紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯集其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件以及位置決定。紅外能量聚焦在光電探測儀上并轉變為相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路按照儀器內部的算法和目標發射率校正后轉變為被測目標的溫度值。
一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布——與它的表面溫度有著十分密切的關系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。 當用紅外輻射測溫儀測量目標的溫度時首先要測量出目標在其波段范圍內的紅外輻射量，然后由測溫儀計算出被測目標的溫度。單色測溫儀與波段內的輻射量成比例；雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。紅外測溫儀的工作原理：自然界中除了人眼看得見的光（通常稱為可見光），還有紫外線、 紅外線等非可見光。自然界中溫度高于絕對零度(-273℃)的任何物體，隨時都向外輻射出電磁波（紅外線），因此紅外線是自然界中存在最泛的電磁波，并且熱紅外線不會被大氣煙云所吸收。隨著科技的日新月異，利用紅外線這一特性，采用應用電子技術和計算機軟件與紅外線技術的結合，用來檢測和測量熱輻射。物體表面對外輻射熱量的大小，熱敏感傳感器獲取不同熱量差，通過電子技術和軟件技術的處理，呈現出明暗或色差各不相同的圖像，也就是我們通常說的紅外線熱成像；將輻射源表面熱量通過熱輻射算法運算轉換后，實現了熱像與溫度之間的換算。
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