Podstawy teoretyczne.

Wszystkie materiały, których temperatura jest wyższa od 0 stopni Kelvina (-273 °C), emitują energię promieniowania podczerwonego.
Promieniowanie podczerwone jest formą promieniowania elektromagnetycznego, tak samo jak fale radiowe, mikrofale, ultrafiolet, światło, promienie rentgenowskie i
promieniowanie gama. Wszystkie te formy, które łącznie tworzą widmo elektromagnetyczne, są podobne w tym, że emitują energię w postaci fali
elektromagnetycznej rozchodzącej się z prędkością światła.
Główną różnicą między każdym pasmem jest ich długość fali, która odnosi się do energii którą fala przenosi.
Długość fal pasma promieniowania podczerwonego wynosi 0,78....1000µm. Są to fale dłuższe niż promieniowanie światła ale krótsze od fal radiowych.
Pasmo podczerwieni jest sklasyfikowane od bliskiej podczerwieni do dalekiej podczerwieni.
Optyka.
Ważnym parametrem użytkowym pirometru jest współczynnik optyczny (F), uzależniający średnicę pola pomiarowego (S) od odległości, z jakiej wykonywany jest
pomiar (D).

                                                                S = D/F

Oznacza to, że im wyższy współczynnik optyczny, tym mniejszego pola pomiarowego możemy się spodziewać wykonując pomiar z tej samej odległości. Ma to
szczególne znaczenie tam, gdzie powierzchnia, której temperaturę mierzymy nie jest jednorodna, a zależy nam na jak najdokładniejszym pomiarze.

Podany powyżej wzór dotyczy przyrządów z optyką standardową.
Dostępne są również na rynku przyrządy z optyką modyfikowaną, gdzie na pewnym dystansie od elementu pomiarowego średnica wiązki jest równa średnicy elementu
optycznego.

Ważną cechą użytkową jest celownik laserowy, służący do zaznaczenia na powierzchni okolicy pomiaru:
- jednopunktowy celownik na ogół trafia w środek pola pomiarowego, jednakże w niektórych modelach trafia raczej w górną lub dolną część pola pomiarowego.
- dwupunktowy celownik zaznacza górną i dolną krawędź pola pomiarowego
- celownik kształtowy, krzyżykowy lub kropkowy, zaznacza zarówno środek, jak i krawędzie pola pomiarowego.

Współczynnik emisyjności materiałów.
Promieniowanie podczerwone jest energią promieniowaną w wyniku ruchu atomów i molekuł na powierzchni obiektu, gdy temperatura obiektu jest powyżej zera
bezwzględnego.
Intensywność emisji jest funkcją temperatury materiału. Innymi słowami, im wyższa
temperatura, tym wyższa intensywność promieniowania emitowanej energii podczerwieni.
Oprócz emisji energii promieniowania, materiały także odbijają, absorbują i w niektórych
przypadkach także przepuszczają promieniowanie podczerwone. Gdy temperatura materiału jest taka jak jego otoczenia, ilość energii promieniowania absorbowanej
przez obiekt jest równa ilości energii emitowanej przez obiekt.
Rysunek powyżej trzy sposoby którymi promieniowana energia padająca na obiekt może być rozpraszana. Tymi sposobami rozpraszania są:
a = pochłanianie
t = przepuszczanie
r = odbicie
Ułamek całkowitej energii promieniowania, która jest powiązana z każdym z powyższych
sposobów rozpraszania, noszą nazwy pochłanialność (a), przepuszczalność (t) i współczynnik odbicia (r) ciała. Zgodnie z teorią zachowania energii, współczynnik
określający jak materiały odbijają, absorbują i przepuszczają energię promieniowania podczerwonego jest znany jako emisyjność materiału.

Emisyjność ciała jest zdefiniowana formalnie przez poniższy wzór jako stosunek energii promieniowania emitowanego przez ciało do energii promieniowania, która
mogłaby być wyemitowana przez ciało czarne w tej samej temperaturze.

                                                            e = Wo/ Wbb
gdzie,
Wo = całkowita energia promieniowana przez ciało w temperaturze T
Wbb = całkowita energia promieniowana przez ciało czarne w temperaturze T

Jeśli cała energia padająca na ciało jest absorbowana (brak przepuszczania i odbicia), pochłanialność wynosi dokładnie 1. W stałej temperaturze, cała zaabsorbowana
energia zostałaby wyemitowana (wypromieniowana), zatem emisyjność takiego ciała wynosiłaby dokładnie 1.
Dlatego dla ciała czarnego,
                                         absorbcyjność = emisyjność = 1
>>Ciało czarne to teoretyczna powierzchnia, która pochłania i wypromieniowuje całą energię promieniowania, którą otrzymuje.
Nie odbija ani nie przepuszcza żadnej energii promieniowania. Idealne ciała czarne nie występują w przyrodzie.<<

Ciała spotykane w rzeczywistości nie zachowują się jak idealne, lecz są też jak to opisano odznaczają się przepuszczalnością i współczynnikiem odbicia,
  
absorbcyjność + przepuszczalność + wpółczynnik odbicia = 1

Chociaż ciało czarne jest tylko teoretycznym ideałem, można zbudować obiekt, który jest do niego zbliżony. Prawem ściśle odnoszącym się do ciała czarnego jest
prawo Kirchhoffa, które definiuje odbicie, przepuszczalność, pochłanianie i promieniowanie.
                                                           a = e = 1

Pochłanialność jest równa emisyjności, zatem emisyjność może być opisana za pomocą odbicia i przepuszczalności.
                                                          a + t + r = 1
Aby uzyskać rzeczywistą temperaturę obiektu, konieczne jest poznanie jego prawdziwej emisyjności. Dlatego emisyjność obiektu musi być zmierzona za pomocą
wzorca ciała czarnego, który jest zbliżony własnościami do ciała czarnego najbardziej jak to tylko możliwe. Dla pomiarów orientacyjnych można zastosować
współczynniki emisyjności materiałów publikowane w źródłach oraz przez producentów przyrządów pomiarowych wykorzystujących optyczne elementy pomiarowe.

Współczynniki emisyjności (ε) dla sierści zwierząt, takich jak konie w kontekście termografii podczerwonej są zazwyczaj wysokie i mieszczą się w zakresie 0,95–0,98. Wartości te są zakładane na podstawie badań nad materiałami organicznymi, takimi jak keratyna, i nie wykazują znaczącej zależności od koloru sierści w spektrum widzialnym (od jasnoszarej/siwej, przez jasno- i ciemnobrązowe, po czarną/karą). Kolor wpływa głównie na absorpcję promieniowania słonecznego (widzialnego i bliskiej podczerwieni), co może zmieniać temperaturę powierzchniową, ale nie emisyjność w dalekiej podczerwieni (ok. 8–14 μm), gdzie mierzy się emisję termiczną. W tym zakresie temperatur ciała (35–42°C) emisyjność pozostaje stała i nie ulega istotnym zmianom.

Typowe wartości emisyjności dla sierści zwierząt:

• Ogólna dla sierści ssaków (w tym koni): 0,95–0,98. Na przykład w badaniach termograficznych koni często stosuje się ε = 0,95 lub 0,98, niezależnie od koloru sierści. 
• Brak różnic według koloru: Badania wskazują, że kolor sierści nie wpływa znacząco na emisyjność, choć może wpływać na temperaturę powierzchniową ze względu na różnice w albedo (odbiciu światła słonecznego). Na przykład u koni o ciemniejszej sierści (czarnej) temperatura powierzchni może być wyższa w słońcu, ale emisyjność pozostaje podobna do jasnych maści.
• Czynniki wpływające: Emisyjność może zależeć od struktury sierści (długość, gęstość, wilgotność) lub diety, ale nie od koloru. W badaniach na ssakach stwierdzono brak korelacji między metrykami włosów (w tym kolorem) a emisyjnością.

Zależności współczynnika emisyjności sierści zwierząt

• Współczynnik emisyjności (ε) sierści zwierząt, mierzony w zakresie termografii podczerwonej (IRT, ok. 8–14 μm), jest generalnie wysoki i wynosi średnio 0,86–0,98, w zależności od gatunku i warunków. Nie jest on bezpośrednio proporcjonalny do koloru sierści (jak wcześniej omówiono), ale wykazuje subtelne zależności od struktury sierści (długość, gęstość) oraz wilgotności. Te czynniki wpływają zarówno na samą emisyjność, jak i na dokładność pomiarów pirometrem lub kamerą termowizyjną, ponieważ zmieniają emisję termiczną i temperaturę powierzchniową. Odbicie światła słonecznego (albedo) nie wpływa bezpośrednio na ε, ale znacząco modyfikuje warunki pomiarowe poprzez nagrzewanie powierzchni, co może prowadzić do błędów w odczytach. Poniżej rozwijam te zależności na podstawie badań naukowych, skupiając się na ssakach takich jak konie, psy czy świnie (jako modele dla gęstej sierści).

• 1. Zależność od długości i gęstości sierści

  Długość i gęstość sierści działają jak izolator termiczny, co wpływa na to, jak głęboko pod powierzchnią mierzy się temperatura w IRT. Gęstsze lub dłuższe futro redukuje emisję ciepła z ciała, co obniża odczytaną temperaturę powierzchniową o kilka mm w głąb sierści. Emisyjność sama w sobie nie koreluje znacząco z długością lub średnicą włosów (brak korelacji statystycznej w badaniach na 22 gatunkach ssaków), ale strzyżenie sierści zwiększa ε o ok. 0,02–0,05, ponieważ odsłania skórę o wyższej emisywności (np. u świń z 0,945 do 0,978 po strzyżeniu). To dlatego w praktyce weterynaryjnej zaleca się strzyżenie przed pomiarem dla dokładności.
   

  Czynnik	Wpływ na emisyjność (ε)	Wpływ na pomiary IRT	Przykłady wartości
  Długa/gęsta sierść	Niska korelacja; izoluje, nie zmienia ε znacząco (średnio 0,86)	Obniża odczytaną temp. o 2–5°C; mierzy temp. podpowierzchniową	Konie: ε=0,95 bez zmian, ale temp. niższa o 3–4°C
  Krótka/rzadka sierść	Wyższa po strzyżeniu (↑0,02–0,05)	Lepsza dokładność; bliżej temp. skóry	Świnie: ε=0,978 po strzyżeniu

  
  2. Zależność od wilgotności sierści

  Wilgotność sierści (np. od deszczu lub potu) zwiększa przewodność termiczną wody w porównaniu do suchego powietrza, co prowadzi do szybszego rozprowadzania ciepła i uniformizacji temperatury powierzchniowej. Bezpośrednio na ε wpływa minimalnie (brak danych o spadku poniżej 0,85), ale wilgotne futro może obniżyć odczyty IRT o 1–2°C poprzez parowanie i konwekcję. W warunkach laboratoryjnych wilgotność powietrza (20–58%) jest korygowana w oprogramowaniu kamer, ale w praktyce pomiaru na zewnątrz (wilgotność 40–53%) wymaga kalibracji. Dieta bogata w tłuszcze może pośrednio zwiększać ε poprzez tłustą sierść (obserwowane u myszy: ↑ε o 0,01–0,03).

• Praktyczne wskazówki: Suszyć sierść przed pomiarem; unikać wilgotnych warunków, bo mogą maskować anomalie termiczne (np. zapalenia).

• 3. Wpływ odbicia światła słonecznego i warunków pomiarowych

  Odbicie słoneczne (albedo) nie zmienia ε (właściwości inherentnej materiału), ale silnie wpływa na temperaturę powierzchniową poprzez absorpcję promieniowania widzialnego i bliskiej IR. Ciemna sierść (niska albedo) absorbuje więcej ciepła słonecznego, podnosząc temp. powierzchni o 5–15°C w porównaniu do jasnej (np. czarne paski u zebr: +10°C w słońcu). To distortuje odczyty IRT, powodując fałszywie wysokie temperatury. Emisyjność zależy też od warunków pomiaru:

• Kąt widzenia: >45° obniża ε o 0,01–0,05 (zalecany 90° do powierzchni).
• Temperatura otoczenia: Mały wpływ (np. <3°C różnicy nie zmienia ε znacząco), ale wiatr (7–12 km/h) obniża temp. o 0,4–0,8°C poprzez konwekcję.
• Słońce i cień: Bezpośrednie słońce zwiększa temp. oka o 0,56°C; zawsze mierzyć w cieniu lub indoor (temp. otoczenia 20–24°C).

• Warunek pomiarowy	Wpływ na ε	Wpływ na odczyty IRT	Zalecenia
  Bezpośrednie słońce	Brak	↑ temp. o 5–15°C (ciemna sierść)	Mierzyć w cieniu; unikać outdoor bez osłon
  Wiatr/deszcz	Minimalny	↓ temp. o 0,4–0,8°C (parowanie)	Stabilne warunki; kalibracja wilgotności
  Kąt >45°	↓0,01–0,05	Niższe odczyty	Używać 90°; statyw dla koni/psów

  Podsumowując, emisyjność sierści jest stosunkowo stabilna (0,86–0,98), ale struktura i wilgotność wpływają na izolację i przewodzenie, a warunki zewnętrzne (słońce) na temp. powierzchni – kluczowe dla dokładnych pomiarów w weterynarii. Dla specyficznych gatunków (np. koni) zaleca się empiryczną kalibrację ε=0,95–0,98.