עקרון עבודה והרכב מערכת של מדחום אינפרא אדום
מדחום האינפרא אדום מורכב ממערכת אופטית, גלאי פוטואלקטרי, מגבר אותות, עיבוד אותות, פלט תצוגה וחלקים אחרים. המערכת האופטית אוספת את אנרגיית הקרינה האינפרא-אדום המטרה בשדה הראייה שלה, וגודל שדה הראייה נקבע לפי החלקים האופטיים של המדחום ומיקומו. אנרגיית אינפרא אדום ממוקדת בפוטו-גלאי ומומרת לאות חשמלי מתאים. האות עובר דרך המגבר ומעגל עיבוד האותות, ומומר לערך הטמפרטורה של המטרה הנמדדת לאחר תיקון לפי האלגוריתם של הטיפול הפנימי במכשיר ופליטה של המטרה.
בטבע, כל העצמים עם טמפרטורה גבוהה מהאפס המוחלט פולטים כל הזמן אנרגיית קרינה אינפרא אדומה לחלל שמסביב. לגודל אנרגיית הקרינה האינפרא-אדום של עצם והתפלגותו לפי אורך הגל יש קשר הדוק מאוד לטמפרטורת פני השטח שלו. לכן, על ידי מדידת אנרגיית האינפרה האדומה המוקרנת על ידי העצם עצמו, ניתן לקבוע במדויק את טמפרטורת פני השטח שלו, שהיא הבסיס האובייקטיבי למדידת טמפרטורת קרינה אינפרא אדום.
גוף שחור הוא רדיאטור אידיאלי הסופג אנרגיית קרינה מכל אורכי הגל, אין לו השתקפות או העברה של אנרגיה, ויש לו פליטות של 1 על פני השטח שלו. עם זאת, העצמים האמיתיים בטבע אינם כמעט גופים שחורים. על מנת להבהיר ולקבל את חוק ההפצה של קרינת אינפרא אדום, יש לבחור מודל מתאים במחקר התיאורטי. זהו מודל המתנד המקוונטי של קרינת חלל הגוף שהוצע על ידי פלאנק, ובכך נגזר חוק קרינת הגוף השחור של פלאנק, כלומר הקרינה הספקטרלית של הגוף השחור המתבטאת באורך הגל, שהיא נקודת המוצא של כל תיאוריות הקרינה האינפרא-אדום. נקרא חוק קרינת הגוף השחור. כמות הקרינה של כל העצמים בפועל תלויה לא רק באורך גל הקרינה ובטמפרטורה של האובייקט, אלא גם בסוג החומר המרכיב את האובייקט, שיטת ההכנה, התהליך התרמי, מצב פני השטח ותנאי הסביבה. לכן, על מנת להחיל את חוק קרינת הגוף השחור על כל העצמים המעשיים, יש להכניס מקדם פרופורציונלי הקשור לתכונות החומר ולמצבי פני השטח, כלומר, פליטות. מקדם זה מציין עד כמה הקרינה התרמית של העצם בפועל קרובה לקרינת הגוף השחור, וערכה הוא בין אפס לערך קטן מ-1. על פי חוק הקרינה, כל עוד ידועה כושר הפליטה של החומר. מאפייני קרינת האינפרא אדום של כל עצם ידועים. הגורמים העיקריים המשפיעים על הפליטה הם: סוג החומר, חספוס פני השטח, מבנה פיזי וכימי ועובי החומר.
כאשר משתמשים במדחום קרינה אינפרא אדום למדידת הטמפרטורה של מטרה, יש צורך קודם כל למדוד את קרינת האינפרה האדומה של המטרה בטווח הרצועה שלה, ולאחר מכן הטמפרטורה של המטרה הנמדדת מחושבת על ידי המדחום. פירומטר מונוכרומטי הוא פרופורציונלי לכמות הקרינה בתוך פס; פירומטר דו-צבעי הוא פרופורציונלי ליחס בין כמות הקרינה בשתי הרצועות.
