Принцип дії інфрачервоних термометрів
Інфрачервоний термометр складається з оптичної системи, фотодетектора, підсилювача сигналу, обробки сигналу, виводу дисплея та інших частин. Оптична система збирає цільову енергію інфрачервоного випромінювання в межах свого поля зору. Розмір поля зору визначається оптичними частинами термометра та їх положенням. Інфрачервона енергія фокусується на фотодетекторі і перетворюється у відповідний електричний сигнал. Сигнал проходить через підсилювач і схему обробки сигналу та перетворюється на значення температури вимірюваної цілі після корекції відповідно до внутрішнього алгоритму обробки приладу та випромінювальної здатності цілі.
У природі всі об'єкти з температурою вище нуля постійно випромінюють в навколишній простір енергію інфрачервоного випромінювання. Кількість енергії інфрачервоного випромінювання об'єкта та його розподіл за довжиною хвилі тісно пов'язані з температурою його поверхні. Тому, вимірюючи інфрачервону енергію, яку випромінює сам об’єкт, можна точно виміряти температуру його поверхні. Це об'єктивна основа, на якій базується вимірювання температури інфрачервоного випромінювання.
Чорне тіло є ідеальним випромінювачем, який поглинає променисту енергію всіх довжин хвиль без відбиття або пропускання енергії, а його поверхнева випромінювальна здатність дорівнює 1. Однак майже всі реальні об’єкти, що існують у природі, не є чорними тілами. Для уточнення та отримання закономірностей розподілу інфрачервоного випромінювання в теоретичних дослідженнях необхідно вибрати відповідну модель. Це квантована осциляторна модель випромінювання порожнини тіла, запропонована Планком. Було виведено закон Планка про випромінювання чорного тіла, тобто спектральне випромінювання чорного тіла, виражене в довжині хвилі. Це відправна точка всіх теорій інфрачервоного випромінювання, тому її називають законом випромінювання чорного тіла. Рівень випромінювання всіх фактичних об’єктів залежить не лише від довжини хвилі випромінювання та температури об’єкта, а й від таких факторів, як тип матеріалу, метод підготовки, термічний процес, стан поверхні та умови навколишнього середовища об’єкта. Отже, щоб зробити закон випромінювання чорного тіла застосовним до всіх реальних об’єктів, необхідно ввести пропорційний коефіцієнт, пов’язаний із властивостями матеріалу та станом поверхні, тобто коефіцієнт випромінювання. Цей коефіцієнт показує, наскільки теплове випромінювання фактичного об’єкта наближене до випромінювання чорного тіла та має значення від нуля до значення менше 1. Відповідно до закону випромінювання, поки відома випромінювальна здатність матеріалу, характеристики інфрачервоного випромінювання будь-якого об'єкта можна пізнати. Основними факторами, які впливають на випромінювальну здатність, є: тип матеріалу, шорсткість поверхні, фізична та хімічна структура та товщина матеріалу.
При використанні термометра з інфрачервоним випромінюванням для вимірювання температури цілі спочатку необхідно виміряти кількість інфрачервоного випромінювання цілі в межах його діапазону, а потім термометр обчислює температуру вимірюваної цілі. Одноколірний термометр пропорційний кількості радіації в смузі; двоколірного термометра пропорційна відношенню кількості випромінювання в двох смугах.
