Co je infračervené měření teploty?

Vedle času představuje teplota druhou nejčastěji měřenou fyzikální veličinu. Infračervené měřicí přístroje teploty zjišťují z infračerveného záření, které vydává měřený objekt, teplotu pomocí zákona o vyzařování od Plancka a Boltzmanna, aniž by se museli objektu dotknout. Ale jak funguje bezkontaktní měření teploty a tím i Pyrometr příp. Infračervený teploměr přesně?

Takto funguje infračervené měření teploty
Má-li objekt teplotu větší než je absolutní nula 0 K (-273,15 °C), vyzařuje elektromagnetické záření, proporcionálně odpovídající jeho teplotě. Část z vysílaného záření je infračervené záření, které se používá k měření teploty.  Objektem vyzářené infračervené záření prochází atmosférou a může být zaostřeno pomocí čočky nebo vstupní optiky na element detektoru. Detektor vyrábí díky dopadajícímu záření k němu proporcionální elektrický signál. Převod signálu na výstupní veličinu, která je proporcionální k teplotě objektu, se uskutečňuje pomocí zesílení signálu a dalšímu digitálnímu zpracování. Měřená hodnota může být zobrazena na displeji nebo předána dál jako signál.

Emisivita
Emisivita ε (Epsilon) má zásadní význam, pokud chceme měřit teplotu pomocí záření. Emisivita udává poměr mezi reálnou vyzářenou hodnotou tělesa a černého tělesa při stejné teplotě. Pro černé těleso je maximálně 1. V reálném životě neodpovídá skoro žádné těleso ideálnímu černému tělesu. Pro kalibraci senzorů se v praxi často využívají vyzařovací plochy, které v požadovaném vlnovém rozsahu dosahují emisivitu až 0,99.
Mnoho měřených objektů má jednu, přes různé vlnové délky konstantní emisivitu, vyzařují ale ve srovnání s černým tělesem méně záření. Nazývají se šedé těleso. Těleso, jehož emisivita mimo jiné závisí na teplotě a vlnové délce, např. kovy, se nazývá selektivní zářič. Chybějící podíl záření se v obou případech kompenzuje zadáním emisivity. U selektivního zářiče je ale potřeba dát pozor na to, v jakém vlnové rozsahu měříme (u kovů například s co nejkratší vlnovou délkou).

Způsob fungování pyrometrů
Pyrometr, příp. infračervený senzor, přijímá vedle záření, které vydává měřený objekt, také odražené záření z okolí, a podle okolností i měřeným objektem prostupující infračervené záření. Více k tomuto tématu a dalším základům bezkontaktního měření teploty najdete v Optris brožuře: Basics of non-contact temperature measurement!