Zasada działania i budowa układu termometru na podczerwień
Termometr na podczerwień składa się z układu optycznego, detektora fotoelektrycznego, wzmacniacza sygnału, przetwarzania sygnału, wyjścia wyświetlacza i innych części. Układ optyczny gromadzi docelową energię promieniowania podczerwonego w swoim polu widzenia, a rozmiar pola widzenia jest określany przez części optyczne termometru i jego położenie. Energia podczerwieni jest skupiana na fotodetektorze i przetwarzana na odpowiedni sygnał elektryczny. Sygnał przechodzi przez obwód wzmacniacza i przetwarzania sygnału i jest konwertowany na wartość temperatury mierzonego celu po skorygowaniu zgodnie z algorytmem wewnętrznej obróbki instrumentu i emisyjności celu.
W naturze wszystkie obiekty o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego nieustannie emitują energię promieniowania podczerwonego do otaczającej przestrzeni. Wielkość energii promieniowania podczerwonego obiektu i jej rozkład w zależności od długości fali ma bardzo ścisły związek z temperaturą jego powierzchni. Dlatego mierząc energię podczerwieni wypromieniowaną przez sam obiekt, można dokładnie określić temperaturę jego powierzchni, co jest obiektywną podstawą do pomiaru temperatury promieniowania podczerwonego.
Ciało doskonale czarne to wyidealizowany promiennik, który pochłania energię promieniowania o wszystkich długościach fal, nie odbija ani nie przepuszcza energii i ma emisyjność na swojej powierzchni równą 1. Jednak rzeczywiste obiekty w przyrodzie prawie nie są ciałami doskonale czarnymi. W celu wyjaśnienia i uzyskania prawa rozkładu promieniowania podczerwonego należy w badaniach teoretycznych dobrać odpowiedni model. Jest to skwantowany model oscylatora promieniowania jamy ciała zaproponowany przez Plancka, stąd wyprowadzone prawo promieniowania ciała doskonale czarnego Plancka, to znaczy widmowa promieniowanie ciała doskonale czarnego wyrażona długością fali, która jest punktem wyjścia dla wszystkich teorii promieniowania podczerwonego, więc jest zwane prawem promieniowania ciała doskonale czarnego. Ilość promieniowania wszystkich rzeczywistych obiektów zależy nie tylko od długości fali promieniowania i temperatury obiektu, ale także od rodzaju materiału, z którego obiekt jest wykonany, metody przygotowania, procesu termicznego, stanu powierzchni i warunków środowiskowych. Dlatego, aby prawo promieniowania ciała doskonale czarnego miało zastosowanie do wszystkich przedmiotów praktycznych, należy wprowadzić proporcjonalny współczynnik związany z właściwościami materiału i stanami powierzchni, czyli emisyjnością. Współczynnik ten wskazuje, jak blisko promieniowania cieplnego rzeczywistego obiektu znajduje się promieniowanie ciała doskonale czarnego, a jego wartość mieści się w przedziale od zera do wartości mniejszej niż 1. Zgodnie z prawem promieniowania, dopóki znana jest emisyjność materiału, znana jest charakterystyka promieniowania podczerwonego dowolnego obiektu. Głównymi czynnikami wpływającymi na emisyjność są: rodzaj materiału, chropowatość powierzchni, struktura fizyczna i chemiczna oraz grubość materiału.
Używając termometru na podczerwień do pomiaru temperatury celu, należy najpierw zmierzyć promieniowanie podczerwone celu w jego paśmie, a następnie temperatura mierzonego celu jest obliczana przez termometr. Pirometr monochromatyczny jest proporcjonalny do ilości promieniowania w paśmie; dwukolorowy pirometr jest proporcjonalny do stosunku ilości promieniowania w dwóch pasmach.
