เซ็นเซอร์ได้รับการออกแบบตามหลักการขยายตัวของโลหะ
โลหะจะขยายตัวเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบ และเซ็นเซอร์สามารถแปลงการตอบสนองนี้เป็นสัญญาณได้หลายวิธี
เซ็นเซอร์แถบ Bimetallic: แถบ Bimetallic ประกอบด้วยโลหะสองชนิดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่างกันเชื่อมติดกัน เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง วัสดุ A จะขยายตัวมากกว่าโลหะชนิดอื่น ส่งผลให้แถบโค้งงอ ความโค้งของส่วนโค้งนี้สามารถแปลงเป็นสัญญาณเอาท์พุตได้
เซ็นเซอร์แท่งและท่อโลหะคู่: เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความยาวของท่อโลหะ (วัสดุ A) จะเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความยาวของแท่งเหล็กที่ไม่ขยาย- (โลหะ B) จะไม่เพิ่มขึ้น การขยายตัวเชิงเส้นของท่อโลหะเนื่องจากการเปลี่ยนตำแหน่งสามารถส่งผ่านได้ ในทางกลับกัน การขยายตัวเชิงเส้นนี้สามารถแปลงเป็นสัญญาณเอาท์พุตได้
เซ็นเซอร์ได้รับการออกแบบตามเส้นโค้งการเปลี่ยนรูปของของเหลวและก๊าซ: ของเหลวและก๊าซยังได้รับการเปลี่ยนแปลงปริมาตรตามอุณหภูมิด้วย
โครงสร้างต่างๆ สามารถแปลงการเปลี่ยนแปลงส่วนขยายนี้เป็นการเปลี่ยนตำแหน่งได้ ดังนั้นจึงสร้างเอาต์พุตการเปลี่ยนตำแหน่ง (โพเทนชิโอมิเตอร์ อคติการตรวจจับ แผ่นกั้น ฯลฯ)
การตรวจจับความต้านทาน: ความต้านทานของโลหะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ
สำหรับโลหะชนิดต่างๆ การเปลี่ยนแปลงความต้านทานจะแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแต่ละองศาเซลเซียส และค่าความต้านทานนี้สามารถใช้เป็นสัญญาณเอาต์พุตได้โดยตรง
การเปลี่ยนแปลงความต้านทานมีสองประเภท:
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวก: อุณหภูมิเพิ่มขึ้น=ความต้านทานเพิ่มขึ้น
อุณหภูมิลดลง=ความต้านทานลดลง
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ: อุณหภูมิเพิ่มขึ้น=ความต้านทานลดลง
อุณหภูมิลดลง=ความต้านทานเพิ่มขึ้น
การตรวจจับเทอร์โมคัปเปิล
เทอร์โมคัปเปิลประกอบด้วยลวดโลหะสองเส้นที่ทำจากวัสดุต่างกันซึ่งเชื่อมเข้าด้วยกันที่ปลาย ด้วยการวัดอุณหภูมิโดยรอบของพื้นที่ไม่ได้รับความร้อน ทำให้สามารถกำหนดอุณหภูมิของจุดที่ให้ความร้อนได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากต้องใช้ตัวนำไฟฟ้าสองตัวที่ทำจากวัสดุต่างกัน จึงเรียกว่าเทอร์โมคัปเปิล เทอร์โมคัปเปิลที่ทำจากวัสดุต่างกันจะใช้ในช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกัน และความไวของเทอร์โมคัปเปิลก็แตกต่างกันไปด้วย ความไวของเทอร์โมคัปเปิลหมายถึงการเปลี่ยนแปลงในความต่างศักย์เอาต์พุตเมื่ออุณหภูมิของจุดให้ความร้อนเปลี่ยนแปลง 1 องศา สำหรับเทอร์โมคัปเปิลส่วนใหญ่ที่รองรับด้วยวัสดุโลหะ ค่านี้จะอยู่ที่ประมาณระหว่าง 5 ถึง 40 ไมโครโวลต์/องศา
เนื่องจากความไวของเซนเซอร์วัดอุณหภูมิเทอร์โมคัปเปิลไม่ขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ เซนเซอร์วัดอุณหภูมิจึงสามารถทำได้โดยใช้วัสดุที่บางมาก เนื่องจากวัสดุโลหะที่ใช้ทำเทอร์โมคัปเปิลมีความเหนียวดีเยี่ยม องค์ประกอบตรวจจับอุณหภูมิขนาดเล็กเหล่านี้จึงมีความเร็วตอบสนองที่สูงมาก และสามารถวัดกระบวนการที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วได้