Infrapunatermomeetrite tööpõhimõte ja süsteemi koostis
Infrapunatermomeeter koosneb optilisest süsteemist, fotoelektrilisest detektorist, signaalivõimendist, signaalitöötlusseadmest, kuvarist ja väljundmoodulist. Optiline süsteem kogub oma vaateväljas olevalt sihtmärgilt infrapunakiirguse energiat. Vaatevälja suuruse määravad termomeetri optilised komponendid ja nende paigutus. Infrapunaenergia suunatakse fotoelektrilisele detektorile ja muundatakse vastavaks elektrisignaaliks. Pärast võimendi ja signaalitöötlusahela läbimist muundatakse signaal sisseehitatud algoritmide ja sihtmärgi emissiooni korrigeerimise põhjal mõõdetud sihtmärgi temperatuuriväärtuseks.
Looduses kiirgavad kõik objektid, mille temperatuur on üle absoluutse nulli, pidevalt ümbritsevasse ruumi infrapunakiirgust. Objekti infrapunakiirguse energia suurus ja jaotus lainepikkuste vahel on väga tihedalt seotud selle pinnatemperatuuriga. Seetõttu saab pinnatemperatuuri täpselt määrata, mõõtes objekti enda poolt kiirgavat infrapunaenergiat. See on infrapunakiirguse termomeetria objektiivne alus.
Must korpus on ideaalne radiaator. See neelab kõigi lainepikkustega kiirgusenergiat ilma peegelduse või ülekandeta ning selle pinnakiirguse kiirgusvõime on 1. Siiski pole peaaegu ükski reaalne looduse objekt must keha. Infrapunakiirguse jaotust reguleerivate seaduste mõistmiseks ja saamiseks tuleb uurimistööks kasutusele võtta sobiv teoreetiline mudel: Plancki pakutud õõnsuskiirguse kvantitud ostsillaatorimudel. See viib Plancki musta keha kiirguse seaduseni, 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 mitte ainult kiirguse lainepikkusest ja objekti temperatuurist, vaid ka materjali tüübist, valmistamismeetodist, soojusloost, pinna seisundist ja keskkonnateguritest. Seetõttu tuleb musta keha kiirgusseaduse rakendamiseks reaalsetele objektidele kasutusele võtta materjali omaduste ja pinnatingimustega seotud proportsionaalne koefitsient - nimelt emissioon. See koefitsient näitab, kui täpselt reaalse objekti soojuskiirgus läheneb musta keha kiirgusele ja selle väärtus jääb vahemikku 0 ja väiksem kui 1. Kiirgusseaduste kohaselt saab iga objekti infrapunakiirguse karakteristikud teada, kui materjali kiirgusvõime on saavutatud. Peamiste emissioonitegurite hulka kuuluvad materjali tüüp, pinna karedus, füüsikalis-keemiline struktuur ja materjali paksus.
Infrapunakiirguse termomeetriga sihttemperatuuri mõõtmisel mõõdab seade esmalt sihtmärgi infrapunakiirguse kogust oma töölaineala piires, seejärel arvutab sihttemperatuuri. Monokromaatiline termomeeter on võrdeline kiirguse kogusega ühes laineribas, samas kui kahevärviline termomeeter on võrdeline kahe laineriba kiirguse koguste suhtega.
