Az infravörös hőmérő működési elve és rendszerösszetétele
Az infravörös hőmérő optikai rendszerből, fotoelektromos detektorból, jelerősítőből, jelfeldolgozásból, kijelzőkimenetből és egyéb részekből áll. Az optikai rendszer a cél infravörös sugárzás energiáját gyűjti a látómezőjében, a látómező méretét a hőmérő optikai részei és helyzete határozza meg. Az infravörös energiát egy fotodetektorra fókuszálják, és megfelelő elektromos jellé alakítják át. A jel áthalad az erősítőn és a jelfeldolgozó áramkörön, és a műszer belső kezelésének algoritmusa és a cél emissziós tényezője szerinti korrekció után a mért célpont hőmérsékleti értékévé alakul.
A természetben minden, az abszolút nullánál magasabb hőmérsékletű objektum folyamatosan infravörös sugárzási energiát bocsát ki a környező térbe. Egy tárgy infravörös sugárzási energiájának nagysága és hullámhossz szerinti eloszlása nagyon szoros összefüggésben van a felületi hőmérsékletével. Ezért a tárgy által kisugárzott infravörös energia mérésével pontosan meghatározható annak felületi hőmérséklete, amely az infravörös sugárzás hőmérsékletmérésének objektív alapja.
A fekete test egy idealizált sugárzó, amely minden hullámhosszú sugárzási energiát elnyel, nincs visszaverődése vagy energiaáteresztése, és a felületén az emissziós tényező 1. A természetben a tényleges tárgyak azonban szinte nem fekete testek. Az infravörös sugárzás eloszlási törvényének tisztázásához és megismeréséhez az elméleti kutatásban megfelelő modellt kell kiválasztani. Ez a Planck által javasolt testüreg-sugárzás kvantált oszcillátormodellje, így levezette a Planck-féle fekete test sugárzásának törvényét, vagyis a fekete test hullámhosszal kifejezett spektrális sugárzásának törvényét, amely minden infravörös sugárzás elmélet kiindulópontja, tehát a fekete test sugárzás törvényének nevezik. Valamennyi tényleges tárgy sugárzási mennyisége nemcsak a sugárzás hullámhosszától és a tárgy hőmérsékletétől függ, hanem az objektumot alkotó anyag típusától, az előkészítési módtól, a hőfolyamattól, a felület állapotától és a környezeti feltételektől is. Ezért ahhoz, hogy a fekete test sugárzásának törvénye minden gyakorlati tárgyra alkalmazható legyen, be kell vezetni az anyagtulajdonságokkal és a felületi állapotokkal kapcsolatos arányos együtthatót, vagyis az emissziós tényezőt. Ez az együttható azt mutatja meg, hogy az aktuális tárgy hősugárzása milyen közel áll a fekete test sugárzásához, értéke pedig nulla és 1-nél kisebb érték között van. A sugárzás törvénye szerint mindaddig, amíg az anyag emissziós tényezője ismert, bármely tárgy infravörös sugárzási jellemzői ismertek. Az emissziós tényezőt befolyásoló fő tényezők: az anyag típusa, felületi érdesség, fizikai és kémiai szerkezet, valamint az anyag vastagsága.
Ha infravörös hőmérőt használunk a céltárgy hőmérsékletének mérésére, először meg kell mérni a céltárgy infravörös sugárzását a sávtartományán belül, majd a hőmérő kiszámítja a mért célpont hőmérsékletét. A monokromatikus pirométer arányos a sávon belüli sugárzás mennyiségével; egy kétszínű pirométer a két sávban lévő sugárzás mennyiségének arányával arányos.
