Az infravörös hőmérők működési elve és rendszerösszetétele
Az infravörös hőmérő optikai rendszerből, fotoelektromos detektorból, 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 fotoelektromos detektorra fókuszálják, és megfelelő elektromos jellé alakítják át. Miután áthaladt az erősítőn és a jelfeldolgozó áramkörön, a jel a beépített algoritmusok és a cél emissziós korrekciója alapján a mért cél hőmérsékleti értékévé alakul.
A természetben minden abszolút nulla feletti hőmérsékletű objektum folyamatosan infravörös sugárzási energiát bocsát ki a környező térbe. Egy objektum infravörös sugárzási energiájának nagysága és hullámhosszon való eloszlása nagyon szoros összefüggésben van a felületi hőmérséklettel. Ezért a felületi hőmérséklet pontosan meghatározható a tárgy által kisugárzott infravörös energia mérésével. Ez az infravörös sugárzás hőmérőjének objektív alapja.
A feketetest ideális radiátor. Valamennyi hullámhosszú sugárzási energiát elnyeli visszaverődés vagy átvitel nélkül, felületi emissziós tényezője pedig 1. A természetben azonban szinte egyetlen valódi tárgy sem fekete test. Az infravörös sugárzás eloszlását szabályozó törvényszerűségek megértéséhez és megismeréséhez egy megfelelő elméleti modellt kell alkalmazni a kutatáshoz: a Planck által javasolt üregsugárzás kvantált oszcillátor modelljét. Ez elvezet a feketetestek sugárzásának Planck-törvényéhez, amely a fekete test spektrális sugárzási kilépését írja le a hullámhossz függvényében. Ez szolgál minden infravörös sugárzási elmélet kiindulópontjaként, és a feketetest sugárzási törvényeként ismert. Valamennyi valós tárgy 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 tényezőktől is. Ezért ahhoz, hogy a feketetest sugárzási törvényét valós objektumokra alkalmazzuk, 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 feketetest sugárzását, és értéke 0 és 1 között van. A sugárzási törvények szerint bármely tárgy infravörös sugárzási jellemzői megismerhetők, ha az anyag emissziós tényezőjét megkapjuk. Az emissziós tényezőt befolyásoló fő tényezők közé tartozik az anyag típusa, a felületi érdesség, a fizikai-kémiai szerkezet és az anyagvastagság.
A célhőmérséklet infravörös hőmérővel történő mérésekor a műszer először megméri a céltárgy infravörös sugárzási mennyiségét a munkahullámsávjában, majd kiszámítja a célhőmérsékletet. A monokromatikus hőmérő az egy hullámsávon belüli sugárzási mennyiséggel, míg a kétszínű hőmérő a két hullámsáv sugárzási mennyiségeinek arányával arányos.
