Principio de funcionamiento y composición del sistema del termómetro infrarrojo.
El termómetro infrarrojo está compuesto por un sistema óptico, detector fotoeléctrico, amplificador de señal, procesamiento de señal, salida de pantalla y otras partes. El sistema óptico reúne la energía de radiación infrarroja objetivo en su campo de visión, y el tamaño del campo de visión está determinado por las partes ópticas del termómetro y su posición. La energía infrarroja se enfoca en un fotodetector y se convierte en una señal eléctrica correspondiente. La señal pasa a través del amplificador y el circuito de procesamiento de señales y se convierte en el valor de temperatura del objetivo medido después de corregirse de acuerdo con el algoritmo del tratamiento interno del instrumento y la emisividad del objetivo.
En la naturaleza, todos los objetos con una temperatura superior al cero absoluto emiten constantemente energía de radiación infrarroja al espacio circundante. El tamaño de la energía de radiación infrarroja de un objeto y su distribución según la longitud de onda tienen una relación muy estrecha con la temperatura de su superficie. Por lo tanto, al medir la energía infrarroja radiada por el propio objeto, se puede determinar con precisión la temperatura de su superficie, que es la base objetiva para la medición de la temperatura de la radiación infrarroja.
Un cuerpo negro es un radiador idealizado que absorbe energía radiante de todas las longitudes de onda, no refleja ni transmite energía y tiene una emisividad de 1 en su superficie. Sin embargo, los objetos reales en la naturaleza casi no son cuerpos negros. Para aclarar y obtener la ley de distribución de la radiación infrarroja, se debe seleccionar un modelo apropiado en la investigación teórica. Este es el modelo de oscilador cuantizado de la radiación de la cavidad corporal propuesto por Planck, por lo que se deriva la ley de la radiación del cuerpo negro de Planck, es decir, la radiación espectral del cuerpo negro expresada por longitud de onda, que es el punto de partida de todas las teorías de la radiación infrarroja, por lo que es llamada la ley de la radiación del cuerpo negro. La cantidad de radiación de todos los objetos reales depende no solo de la longitud de onda de la radiación y la temperatura del objeto, sino también del tipo de material que constituye el objeto, el método de preparación, el proceso térmico, el estado de la superficie y las condiciones ambientales. Por lo tanto, para que la ley de la radiación del cuerpo negro sea aplicable a todos los objetos prácticos, se debe introducir un coeficiente proporcional relacionado con las propiedades del material y los estados superficiales, es decir, la emisividad. Este coeficiente indica qué tan cerca está la radiación térmica del objeto real de la radiación del cuerpo negro, y su valor está entre cero y un valor inferior a 1. De acuerdo con la ley de la radiación, siempre que se conozca la emisividad del material, se conocen las características de radiación infrarroja de cualquier objeto. Los principales factores que afectan la emisividad son: el tipo de material, la rugosidad de la superficie, la estructura física y química y el espesor del material.
Cuando se usa un termómetro de radiación infrarroja para medir la temperatura de un objetivo, primero es necesario medir la radiación infrarroja del objetivo dentro de su rango de banda, y luego el termómetro calcula la temperatura del objetivo medido. Un pirómetro monocromático es proporcional a la cantidad de radiación dentro de una banda; un pirómetro de dos colores es proporcional a la relación de la cantidad de radiación en las dos bandas.
