Kort beskrivning av arbetsprincipen för infraröda termometrar
En infraröd termometer består av ett optiskt system, fotodetektor, signalförstärkare, signalbehandlingskrets, display och utgångsenhet. Det optiska systemet samlar in infraröd strålningsenergi från målet inom sitt synfält. Storleken på synfältet bestäms av termometerns optiska komponenter och deras layout. Den infraröda energin fokuseras på fotodetektorn och omvandlas till en motsvarande elektrisk signal. Efter att ha passerat genom förstärkaren och signalbehandlingskretsen omvandlas signalen till temperaturvärdet för det uppmätta målet, kalibrerat av den inbyggda algoritmen och målemissiviteten.
I naturen sänder alla föremål med en temperatur över absolut noll kontinuerligt ut infraröd strålningsenergi till det omgivande rummet. Storleken på ett objekts infraröda strålningsenergi och dess våglängdsfördelning har ett nära samband med dess yttemperatur. Därför kan yttemperaturen på ett föremål mätas noggrant genom att detektera den infraröda energin som utstrålas av själva föremålet. Detta utgör den objektiva grunden för termometrin för infraröd strålning.
En blackbody är en idealisk radiator. Den absorberar strålningsenergi av alla våglängder utan reflektion eller transmission, och dess ytemissionsförmåga är lika med 1. Men nästan alla verkliga objekt i naturen är inte svartkroppar. För att studera lagarna för distribution av infraröd strålning måste en lämplig teoretisk modell antas. Planck föreslog den kvantiserade oscillatormodellen för kavitetsstrålning, som härledde Plancks lag för svartkroppsstrålning, nämligen den spektrala strålningen för en svartkropp uttryckt som en funktion av våglängden. Detta är utgångspunkten för alla teorier om infraröd strålning och är känd som lagen om svartkroppsstrålning.
Strålningsmängden hos verkliga föremål beror inte bara på strålningsvåglängden och föremålets temperatur, utan också på materialtyp, tillverkningsmetod, termisk historia, yttillstånd och omgivningsförhållanden. För att tillämpa lagen om svartkroppsstrålning på verkliga objekt måste därför en proportionell koefficient relaterad till materialegenskaper och yttillstånd införas, nämligen emissivitet. Denna koefficient indikerar hur nära värmestrålningen från ett verkligt objekt närmar sig den från en svart kropp, från 0 till mindre än 1. Enligt strålningslagar kan den infraröda strålningsegenskaperna för ett objekt bestämmas när materialets emissivitet är känd. De viktigaste faktorerna som påverkar emissiviteten inkluderar materialtyp, ytjämnhet, fysisk och kemisk struktur och materialtjocklek.
När man mäter måltemperaturen med en infraröd strålningstermometer, detekterar instrumentet först den infraröda strålningsmängden av målet inom dess spektralband och beräknar sedan måltemperaturen. För enfärgade termometrar är avläsningen proportionell mot strålningsmängden inom bandet. För termometrar med två färger är avläsningen proportionell mot förhållandet mellan strålningsmängder från två spektralband.
