Termoelement je termoelektrična naprava, ki je sestavljena iz niza termoelementov, povezanih zaporedno. Široko se uporablja v aplikacijah za brezkontaktno merjenje temperature in sistemih za spremljanje temperature. Termopilniki zaznajo temperaturo predmeta tako, da absorbirajo infrardeče (IR) sevanje, ki oddaja s površine predmeta. Večina detektorjev naprave je opremljena s črno površino telesa za učinkovito absorbiranje IR sevanja.
Termoelementi, ki sestavljajo termoelement, so sestavljeni iz dveh trakov različnih kovin, zvarjenih na enem koncu. Vsak termoelement proizvaja napetost, ki je sorazmerna s temperaturno razliko med “vročimi” in “hladnimi” konci, kar je znano kot Seebeckov učinek. Vendar pa je skupna izhodna napetost ene od teh naprav bistveno višja kot pri termočlenu.
V detektorju termopilov so “vroči spoji” termoelementov obrnjeni proti vpadnemu IR sevanju predmeta, medtem ko so “hladni spoji” povezani s hladilnim odvodom, ki je običajno substrat iz silicijevega dioksida. Ko je detektor usmerjen proti predmetu, toplota teče od predmeta do termoelementa. Ta toplotni tok ustvarja znatno temperaturno razliko med toplimi in hladnimi spoji, kar prispeva k povečanju izhodnega električnega signala termoelementa. Za enostavno merjenje tega izhodnega signala lahko uporabite izhodni ojačevalnik brez šuma.
Pri toplotnih senzorjih, ko IR-sevanje predmeta absorbira senzor termoelementa, se posamezne napetosti termoelementov seštejejo in ustvarijo visoko izhodno napetost. Večina termoaparatov ima vgrajene termistorje. To je zato, ker je izhodni signal sorazmeren s temperaturno razliko med objektom in termoaparatom, termistor pa pomaga pri registraciji temperature.
Pojav tehnologije mikroobdelave na osnovi silicija je privedel do lahke dostopnosti stroškovno učinkovitih detektorjev termopilov. Te se pogosto uporabljajo v različnih panogah. Med drugim se uporabljajo v medicinskih aplikacijah, kot so ušesni termometri, aplikacije za zaznavanje toplote, kot so mikrovalovne pečice in sušilniki za lase, ter aplikacije za zaznavanje plinov, kot so senzorji CO2.
Plinski detektorji uporabljajo termopile za merjenje koncentracije plinov v atmosferi z IR absorpcijo. Senzorji CO2 se na primer uporabljajo v aplikacijah za ogrevanje, prezračevanje in klimatizacijo (HVAC), ki preverjajo kakovost zraka v zaprtih prostorih (IAQ), kar olajša prezračevanje s povpraševanjem (DCV). Ti detektorji plina imajo široko paleto industrijskih aplikacij, kot so odkrivanje puščanja plina, merjenje vsebnosti CO2 na odlagališčih, spremljanje vsebnosti CO2 v izdihu pacientov in aplikacije za požarni alarm.