Arbejdsprincip og systemsammensætning af infrarøde termometre
Et infrarødt termometer består af et optisk system, en fotoelektrisk detektor, en 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 arrangement. Den infrarøde energi fokuseres på den fotoelektriske detektor og omdannes til et tilsvarende elektrisk signal. Efter at have passeret gennem forstærkeren og signalbehandlingskredsløbet, konverteres signalet til temperaturværdien af det målte mål baseret på indbyggede algoritmer og målemissionskorrektion.
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 et meget tæt forhold til dets overfladetemperatur. Derfor kan overfladetemperaturen bestemmes nøjagtigt ved at måle den infrarøde energi, der udstråles af selve objektet. Dette er det objektive grundlag for termometri for infrarød stråling.
En blackbody er en ideel radiator. Den absorberer strålingsenergi af alle bølgelængder uden refleksion eller transmission, og dens overfladeemissionsevne er lig med 1. Næsten ingen virkelige objekter i naturen er dog sorte kroppe. For at forstå og opnå de love, der styrer infrarød strålingsfordeling, skal en passende teoretisk model anvendes til forskning: den kvantiserede oscillatormodel af hulrumsstråling foreslået af Planck. Dette fører til Plancks lov om sortlegemestråling, som beskriver den spektrale strålingsexitance af et sortlegeme som en funktion af bølgelængden. Den tjener som udgangspunkt for alle teorier om infrarød stråling og er kendt som loven om sortlegemestråling. Strålingsmængden af alle virkelige objekter afhænger ikke kun af strålingsbølgelængde og objekttemperatur, men også af materialetype, fremstillingsmetode, termisk historie, overfladetilstand og miljøfaktorer. For at anvende sortlegemestrålingsloven på virkelige objekter skal der derfor indføres en proportionalkoefficient relateret til materialeegenskaber og overfladeforhold - nemlig emissivitet. Denne koefficient angiver, hvor tæt den termiske stråling fra et virkeligt objekt nærmer sig sortlegemestråling, og dens værdi ligger mellem 0 og mindre end 1. Ifølge strålingslovene kan den infrarøde strålingsegenskaber for ethvert objekt kendes, når først materialets emissivitet er opnået. De vigtigste faktorer, der påvirker emissiviteten, omfatter materialetype, overfladeruhed, fysisk-kemisk struktur og materialetykkelse.
Når måltemperaturen måles med et infrarødt strålingstermometer, måler instrumentet først den infrarøde strålingsmængde af målet inden for dets arbejdsbølgebånd og beregner derefter måltemperaturen. Et monokromatisk termometer er proportionalt med strålingsmængden inden for et bølgebånd, mens et tofarvet termometer er proportionalt med forholdet mellem strålingsmængder fra to bølgebånd.
