Johdatus infrapunalämpömittarin toimintaperiaatteeseen
Infrapunalämpömittari koostuu optisesta järjestelmästä, valoilmaisimesta, signaalivahvistimesta, signaalinkäsittelystä, näytön lähdöstä ja muista osista: optinen järjestelmä kerää kohde-infrapunasäteilyenergian näkökenttään, ja näkökentän koon määrää lämpömittarin optiset osat. Ja sen asema on määrätty. Infrapunaenergia kohdistetaan valoilmaisimeen ja muunnetaan vastaavaksi sähköiseksi signaaliksi. Signaali kulkee vahvistimen ja signaalinkäsittelypiirin läpi ja muunnetaan mitatun kohteen lämpötilaksi korjauksen jälkeen instrumentin sisäisen käsittelyn algoritmin ja tavoitearvon emissiivisyyden mukaisesti.
Luonnossa kaikki esineet, joiden lämpötila on korkeampi kuin absoluuttinen nolla, lähettävät jatkuvasti infrapunasäteilyä ympäröivään tilaan. Kohteen infrapunasäteilyenergian koolla ja sen jakautumisella aallonpituuden mukaan on hyvin läheinen yhteys sen pintalämpötilaan. Siksi mittaamalla kohteen itsensä säteilemää infrapunaenergiaa voidaan määrittää tarkasti sen pintalämpötila, joka on objektiivinen perusta infrapunasäteilyn lämpötilamittaukselle.
Musta kappale on idealisoitu säteilijä, joka absorboi kaikki säteilyenergian aallonpituudet, ei heijastu tai siirrä energiaa ja jonka pinnalla on emissiokyky 1. Käytännön esineet luonnossa eivät kuitenkaan ole juurikaan mustia kappaleita. Infrapunasäteilyn jakauman selkeyttämiseksi ja saamiseksi teoreettisessa tutkimuksessa on valittava sopiva malli. Tämä on Planckin ehdottama kvantisoitu oskillaattorimalli ruumiinontelon säteilystä, joten johdettu Planckin mustan kappaleen säteilyn laki eli mustan kappaleen spektrisäteily aallonpituudella ilmaistuna, joka on kaikkien infrapunasäteilyteorioiden lähtökohta, joten se on kutsutaan mustan kappaleen säteilyn laiksi. Kaikkien todellisten esineiden säteilymäärä ei riipu pelkästään säteilyn aallonpituudesta ja kohteen lämpötilasta, vaan myös kohteen muodostavan materiaalin tyypistä, valmistusmenetelmästä, lämpöprosessista, pinnan tilasta ja ympäristöolosuhteista. Siksi, jotta mustan kappaleen säteilyn lakia voitaisiin soveltaa kaikkiin käytännön esineisiin, on otettava käyttöön materiaalin ominaisuuksiin ja pintatiloihin liittyvä suhteellinen kerroin eli emissiokyky. Tämä kerroin ilmaisee, kuinka lähellä todellisen kohteen lämpösäteily on mustan kappaleen säteilyä ja sen arvo on nollan ja arvon välillä alle 1. Säteilylain mukaan niin kauan kuin materiaalin emissiokyky tunnetaan, minkä tahansa kohteen infrapunasäteilyn ominaisuudet tunnetaan. Tärkeimmät emissiivisuuteen vaikuttavat tekijät ovat: materiaalityyppi, pinnan karheus
aste, fysikaalinen ja kemiallinen rakenne ja materiaalin paksuus jne.
Infrapunasäteilylämpömittaria käytettäessä kohteen lämpötilan mittaamiseen on ensin mitattava kohteen infrapunasäteily sen kaistan alueella, minkä jälkeen lämpömittari laskee mitatun kohteen lämpötilan. Yksivärinen lämpömittari on verrannollinen kaistan säteilyyn; kaksivärinen lämpömittari on verrannollinen näiden kahden vyöhykkeen säteilyn suhteeseen.
