Infrapuna termomeetri tööpõhimõte ja süsteemi koostis
Infrapunatermomeeter koosneb optilisest süsteemist, fotoelektrilisest detektorist, signaalivõimendist, signaalitöötlusest, kuvari väljundist ja muudest osadest. Optiline süsteem kogub sihtmärgiks oleva infrapunakiirguse energia oma vaatevälja ning vaatevälja suuruse määravad termomeetri optilised osad ja selle asukoht. Infrapunaenergia fokusseeritakse fotodetektorile ja muundatakse vastavaks elektrisignaaliks. Signaal läbib võimendi ja signaalitöötlusahela ning teisendatakse pärast korrigeerimist mõõdetud sihtmärgi temperatuuriväärtuseks vastavalt instrumendi sisetöötluse algoritmile ja sihtmärgi kiirgusvõimele.
Looduses kiirgavad kõik absoluutsest nullist kõrgema temperatuuriga objektid ümbritsevasse ruumi pidevalt infrapunakiirguse energiat. Objekti infrapunakiirguse energia suurus ja jaotus lainepikkuse järgi on väga tihedalt seotud selle pinnatemperatuuriga. Seetõttu saab objekti enda poolt kiirgavat infrapunaenergiat mõõtes täpselt määrata selle pinnatemperatuuri, mis on infrapunakiirguse temperatuuri mõõtmise objektiivseks aluseks.
Must keha on idealiseeritud radiaator, mis neelab kõigi lainepikkustega kiirgusenergiat, millel puudub peegeldus ega energia ülekandmine ning mille pinnal on kiirgusvõime 1. Kuid tegelikud objektid looduses pole peaaegu mustad kehad. Infrapunakiirguse jaotusseaduse selgitamiseks ja saamiseks tuleb teoreetilises uurimistöös valida sobiv mudel. See on Plancki välja pakutud kehaõõne kiirguse kvantiseeritud ostsillaatormudel, millest tuletati Plancki musta keha kiirguse seadus, st lainepikkusega väljendatud musta keha spektraalne kiirgus, mis on kõigi infrapunakiirguse teooriate lähtepunkt, seega nimetatakse musta keha kiirguse seaduseks. Kõikide tegelike objektide kiirgushulk ei sõltu mitte ainult kiirguse lainepikkusest ja objekti temperatuurist, vaid ka objekti materjali tüübist, valmistamismeetodist, termilisest protsessist, pinna seisundist ja keskkonnatingimustest. Seetõttu tuleb musta keha kiirguse seaduse kohaldamiseks kõikidele praktilistele objektidele kasutusele võtta materjali omaduste ja pinnaseisunditega seotud proportsionaalne koefitsient ehk emissioon. 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. Kiirgusseaduse kohaselt on nii kaua, kuni on teada materjali emissioonivõime, kiirguse kiirguse mõju. mis tahes objekti infrapunakiirguse omadused on teada. Peamised emissiooni mõjutavad tegurid on: materjali tüüp, pinna karedus, füüsikaline ja keemiline struktuur ning materjali paksus.
Infrapunakiirguse termomeetri kasutamisel sihtmärgi temperatuuri mõõtmiseks on kõigepealt vaja mõõta sihtmärgi infrapunakiirgust selle ribavahemikus ja seejärel arvutatakse termomeetri abil mõõdetud sihtmärgi temperatuur. Monokromaatiline püromeeter on võrdeline kiirguse hulgaga ribas; kahevärviline püromeeter on võrdeline kiirguse hulga suhtega kahes ribas.
