Infrasarkanā termometra darbības princips un sistēmas sastāvs
Infrasarkanais termometrs sastāv no optiskās sistēmas, fotoelektriskā detektora, signāla pastiprinātāja, signālu apstrādes, displeja izejas un citām daļām. Optiskā sistēma savā redzes laukā savāc mērķa infrasarkanā starojuma enerģiju, un redzes lauka lielumu nosaka termometra optiskās daļas un tā novietojums. Infrasarkanā enerģija tiek fokusēta uz fotodetektoru un pārvērsta atbilstošā elektriskā signālā. Signāls iet caur pastiprinātāju un signālu apstrādes ķēdi, un pēc korekcijas tiek pārveidots par izmērītā mērķa temperatūras vērtību saskaņā ar instrumenta iekšējās apstrādes algoritmu un mērķa izstarojuma koeficientu.
Dabā visi objekti, kuru temperatūra ir augstāka par absolūto nulli, pastāvīgi izstaro infrasarkanā starojuma enerģiju apkārtējai telpai. Objekta infrasarkanā starojuma enerģijas lielumam un tā sadalījumam pēc viļņa garuma ir ļoti cieša saistība ar tā virsmas temperatūru. Līdz ar to, izmērot paša objekta izstaroto infrasarkano enerģiju, var precīzi noteikt tā virsmas temperatūru, kas ir objektīvs pamats infrasarkanā starojuma temperatūras mērīšanai.
Melns korpuss ir idealizēts radiators, kas absorbē visu viļņu garumu starojuma enerģiju, tam nav atstarošanas vai enerģijas pārraides, un tā virsmas emisijas koeficients ir 1. Tomēr faktiskie objekti dabā gandrīz nav melni ķermeņi. Lai noskaidrotu un iegūtu infrasarkanā starojuma sadalījuma likumu, teorētiskajā pētījumā jāizvēlas atbilstošs modelis. Šis ir Planka ierosinātais ķermeņa dobuma starojuma kvantētā oscilatora modelis, tādējādi atvasināts Planka melnā ķermeņa starojuma likums, tas ir, melnā ķermeņa spektrālais starojums, kas izteikts ar viļņa garumu, kas ir visu infrasarkanā starojuma teoriju sākumpunkts, tāpēc tas ir sauc par melnā ķermeņa starojuma likumu. Visu faktisko objektu starojuma daudzums ir atkarīgs ne tikai no starojuma viļņa garuma un objekta temperatūras, bet arī no objekta materiāla veida, sagatavošanas metodes, termiskā procesa, virsmas stāvokļa un vides apstākļiem. Tāpēc, lai melnā ķermeņa starojuma likums būtu piemērojams visiem praktiskiem objektiem, ir jāievieš proporcionāls koeficients, kas saistīts ar materiāla īpašībām un virsmas stāvokļiem, tas ir, izstarojuma koeficients. Šis koeficients norāda, cik tuvs faktiskā objekta termiskais starojums ir melnā ķermeņa starojumam, un tā vērtība ir no nulles līdz vērtībai, kas ir mazāka par 1. Saskaņā ar starojuma likumu, ja vien ir zināma materiāla izstarojuma īpašība, tad, ja ir zināma materiāla izstarojuma koeficients, tas ir mazāks par 1. ir zināmi jebkura objekta infrasarkanā starojuma raksturlielumi. Galvenie faktori, kas ietekmē emisiju, ir: materiāla veids, virsmas raupjums, fizikālā un ķīmiskā struktūra un materiāla biezums.
Izmantojot infrasarkanā starojuma termometru mērķa temperatūras mērīšanai, vispirms ir jāizmēra mērķa infrasarkanais starojums tā joslas diapazonā, un pēc tam termometrs aprēķina izmērītā mērķa temperatūru. Monohromatiskais pirometrs ir proporcionāls starojuma daudzumam diapazonā; divu krāsu pirometrs ir proporcionāls starojuma daudzuma attiecībai abās joslās.
