紅外熱像儀通過探測目標物體的紅外輻射，然后經過光電轉換、電信號處理及數字圖像處理等手段，將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像。分為以下步驟：
第一步：利用對紅外輻射敏感的紅外探測器把紅外輻射轉變為微弱電信號，該信號的大小可以反映出紅外輻射的強弱。
第二步：利用后續電路將微弱的電信號進行放大和處理，從而清晰地采集到目標物體溫度分布情況。
第三步：通過圖像處理軟件處理放大后的電信號，得到電子視頻信號，電視顯像系統將反映目標紅外輻射分布的電子視頻信號在屏幕上顯示出來，得到可見圖像。
在不同的應用領域，對于紅外熱像儀的選擇有不同的要求，主要考慮因素有熱靈敏度——熱像儀可分辨出的最小溫差（噪音等效溫差）、測量精度。反應到電路上，最應注意的既是第二步電信號的放大和采樣。實際上，從信號處理，到數據通信，到溫度控制反饋，都有較大的精度影響因素。
熱像儀中需要采集的信號為面陣紅外光電信號，來源于紅外探測器，通過將紅外光學系統采集的紅外信號FPA轉換為微弱電信號輸出，選擇OP AMP時需要注意與FPA供電類型匹配及小信號放大。根據紅外熱像儀的使用場合，去選擇適合的運放，達到最優的放大效果和損耗最小的放大信號。運放的多項直流指標都會直接影響到總的誤差值。比如，VOS、MRR、PSRR、增益誤差、檢測電阻容差，輸入靜態電流，噪聲等等。需要根據實際應用的特點，擇取主要誤差項目評估和優化。
紅外熱像儀大體來說由四部分構成，光學系統、探測器、信號處理器、顯示器。這其中的核心元器件便是紅外探測器。
紅外熱成像儀是利用紅外探測器（紅外探測器是將入射的紅外輻射信號轉變成電信號輸出的器件，也可以叫做紅外傳感器）、光學成像物鏡和光機掃描系統接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上，在光學系統和紅外探測器之間，有一個光機掃描機構對被測物體的紅外熱像進行掃描，并聚焦在單元或分光探測器上，由探測器將紅外輻射能轉換成電信號，經放大處理、轉換或標準視頻信號通過電視屏或監測器顯示紅外熱像圖。
這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應，由于被測目標物體各部分紅外輻射的熱像分布圖信號非常弱，與可見光圖像相比，缺少層次和立體感，因此，在實際過程中為更有效地判斷被測目標的紅外熱分布場，通常采用一些輔助措施來增加儀器的實用功能，如圖像亮度、對比度的控制，實標校正等。
