Arbeidsprinsipp og systemsammensetning av infrarøde termometre
Et infrarødt termometer består av et optisk system, en fotoelektrisk detektor, en signalforsterker, signalbehandlingsenhet, display og utgangsmodul. Det optiske systemet samler infrarød strålingsenergi fra målet innenfor synsfeltet. Størrelsen på synsfeltet bestemmes av de optiske komponentene til termometeret og deres arrangement. Den infrarøde energien fokuseres på den fotoelektriske detektoren og omdannes til et tilsvarende elektrisk signal. Etter å ha passert gjennom forsterkeren og signalbehandlingskretsen, konverteres signalet til temperaturverdien til det målte målet basert på innebygde algoritmer og målemissivitetskorreksjon.
I naturen sender alle objekter med en temperatur over absolutt null kontinuerlig ut infrarød strålingsenergi til det omkringliggende rommet. Størrelsen på et objekts infrarøde strålingsenergi og dets fordeling over bølgelengder har et veldig nært forhold til overflatetemperaturen. Derfor kan overflatetemperaturen bestemmes nøyaktig ved å måle den infrarøde energien som utstråles av selve objektet. Dette er det objektive grunnlaget for termometri for infrarød stråling.
En blackbody er en ideell radiator. Den absorberer strålingsenergi av alle bølgelengder uten refleksjon eller transmisjon, og dens overflateemissivitet er lik 1. Imidlertid er nesten ingen virkelige objekter i naturen svarte kropper. For å forstå og oppnå lovene som styrer distribusjon av infrarød stråling, må en passende teoretisk modell tas i bruk for forskning: den kvantiserte oscillatormodellen av hulromsstråling foreslått av Planck. Dette fører til Plancks lov om svartlegemestråling, som beskriver den spektrale utstrålingen til et svartlegeme som en funksjon av bølgelengden. Den fungerer som utgangspunktet for alle teorier om infrarød stråling og er kjent som strålingsloven for svartlegeme. Strålingsmengden til alle virkelige objekter avhenger ikke bare av strålingsbølgelengde og objekttemperatur, men også av materialtype, fremstillingsmetode, termisk historie, overflatetilstand og miljøfaktorer. For å anvende svartlegemestrålingsloven på virkelige objekter, må det derfor innføres en proporsjonal koeffisient knyttet til materialegenskaper og overflateforhold – nemlig emissivitet. Denne koeffisienten indikerer hvor nært den termiske strålingen til et reelt objekt tilnærmer seg svartlegemestråling, og verdien varierer mellom 0 og mindre enn 1. I henhold til strålingslovene kan den infrarøde strålingsegenskapene til ethvert objekt være kjent når emissiviteten til materialet er oppnådd. Hovedfaktorene som påvirker emissiviteten inkluderer materialtype, overflateruhet, fysisk-kjemisk struktur og materialtykkelse.
Når måltemperaturen måles med et infrarødt strålingstermometer, måler instrumentet først den infrarøde strålingsmengden til målet innenfor dets arbeidsbølgebånd, og beregner deretter måltemperaturen. Et monokromatisk termometer er proporsjonalt med strålingsmengden innenfor ett bølgebånd, mens et tofarget termometer er proporsjonalt med forholdet mellom strålingsmengder fra to bølgebånd.
