Das Funktionsprinzip eines Temperaturüberwachungsgeräts, allgemein bekannt als Temperaturüberwachung oder Thermometer, basiert auf den Prinzipien der Wärmeausdehnung und des elektrischen Widerstands oder Thermoelementeffekten. Temperaturmonitore werden verwendet, um die Temperatur eines bestimmten Objekts oder einer bestimmten Umgebung genau zu messen und anzuzeigen.

So funktioniert das Funktionsprinzip eines Temperaturüberwachung typischerweise Funktionen:

Wärmeausdehnung (für Flüssigkeits-in-Glas-Thermometer):

Unter Wärmeausdehnung versteht man die Tendenz von Materialien, ihre Abmessungen als Reaktion auf Temperaturänderungen zu ändern. Wenn ein Material erhitzt wird, gewinnen seine Partikel kinetische Energie und bewegen sich stärker, wodurch sich das Material ausdehnt. Umgekehrt verlieren die Partikel beim Abkühlen des Materials kinetische Energie und bewegen sich weniger, was zu einer Kontraktion oder Schrumpfung führt. Bei Flüssigkeits-in-Glas-Thermometern befindet sich eine kleine Menge Flüssigkeit (normalerweise Quecksilber oder Alkohol) in einem versiegelten Glasrohr eine geeichte Skala. Wenn sich die Temperatur ändert, dehnt sich die Flüssigkeit aufgrund der thermischen Ausdehnung oder Kontraktion aus oder zieht sich zusammen. Dadurch steigt oder sinkt der Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Glasrohrs. Über die kalibrierte Skala auf dem Thermometer kann der Benutzer anhand der Position des Flüssigkeitsspiegels den entsprechenden Temperaturwert ablesen.

Elektrischer Widerstand (für Widerstandstemperaturdetektoren – RTDs):

RTDs sind Temperatursensoren aus reinen Metallen wie Platin oder Nickel, deren elektrischer Widerstand sich mit der Temperatur ändert. Wenn die Temperatur steigt, erhöht sich auch der elektrische Widerstand des Metalls im RTD auf vorhersehbare und wiederholbare Weise. Der Temperaturmonitor sendet ein kleines elektrisches Signal Strom durch den RTD und misst den Widerstand. Der Monitor wandelt diesen Widerstandswert dann in einen entsprechenden Temperaturwert um.

Thermoelementeffekt (für Thermoelemente):

Thermoelemente sind Temperatursensoren, die aus zwei unterschiedlichen Metallen bestehen, die an einem Ende miteinander verbunden sind, um eine Verbindungsstelle zu bilden. Wenn zwischen der Verbindungsstelle und dem anderen Ende (der Referenz- oder Vergleichsstelle) ein Temperaturunterschied besteht, wird eine kleine elektrische Spannung erzeugt, die als Thermospannung bezeichnet wird oder elektromotorische Kraft (EMF). Der Temperaturwächter misst diese Thermospannung und wandelt sie mithilfe einer Referenztabelle oder einer mathematischen Beziehung in einen entsprechenden Temperaturmesswert um.

Digitale Signalverarbeitung und -anzeige:

Moderne Temperaturmonitore verwenden Mikroprozessoren und digitale Signalverarbeitung, um die vom Temperatursensor (Flüssigkeits-im-Glas, RTD oder Thermoelement) empfangenen Signale genau zu verarbeiten. Die verarbeiteten Temperaturdaten werden dann auf einem digitalen Bildschirm angezeigt und geben den aktuellen Temperaturmesswert an die gewählte Einheit (Celsius, Fahrenheit usw.)