Et dybdegående kig på driftsprincippet for infrarøde termometre
Et infrarødt termometer består af et optisk system, fotodetektor, signalforstærker, signalbehandlingsenhed, display og udgangsmodul. Det optiske system opsamler infrarød strålingsenergi fra målet inden for dets synsfelt. Størrelsen af synsfeltet bestemmes af termometerets optiske komponenter og deres placering. Den infrarøde energi fokuseres på fotodetektoren og omdannes til et tilsvarende elektrisk signal. Dette signal passerer gennem forstærkeren og signalbehandlingskredsløbet. Efter kalibrering baseret på indbyggede algoritmer og målemissivitet konverteres den til temperaturværdien af det målte mål.
I naturen udsender alle objekter med en temperatur over det absolutte nulpunkt kontinuerligt infrarød strålingsenergi til det omgivende rum. Størrelsen af et objekts infrarøde strålingsenergi og dets fordeling over bølgelængder har en tæt sammenhæng med dets overfladetemperatur. Derfor kan overfladetemperaturen på et objekt måles nøjagtigt ved at detektere den infrarøde energi, som udstråles af selve objektet. Dette danner det objektive grundlag for infrarød strålingstermometri.
En blackbody er en ideel radiator. Den absorberer strålingsenergi af alle bølgelængder uden refleksion eller transmission, og dens overfladeemissionsevne er lig med 1. Næsten alle virkelige objekter i naturen er imidlertid ikke sorte kroppe. For at studere lovene for infrarød strålingsfordeling skal en passende teoretisk model vedtages. Planck foreslog den kvantiserede oscillatormodel for hulrumsstråling, som førte til Plancks lov om sortlegemestråling – den spektrale udstråling af et sortlegeme udtrykt som en funktion af bølgelængden. Dette er grundlaget for alle teorier om infrarød stråling og er kendt som loven om sortlegemestråling.
Strålingsmængden af virkelige objekter afhænger ikke kun af strålingsbølgelængde og objekttemperatur, men også af materialetype, fremstillingsmetode, termisk historie, overfladetilstand og omgivende forhold. Derfor skal der indføres en proportionalkoefficient relateret til materialeegenskaber og overfladetilstand for at anvende sortlegemestrålingsloven på virkelige objekter, nemlig emissivitet. Denne koefficient angiver, hvor tæt den termiske stråling af en virkelig genstand nærmer sig den af et sort legeme, der spænder fra 0 til mindre end 1. Ifølge strålingslovene kan den infrarøde strålingsegenskaber for ethvert objekt bestemmes, når først materialets emissivitet er kendt. De vigtigste faktorer, der påvirker emissiviteten, omfatter materialetype, overfladeruhed, fysisk og kemisk struktur og materialetykkelse.
Når måltemperaturen måles med et infrarødt strålingstermometer, detekterer instrumentet først den infrarøde strålingsmængde af målet inden for dets spektralbånd og beregner derefter måltemperaturen. For enkeltfarvede termometre er aflæsningen proportional med strålingsmængden inden for båndet. For tofarvede termometre er aflæsningen proportional med forholdet mellem strålingsmængder fra to spektralbånd.
