Prinsip Teoritis dan Penerapan Termometer Inframerah
Di alam, ketika suhu suatu benda di atas nol mutlak, ia terus menerus memancarkan gelombang elektromagnetik ke lingkungan akibat gerakan termal internal. Gelombang ini termasuk radiasi infra merah pada rentang panjang gelombang 0,75 µm hingga 100 µm. Sifat khasnya adalah, pada suhu dan panjang gelombang tertentu, energi radiasi yang dipancarkan suatu benda mencapai maksimum. Zat ideal seperti itu disebut benda hitam, dengan emisivitas ditetapkan ke 1. Semua zat lain, dengan emisivitas kurang dari 1, disebut benda abu-abu.
Daya radiasi spektral P(λ,T) benda hitam mengikuti Hukum Planck sebagai fungsi suhu absolut T. Hukum ini menjelaskan daya radiasi per satuan luas benda hitam pada panjang gelombang λ dan suhu absolut T.
Dengan meningkatnya suhu, energi pancaran suatu benda menjadi lebih kuat. Ini adalah dasar teori radiasi infra merah dan dasar desain termometer inframerah pita tunggal.
Ketika suhu meningkat, puncak radiasi bergeser ke arah panjang gelombang yang lebih pendek (ke kiri), mematuhi Hukum Perpindahan Wien: panjang gelombang puncak berbanding terbalik dengan suhu absolut T. Garis putus-putus mewakili tempat kedudukan nilai puncak ini. Hubungan ini menjelaskan mengapa termometer suhu tinggi kebanyakan beroperasi pada panjang gelombang pendek, sedangkan termometer suhu rendah menggunakan panjang gelombang lebih panjang.
Laju perubahan energi radiasi terhadap suhu lebih besar pada panjang gelombang yang lebih pendek dibandingkan pada panjang gelombang yang lebih panjang. Dengan kata lain, termometer yang beroperasi pada panjang gelombang yang lebih pendek memiliki rasio signal-to-noise yang lebih tinggi (sensitivitas lebih tinggi) dan kinerja anti-interferensi yang lebih kuat. Termometer idealnya dirancang untuk beroperasi di dekat panjang gelombang puncak, terutama untuk target bersuhu rendah dan kecil, di mana faktor ini sangat penting.
Bagian Kedua
Termometer inframerah terdiri dari sistem optik, detektor fotolistrik, penguat sinyal, sirkuit pemrosesan sinyal, dan modul keluaran tampilan. Radiasi dari objek yang diukur dan sumber referensi dimodulasi oleh modulator dan kemudian dimasukkan ke detektor inframerah. Perbedaan antara kedua sinyal diperkuat oleh penguat terbalik dan digunakan untuk mengontrol suhu sumber referensi, sehingga pancaran spektralnya cocok dengan objek yang diukur. Layar kemudian menunjukkan suhu kecerahan objek yang diukur.
