Termoelement je termoelektrični uređaj koji se sastoji od niza termoelementa povezanih u nizu. Široko se koristi u aplikacijama za beskontaktno mjerenje temperature i sustave za praćenje temperature. Termopile detektiraju temperaturu objekta apsorbirajući infracrveno (IR) zračenje koje emitira s površine objekta. Većina detektora uređaja opremljena je crnom površinom tijela za učinkovito apsorbiranje IR zračenja.
Termoparovi koji čine termoelement sastoje se od dvije trake različitih metala zavarenih na jednom kraju. Svaki termoelement proizvodi napon koji je proporcionalan temperaturnoj razlici između “vrućeg” i “hladnog” kraja, što je poznato kao Seebeckov efekt. Međutim, ukupni izlazni napon jednog od ovih uređaja znatno je veći od napona termoelementa.
U detektoru termoelementa, “vrući spojevi” termoelementa suočeni su s upadnim IR zračenjem iz objekta, dok su “hladni spojevi” povezani s hladnjakom, koji je obično supstrat od silicijevog dioksida. Nakon što je detektor usmjeren prema objektu, toplina teče od objekta do termoelementa. Taj toplinski tok stvara značajnu temperaturnu razliku između toplih i hladnih spojeva, a to doprinosi povećanju izlaznog električnog signala termoelementa. Za jednostavno mjerenje ovog izlaznog signala može se koristiti izlazno pojačalo bez šuma.
U toplinskim senzorima, kada IR zračenje objekta apsorbira senzor termoelementa, pojedinačni naponi termoelemenata se zbrajaju kako bi se generirao visoki izlazni napon. Većina termoelementa ima ugrađene termistore. To je zato što je izlazni signal proporcionalan temperaturnoj razlici između objekta i termoelementa, a termistor pomaže u registriranju temperature.
Pojava tehnologije mikroobrade na bazi silicija dovela je do lake dostupnosti isplativih termopilnih detektora. Oni se široko koriste u nizu industrija. Između ostalog, koriste se u medicinskim aplikacijama kao što su termometri za uši, primjene s senzorima topline kao što su mikrovalne pećnice i sušila za kosu, te aplikacije za detekciju plina kao što su senzori CO2.
Plinski detektori koriste termopile za mjerenje koncentracije plinova u atmosferi IR apsorpcijom. Na primjer, CO2 senzori se koriste u aplikacijama za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju (HVAC) koji provjeravaju kvalitetu zraka u zatvorenom prostoru (IAQ), olakšavajući ventilaciju kontroliranu potražnjom (DCV). Ovi detektori plina imaju širok raspon industrijskih primjena, kao što je otkrivanje curenja plina, mjerenje sadržaja CO2 na odlagalištima, praćenje sadržaja CO2 u izdisaju pacijenata i aplikacije za dojavu požara.