Принцип дії та склад системи інфрачервоного термометра
Інфрачервоний термометр складається з оптичної системи, фотоелектричного детектора, підсилювача сигналу, обробки сигналу, виведення дисплея та інших частин. Оптична система збирає цільову енергію інфрачервоного випромінювання у своєму полі зору, а розмір поля зору визначається оптичними частинами термометра та його положенням. Інфрачервона енергія фокусується на фотодетекторі і перетворюється у відповідний електричний сигнал. Сигнал проходить через підсилювач і схему обробки сигналу і перетворюється в значення температури вимірюваної цілі після корекції відповідно до алгоритму внутрішньої обробки приладу та коефіцієнта випромінювання цілі.
У природі всі об'єкти з температурою вище абсолютного нуля постійно випромінюють в навколишній простір енергію інфрачервоного випромінювання. Величина енергії інфрачервоного випромінювання об'єкта та її розподіл за довжиною хвилі дуже тісно залежать від температури його поверхні. Тому, вимірюючи інфрачервону енергію, випромінювану самим об’єктом, можна точно визначити температуру його поверхні, що є об’єктивною основою для вимірювання температури інфрачервоного випромінювання.
Чорне тіло — це ідеалізований випромінювач, який поглинає випромінювальну енергію всіх довжин хвиль, не має відображення або передачі енергії та має коефіцієнт випромінювання 1 на його поверхні. Однак реальні об'єкти в природі майже не є чорними тілами. Для уточнення та отримання закону розподілу інфрачервоного випромінювання в теоретичних дослідженнях необхідно вибрати відповідну модель. Це модель квантованого осцилятора випромінювання порожнини тіла, запропонована Планком, таким чином отримано закон випромінювання чорного тіла Планка, тобто спектральне випромінювання чорного тіла, виражене довжиною хвилі, що є відправною точкою всіх теорій інфрачервоного випромінювання, тому це називають законом випромінювання чорного тіла. Рівень випромінювання всіх фактичних об'єктів залежить не тільки від довжини хвилі випромінювання та температури об'єкта, але також від типу матеріалу, з якого складається об'єкт, методу підготовки, термічного процесу, стану поверхні та умов навколишнього середовища. Отже, щоб зробити закон випромінювання чорного тіла застосовним до всіх практичних об’єктів, необхідно ввести пропорційний коефіцієнт, пов’язаний із властивостями матеріалу та поверхневими станами, тобто коефіцієнт випромінювання. Цей коефіцієнт вказує на те, наскільки теплове випромінювання фактичного об’єкта наближається до випромінювання чорного тіла, і його значення становить від нуля до значення менше 1. Відповідно до закону випромінювання, якщо відома випромінювальна здатність матеріалу, відомі характеристики інфрачервоного випромінювання будь-якого об'єкта. Основними факторами, що 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 інфрачервоне випромінювання цілі в межах його діапазону, а потім термометр обчислює температуру вимірюваної цілі. Монохроматичний пірометр пропорційний кількості випромінювання в смузі; двоколірного пірометра пропорційна відношенню кількості випромінювання в двох діапазонах.
