Este pirómetro está formado por una lente (2) de pyrex, sílice o fluoruro de calcio que concentra la radiación del objeto caliente en una pila termoeléctrica (3) formada por varios termopares de Pt - Pt Rd de pequeñas dimensiones y montados en serie. La radiación está enfocada incidiendo directamente en las uniones caliente de los termopares. La f.e.m. que proporciona la pila termoeléctrica depende de la diferencia de temperaturas entre la unión caliente (radiación procedente del objeto enfocado) y la unión frío. Esta última coincide con la de la caja del pirómetro, es decir, con la temperatura ambiente. La compensación de este se lleva a cabo mediante una resistencia de níquel (1) conectada en paralelo con los bornes de conexión del pirómetro.

    La compensación descrita se utiliza para temperaturas ambientales máximas de 120°C. A mayores temperaturas se emplean dispositivos de refrigeración por aire o por agua que disminuyen la temperatura de la caja en unos 10 a 40 °C por debajo de la temperatura ambiente.

    En la medida de bajas temperaturas la compensación se efectúa utilizando además una resistencia termostática adicional que mantiene constante la temperatura de la caja en unos 50 °C, valor que es un poco más alto que la temperatura ambiente que pueda encontrarse y lo suficientemente bajo como para reducir apreciablemente la diferencia de temperatura útil. El pirómetro puede apuntar al objeto bien directamente, bien a través de un tubo de mira abierto (se impide la llegada de radiación de otras fuentes extrañas) o cerrado (medida de temperatura en baños de sales para tratamientos térmicos, hornos)

    Los tubos pueden ser metálicos o cerámicos. Los primeros son de acero inoxidable o aleaciones metálicas resistentes al calor y a la corrosión y se emplean temperaturas que no superan generalmente los 1100 °C.

    Permiten una respuesta más rápida a los cambios de temperatura que los tubos cerámicos. Los tubos cerámicos se utilizan hasta 1650 °C.

    En las siguientes tablas se pueden ver las características de estos tubos:
 

 

    La relación entre la f.e.m. generada y la temperatura del cuerpo es independiente de la distancia entre el cuerpo y la lente (excluyendo la presencia de gases o vapores que absorban energía) siempre que la imagen cubra totalmente la unión caliente de la pila termoeléctrica.

     El fabricante normaliza la relación entre las dimensiones del objeto y su distancia a la lente, para garantizar unas buenas condiciones de lectura. De este modo existen pirómetros de radiación de ángulo estrecho (factor de distancia 20:1) y de ángulo ancho (factor de distancia 7:1)
 

 
    Un problema de gran importancia es la selección del material de la lente que debe transmitir la máxima energía compatible con la gama de radiaciones emitida.
 

• Las lentes de Pyrex se utilizan en el campo de temperaturas de 850º C a 1750º C.
• La lente de sílice fundida en el intervalo de 450º C a 1250º C.
• La lente de fluoruro de calcio para temperaturas inferiores.

    En la figura de distribución de energía radiante (vista anteriormente) puede verse que la radiación visible presenta el área entre 0.4 y 0.75 micras, que las lentes de pyrex permiten el paso de ondas de 0.3 a 2.7 micras, que las de sílice fundida dejan pasar ondas de 0.3 a 3.5 micras; las llamas no luminosas irradian y absorben energía en una banda ancha de 2.4 a 3.2 micras debido a la presencia de CO₂ y vapor de agua. De este modo, el empleo de la lente de pyrex elimina prácticamente todas las longitudes de onda correspondientes a la energía irradiada por el CO₂ y vapor de agua y por consiguiente la medida de la temperatura no viene influida por la presencia de llamas no luminosas. Sin embargo, un pirómetro con lente de sílice que deja pasar ondas entre 0.3 y 3.8 micras es sensible a la radiación de la llama no luminosa si ésta interfiere en la línea de mira del instrumento. Asimismo, un pirómetro especial constituido por una lente de fluoruro de calcio y con un ángulo de enfoque ancho para captar la mayor cantidad posible de energía (que a bajas temperaturas es muy débil) permite medir temperaturas muy bajas de 50 C a 200 °C.

    El pirómetro de radiación se puede recomendar en lugar del termoeléctrico en los casos siguientes:

• Donde un par termoeléctrico sería envenenado por la atmósfera de horno
• Para la medida de temperaturas de superficies
• Para medir temperaturas de objetos que se muevan
• Para medir temperaturas superiores a la amplitud de los pares termoeléctricos formados por metales comunes
• Donde las condiciones mecánicas, tales como vibraciones o choques acorten la vida de un par termoeléctrico caliente
• Cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura.

    Este pirómetro reemplaza al pirómetro óptico cuando se desea registrar y vigilar las temperaturas superiores a 1600º C. Esta sustitución requiere que la fuente sea lo suficientemente grande para llenar el campo del pirómetro de radiación.