Az infravörös hőmérők működési elvének alapos áttekintése
Az infravörös hőmérő optikai rendszerből, fotodetektorból, jelerősítőből, jelfeldolgozó egységből, kijelzőből és kimeneti modulból áll. Az optikai rendszer összegyűjti az infravörös sugárzási energiát a céltárgyból a látómezőjében. A látómező méretét a hőmérő optikai alkatrészei és azok elrendezése határozzák meg. Az infravörös energiát a fotodetektorra fókuszálják, és megfelelő elektromos jellé alakítják. Ez a jel áthalad az erősítőn és a jelfeldolgozó áramkörön. A beépített algoritmusokon és a cél emissziós tényezőjén alapuló kalibrálás után a rendszer a mért cél hőmérsékleti értékévé konvertálja.
A természetben minden abszolút nulla feletti hőmérsékletű objektum folyamatosan infravörös sugárzást bocsát ki a környező térbe. Egy objektum infravörös sugárzási energiájának nagysága és hullámhosszon belüli eloszlása szoros összefüggésben van a felületi hőmérséklettel. Ezért egy tárgy felületi hőmérséklete pontosan mérhető a tárgy által kisugárzott infravörös energia érzékelésével. Ez képezi az infravörös sugárzás hőmérőjének objektív alapját.
A feketetest ideális radiátor. Valamennyi hullámhosszú sugárzási energiát elnyeli visszaverődés vagy áteresztés nélkül, felületi emissziós tényezője pedig 1. A természetben azonban szinte minden valódi tárgy nem fekete test. Az infravörös sugárzás eloszlásának törvényszerűségeinek tanulmányozásához megfelelő elméleti modellt kell elfogadni. Planck javasolta a kvantált oszcillátor modellt az üreges sugárzáshoz, amely a fekete test sugárzásának Planck-törvényéhez vezetett - a fekete test spektrális sugárzásához, amelyet a hullámhossz függvényében fejeznek ki. Ez az összes infravörös sugárzás elmélet alapja, és a feketetest-sugárzás törvényeként ismert.
A valós tárgyak sugárzási mennyisége nemcsak a sugárzás hullámhosszától és a tárgy hőmérsékletétől függ, hanem az anyag típusától, a gyártási módtól, a hőtörténettől, a felület állapotától és a környezeti feltételektől is. Ezért ahhoz, hogy a feketetestek sugárzási törvényét valós objektumokra alkalmazzuk, be kell vezetni az anyagtulajdonságokkal és a felület állapotával kapcsolatos arányos együtthatót, nevezetesen az emissziós tényezőt. Ez az együttható azt mutatja meg, hogy egy valós objektum hősugárzása mennyire közelíti meg a fekete testét, 0-tól 1-nél kisebb értékig. A sugárzási törvények szerint bármely tárgy infravörös sugárzási jellemzői meghatározhatók, ha az anyag emissziós tényezője ismert. Az emissziós tényezőt befolyásoló fő tényezők közé tartozik az anyag típusa, a felületi érdesség, a fizikai és kémiai szerkezet, valamint az anyagvastagság.
A célhőmérséklet infravörös hőmérővel történő mérésekor a műszer először érzékeli a célpont infravörös sugárzási mennyiségét a spektrális sávjában, majd kiszámítja a célhőmérsékletet. Egyszínű hőmérők esetében a leolvasás arányos a sávon belüli sugárzás mennyiségével. Kétszínű hőmérők esetében a leolvasás arányos a két spektrális sáv sugárzási mennyiségeinek arányával.
