Zasada działania termometrów na podczerwień
Termometr na podczerwień składa się z układu optycznego, fotodetektora, wzmacniacza sygnału, przetwarzania sygnału, wyjścia wyświetlacza i innych części. Układ optyczny zbiera energię docelowego promieniowania podczerwonego w swoim polu widzenia. Wielkość pola widzenia zależy od części optycznych termometru i ich położenia. Energia podczerwieni skupiana jest na fotodetektorze i przetwarzana na odpowiedni sygnał elektryczny. Sygnał przechodzi przez wzmacniacz i obwód przetwarzania sygnału i jest przekształcany na wartość temperatury mierzonego obiektu po korekcie zgodnie z wewnętrznym algorytmem przetwarzania urządzenia i emisyjnością obiektu.
W naturze wszystkie obiekty o temperaturze powyżej zera stale emitują energię promieniowania podczerwonego do otaczającej przestrzeni. Ilość energii promieniowania podczerwonego obiektu i jej rozkład według długości fali są ściśle powiązane z temperaturą jego powierzchni. Dlatego mierząc energię podczerwieni emitowaną przez sam obiekt, można dokładnie zmierzyć temperaturę jego powierzchni. Jest to obiektywna podstawa, na której opiera się pomiar temperatury za pomocą promieniowania podczerwonego.
Ciało doskonale czarne jest idealnym promiennikiem, który pochłania energię promieniowania o wszystkich długościach fal bez odbicia lub transmisji energii, a jego emisyjność powierzchniowa wynosi 1. Jednak prawie wszystkie rzeczywiste obiekty istniejące w przyrodzie nie są ciałami czarnymi. Aby wyjaśnić i uzyskać reguły rozkładu promieniowania podczerwonego, należy w badaniach teoretycznych wybrać odpowiedni model. Jest to skwantowany model oscylatora promieniowania jamy ciała zaproponowany przez Plancka. Wyprowadzono prawo Plancka dotyczące promieniowania ciała doskonale czarnego, czyli jasność widmową ciała doskonale czarnego wyrażoną w długości fali. Jest to punkt wyjścia wszystkich teorii promieniowania podczerwonego, dlatego nazywa się to prawem promieniowania ciała doskonale czarnego. Ilość promieniowania wszystkich rzeczywistych obiektów zależy nie tylko od długości fali promieniowania i temperatury obiektu, ale także od takich czynników, jak rodzaj materiału, sposób przygotowania, proces termiczny, stan powierzchni i warunki środowiskowe obiektu. Dlatego, aby prawo promieniowania ciała doskonale czarnego miało zastosowanie do wszystkich obiektów rzeczywistych, należy wprowadzić proporcjonalny współczynnik związany z właściwościami materiału i stanem powierzchni, czyli emisyjnością. Współczynnik ten określa, jak blisko promieniowania cieplnego rzeczywistego obiektu jest promieniowanie ciała doskonale czarnego i ma wartość od zera do wartości mniejszej niż 1. Zgodnie z prawem promieniowania, jeśli znana jest emisyjność materiału, charakterystyka promieniowania podczerwonego dowolnego obiektu można poznać. Głównymi czynnikami wpływającymi na emisyjność są: rodzaj materiału, chropowatość powierzchni, struktura fizyczna i chemiczna oraz grubość materiału.
W przypadku stosowania termometru na podczerwień do pomiaru temperatury obiektu należy najpierw zmierzyć ilość promieniowania podczerwonego obiektu w jego zakresie pasma, a następnie termometr oblicza temperaturę mierzonego obiektu. Termometr jednokolorowy jest proporcjonalny do ilości promieniowania w paśmie; dwukolorowy termometr jest proporcjonalny do stosunku ilości promieniowania w obu pasmach.
