海洋观测中常见的红外辐射计包括船载、机载和星载几大类型。其基本测量原理是用热电探测器和红外测温仪分别对两个呈现出不同温度的黑体进行探测，从而得到每个黑体的辐射量及模拟电压值，而该电压值与辐射量呈线性关系，从而通过以上的测量，拟合出电压—辐射关系直线；再通过该直线结合红外测温仪测得海面目标的电压值，根据普朗克定律计算目标的辐射量。仪器通过观测两个在不同温度下的黑体腔进行红外光路校准以保持测量结果的较高准确性，同时需要克服海洋环境对于光学元件的污染。热红外波段的电磁波波长是3～15毫米，波段3.7～4.1毫米和10～12毫米是辐射计探测海面物理要素的热红外窗口。热红外辐射计通常用于观测海面，因为只有接近海面非常薄的水层的水分子发射的红外辐射能够溢出水面，人们称这非常薄的水层为皮层，所以热红外辐射计探测的只是海洋的皮层温度。

热红外辐射计在海气边界层观测和海洋遥感现场印证的重要观测设备。