Infrapunatermomeetrite tööpõhimõte ja süsteemi konfiguratsioon
Infrapunatermomeetrid koosnevad optilisest süsteemist, fotoelektrilisest detektorist, signaalivõimendist, signaalitöötlusseadmest, kuvarist ja väljundmoodulist. Optiline süsteem kogub sihtmärgi infrapunakiirguse energiat oma vaatevälja. Vaatevälja suuruse määravad termomeetri optilised komponendid ja nende paigutus. Infrapunaenergia suunatakse fotoelektrilisele detektorile ja muundatakse vastavaks elektrisignaaliks. Signaal läbib võimendi ja signaalitöötlusahela. Pärast arvutamist, kasutades instrumendi sisseehitatud algoritmi ja korrigeerimist sihtmärgi kiirgusvõime alusel, teisendatakse signaal mõõdetud sihtmärgi temperatuuriväärtuseks.
Looduses kiirgavad kõik objektid, mille temperatuur on üle absoluutse nulli, ümbritsevasse ruumi pidevalt infrapunakiirgust. Objekti infrapunakiirguse energia suurus ja lainepikkuse jaotus on tihedalt seotud selle pinnatemperatuuriga. Seetõttu võimaldab objekti enda poolt kiiratava infrapunaenergia mõõtmine täpselt määrata selle pinnatemperatuuri. See moodustab infrapunakiirguse termomeetria objektiivse aluse.
Must keha on idealiseeritud radiaator. See neelab kõigi lainepikkustega kiirgusenergiat ilma peegelduse või energia ülekandmiseta ning selle pinnakiirguse võime on 1. Siiski pole peaaegu ükski reaalne looduse objekt mustkeha. Infrapunakiirguse jaotusseaduse mõistmiseks ja saamiseks tuleb teoreetiliseks uurimiseks valida sobiv mudel. See on Plancki välja pakutud õõnsuskiirguse kvantiseeritud ostsillaatormudel, millest tuleneb Plancki musta keha kiirguse seadus, mis kirjeldab musta keha spektraalset kiirguse väljumist lainepikkuse funktsioonina. See on kõigi infrapunakiirguse teooriate lähtepunkt ja seda tuntakse musta keha kiirguse seadusena.
Kõikide reaalsete objektide kiirgushulk ei sõltu ainult kiirguse lainepikkusest ja objekti temperatuurist, vaid ka materjali tüübist, valmistamismeetodist, termilisest protsessist, pinna seisundist ja keskkonnatingimustest. Seetõttu tuleb musta keha kiirgusseaduse rakendamiseks kõikidele reaalsetele objektidele kasutusele võtta materjali omaduste ja pinnatingimustega seotud proportsionaalne koefitsient, nimelt emissioon. See koefitsient näitab, kui täpselt reaalse objekti soojuskiirgus läheneb musta keha soojuskiirgusele, jäädes vahemikku 0 ja vähem kui 1. Vastavalt kiirgusseadustele, kui materjali kiirgusvõime on teada, saab määrata selle infrapunakiirguse omadused. Peamiste emissioonitegurite hulka kuuluvad materjali tüüp, pinna karedus, füüsikalis-keemiline struktuur ja materjali paksus.
