Infrapuna termomeetrite tööpõhimõte
Infrapunatermomeeter koosneb optilisest süsteemist, fotodetektorist, signaalivõimendist, signaalitöötlusest, kuvari väljundist ja muudest osadest. Optiline süsteem kogub sihtmärgiks oleva infrapunakiirguse energia oma vaatevälja. Vaatevälja suuruse määravad termomeetri optilised osad ja nende asukohad. Infrapunaenergia fokusseeritakse fotodetektorile ja muundatakse vastavaks elektrisignaaliks. Signaal läbib võimendi ja signaalitöötlusahela ning teisendatakse pärast korrigeerimist mõõdetud sihtmärgi temperatuuriväärtuseks vastavalt instrumendi sisemisele töötlusalgoritmile ja sihtmärgi kiirgusvõimele.
Looduses kiirgavad kõik objektid, mille temperatuur on üle nulli, pidevalt ümbritsevasse ruumi infrapunakiirguse energiat. Objekti infrapunakiirguse energia hulk ja selle jaotus lainepikkuse järgi on tihedalt seotud selle pinnatemperatuuriga. Seetõttu saab objekti enda poolt kiirgavat infrapunaenergiat mõõtes täpselt mõõta selle pinnatemperatuuri. See on objektiivne alus, millel infrapunakiirguse temperatuuri mõõtmine põhineb.
Must keha on ideaalne radiaator, mis neelab kõigi lainepikkustega kiirgusenergiat ilma energia peegelduse ja ülekandeta ning selle pinnakiirguse kiirgusvõime on 1. Samas ei ole peaaegu kõik looduses eksisteerivad tegelikud objektid mustad kehad. Infrapunakiirguse jaotusreeglite selgitamiseks ja saamiseks tuleb teoreetilises uurimistöös valida sobiv mudel. See on Plancki välja pakutud kehaõõne kiirguse kvantiseeritud ostsillaatori mudel. Tuletati Plancki musta keha kiirguse seadus ehk musta keha spektraalne kiirgus, mida väljendatakse lainepikkuses. See on kõigi infrapunakiirguse teooriate lähtepunkt, mistõttu seda nimetatakse musta keha kiirguse seaduseks. Kõikide tegelike objektide kiirgushulk ei sõltu mitte ainult kiirguse lainepikkusest ja objekti temperatuurist, vaid ka sellistest teguritest nagu materjali tüüp, valmistamisviis, termiline protsess, pinna seisund ja objekti keskkonnatingimused. Seetõttu tuleb musta keha kiirgusseaduse kohaldamiseks kõikidele reaalsetele objektidele kasutusele võtta materjali omaduste ja pinnaseisundiga seotud proportsionaalne koefitsient ehk kiirgusvõime. See koefitsient näitab, kui lähedane on tegeliku objekti soojuskiirgus musta keha kiirgusele ja selle väärtus jääb nulli ja väärtuse vahele, mis on väiksem kui 1. Vastavalt kiirgusseadusele, kui materjali kiirgusvõime on teada, on infrapunakiirguse omadused mis tahes objektist saab teada. Peamised kiirgustegurit mõjutavad tegurid on: materjali tüüp, pinna karedus, füüsikaline ja keemiline struktuur ning materjali paksus.
Kui kasutada sihtmärgi temperatuuri mõõtmiseks infrapunakiirguse termomeetrit, tuleb esmalt mõõta sihtmärgi infrapunakiirguse hulk selle ribavahemikus ja seejärel arvutatakse termomeetri abil mõõdetud sihtmärgi temperatuur. Ühevärviline termomeeter on võrdeline sagedusriba kiirguse hulgaga; kahevärviline termomeeter on võrdeline kiirguse hulga suhtega kahes ribas.
