشكل شائع في مجالات قياس درجة الحرارة عالية الدقة مثل الأبحاث المختبرية والتحكم الدقيق في درجة حرارة خط الإنتاج. كما أنها تجد تطبيقات في الأجهزة الطبية ، مثل موازين الحرارة عالية الدقة ومقاييس حرارة الأذن بالأشعة تحت الحمراء.
مجسات درجة حرارة الألياف البصرية
الالياف مجسات درجة الحرارة تحديد درجة الحرارة عن طريق قياس التغيرات في الضوء المنعكس داخل الألياف الضوئية ، والاستفادة من خصائصها الحساسة لدرجة الحرارة. يعتمد مبدأ عملهم على تشتت بريلوين أو تأثيرات تشتت رامان. تتميز هذه المستشعرات بدقة عالية ومقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي ومقاومة للتآكل ، مما يجعلها مناسبة للبيئات القاسية. ومع ذلك ، فإن عملية التصنيع المعقدة والتكلفة العالية تقيد استخدامها للتطبيقات المتطورة. يتم استخدامها على نطاق واسع في محطات الطاقة النووية وصناعة البتروكيماويات واستكشاف الفضاء.
مستشعرات درجة حرارة الدائرة المتكاملة
مستشعرات درجة حرارة الدوائر المتكاملة (IC) دمج قياس درجة الحرارة ومعالجة الإشارات ودوائر الإخراج في شريحة واحدة ، والاستفادة من الخصائص الكهربائية المعتمدة على درجة الحرارة لمواد أشباه الموصلات. إنها صغيرة ومنخفضة الطاقة ويمكن دمجها بسهولة في الأجهزة الإلكترونية المختلفة. ومع ذلك ، فإن نطاق درجة حرارتها ودقتها محدودة ، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مراقبة درجة الحرارة متوسطة إلى منخفضة الدقة. تستخدم مستشعرات درجة حرارة IC على نطاق واسع في الإلكترونيات الاستهلاكية ، وإلكترونيات السيارات ، والأجهزة الذكية القابلة للارتداء ، وأجهزة المراقبة الصحية الطبية المحمولة والأدوات الطبية القابلة للزرع.
مستشعرات درجة حرارة MEMS
MEMS (الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة) مجسات درجة الحرارة دمج الوظائف الميكانيكية والإلكترونية ومعالجة الإشارات في شريحة صغيرة ، والاستفادة من الخصائص المعتمدة على درجة الحرارة للتأثيرات الكهروحرارية أو الثرمستورات أو الهياكل المجهرية الأخرى لقياس درجة الحرارة. إنها توفر التصغير ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وسهولة الإنتاج الضخم ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات المحمولة والمدمجة. ومع ذلك ، فإن عملية التصنيع الخاصة بهم معقدة ، ودقتها ونطاق درجة حرارتها محدود نسبيا. تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة والمنازل الذكية وأنظمة الأتمتة الصناعية. في الطب ، يمكن العثور على مستشعرات درجة حرارة MEMS في الكشف الفوري عن درجة حرارة الجسم وأجهزة مراقبة الصحة القابلة للارتداء.
