双金属温度传感器

固体受热会膨胀。固体样品随温度升高而膨胀的量取决于样品的尺寸、制成的材料以及温升的量。

以下公式将线性膨胀与温度变化联系起来：

其中，
l = 加热后材料的长度
l0 = 材料的原始长度
α = 线膨胀系数
ΔT = 温度变化

以下是一些常见金属的典型 α 值：

●铝 = 25 × 10 -6每摄氏度
●铜 = 16.6 × 10 -6每摄氏度
●铁 = 12 × 10 -6每摄氏度
●锡 = 20 × 10 -6每摄氏度
●钛 = 8.5 × 10 -6每摄氏度
如您所见，α 的值非常小。这意味着适度温度变化的膨胀（或收缩）量几乎太小而无法看到，除非样本量 (l0) 很大。

我们可以很容易地看到热膨胀对桥梁等结构的影响，在这些结构中，必须在设计中加入膨胀节，以防止因环境温度变化而导致的严重问题。

然而，对于手那么大的样本来说，从寒冷的一天到温暖的一天，长度的变化将是微观的。

放大由热膨胀引起的运动的一种方法是将两条不同的金属（例如铜和铁）粘合在一起。如果我们取两条同样大小的铜条和铁条，将它们并排放置，然后将它们加热到更高的温度，我们会看到铜条比铁条略长：

如果我们将这两条金属条粘合在一起，这种差异增长将导致弯曲运动大大超过线性膨胀。这种装置称为双金属条：

这种弯曲运动足以驱动指针机构、激活机电开关或执行任何数量的其他机械任务，使其成为非常简单且有用的主要温度传感元件。

图 : 温度计的双金属线圈对打火机的热量起反应，通过展开，然后在取下打火机时重新卷起。

较旧的家用恒温器通常使用此原理来指示室温并启动电气开关以控制室温。电热水器单元仍然使用这种类型的设备（通常采用凸双金属盘的形式）来感应超温情况，如果水温超过预设限制，则自动关闭加热器电源。

双金属带温度计
如果双金属条被扭曲了很长的长度，它会在加热时趋于解开。这种扭转运动可用于直接驱动温度计的指针。这是下图所示温度计的工作原理：