Az infravörös hőmérők működési elve és rendszerkonfigurációja
Az infravörös hőmérők optikai rendszerből, fotoelektromos detektorból, jelerősítőből, jelfeldolgozó egységből, kijelzőből és kimeneti modulból állnak. Az optikai rendszer összegyűjti a céltárgy infravörös sugárzási energiáját a látóterében. A látómező méretét a hőmérő optikai alkatrészei és azok elrendezése határozzák meg. Az infravörös energiát a fotoelektromos detektorra fókuszálják, és megfelelő elektromos jellé alakítják át. A jel áthalad az erősítőn és a jelfeldolgozó áramkörön. A műszer beépített algoritmusával végzett számítás és a cél emissziós tényezőn alapuló korrekció után a jel a mért cél hőmérsékleti értékévé alakul.
A természetben minden abszolút nulla feletti hőmérsékletű objektum folyamatosan infravörös sugárzást bocsát ki a környező térbe. Egy objektum infravörös sugárzási energiájának nagysága és hullámhossz-eloszlása szorosan összefügg a felszíni hőmérsékletével. Ezért a tárgy által kisugárzott infravörös energia mérése lehetővé teszi a felületi hőmérséklet pontos meghatározását. Ez képezi az infravörös sugárzás hőmérőjének objektív alapját.
A fekete test egy idealizált radiátor. Minden hullámhosszú sugárzási energiát elnyel, visszaverődés vagy energiaátadás nélkül, felületi emissziós tényezője pedig 1. A természetben azonban szinte egyetlen valódi tárgy sem fekete test. Az infravörös sugárzás eloszlási törvényének megértéséhez és megismeréséhez megfelelő modellt kell kiválasztani az elméleti kutatáshoz. Ez a Planck által javasolt üregsugárzás kvantált oszcillátormodellje, amelyből a fekete test sugárzásának Planck-törvénye származik, amely a fekete test spektrális sugárzási kilépését írja le a hullámhossz függvényében. Ez szolgál minden infravörös sugárzási elmélet kiindulópontjaként, és a feketetest-sugárzás törvényeként ismert.
Valamennyi valós objektum sugárzási mennyisége nemcsak a sugárzás hullámhosszától és a tárgy hőmérsékletétől függ, hanem az anyag típusától, az előkészítési módtól, a termikus folyamattól, a felület állapotától és a környezeti feltételektől is. Ezért ahhoz, hogy a feketetestek sugárzási törvényét minden valós objektumra alkalmazni lehessen, be kell vezetni az anyagtulajdonságokkal és a felületi viszonyokkal kapcsolatos arányos együtthatót, nevezetesen az emissziós tényezőt. Ez az együttható azt jelzi, hogy egy valós objektum hősugárzása mennyire közelíti meg a fekete testét, 0 és 1 között van. A sugárzási törvények szerint, ha egy anyag emissziós tényezője ismert, meghatározható infravörös sugárzási jellemzői. Az emissziót befolyásoló fő tényezők közé tartozik az anyag típusa, a felületi érdesség, a fizikai-kémiai szerkezet és az anyagvastagság.
