سنسور دمای صوت گرمایی (Thermoacoustic Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور دمای صوت گرمایی (Thermoacoustic Sensor) :
سنسورهای صوت گرمایی بر اساس پدیده ای کار می کنند که در آن امواج صوتی در اثر گرما تولید می شود (اثر صوت گرمایی) یا بالعکس، گرما توسط امواج صوتی تولید می شود. این پدیده نتیجه اندرکنش بین لایه های سیال در مجاورت یک سطح جامد تحت گرادیان دمایی است. در یک لوله با گرادیان دمایی زیاد، ممکن است نوسانات خودبه خودی صوتی ایجاد شود (موتور صوت گرمایی).
برای اندازه گیری دما، می توان از یک سلول صوت گرمایی استفاده کرد که در آن یک موج صوتی ایستاده یا متحرک به یک محیط گازی اعمال می شود و پاسخ حرارتی (تولید یا جذب گرما) اندازه گیری می شود. یا برعکس، با اعمال گرما، شدت و فرکانس امواج صوتی تولید شده با دما مرتبط است. رابطه پیچیده است و به خواص ترمودینامیکی گاز و دیواره ها بستگی دارد.
یکی از کاربردها، طیف سنجی صوت گرمایی است که در آن با تابش نور مدوله شده به نمونه، گرمایش موضعی و در نتیجه تولید امواج صوتی رخ می دهد. شدت صوت در فرکانس مدولاسیون متناسب با ضریب جذب نمونه است. با تغییر فرکانس می توان به اطلاعات لایه های مختلف نمونه دست یافت (پروفیل عمقی دما).
مزیت این روش، امکان اندازه گیری غیرتماسی و بدون نیاز به آماده سازی نمونه است. برای مطالعه مواد، فیلم های نازک، و حتی اندازه گیری دما در محیط های خشن (مانند راکتورهای هسته ای) پیشنهاد شده است. معادله حاکم بر انتشار گرما و تولید صوت از ترکیب معادله گرما و معادله موج به دست می آید:
\[ \nabla^2 p - \frac{1}{c^2} \frac{\partial^2 p}{\partial t^2} = -\frac{\beta}{C_p} \frac{\partial H}{\partial t} \]که در آن
\[ p \]فشار صوت،
\[ c \]سرعت صوت،
\[ \beta \]ضریب انبساط حجمی،
\[ C_p \]ظرفیت گرمایی در فشار ثابت و
\[ H \]تابع گرمایش است. این فناوری هنوز بیشتر در مرحله تحقیقاتی است و کاربردهای تجاری محدودی دارد، اما پتانسیل بالایی برای حسگرهای دمایی جدید و دقیق در آینده دارد.
