В инжинерството съществува понятието за обект и фон. Обекта са обикновени неща, които трябва да бъдат засечени и изследвани (хора, превозни средства, машини и т.н.), фонът е всичко останало в зрителното поле, което не е обекта (гора, трева, сгради и т.н.)

Работата със всички термални уреди се основава на възприемането на разликата в температурата между две неща тоест обекта върху фона и превръщането на тази температурна разлика във видимо изображение. Не всички тела са затоплени еднакво и затова се получава картина с инфрачервено (IR) разпределение Колкото по-голяма е разликата между интензитета на инфрачервеното излъчване на обекта и интензитета на инфрачервеното излъчване на фона, толкова по-ясно и различимо и с по-голям контраст ще бъде термалната картина. Модерните термални устройства изображения могат да открият температурни разлики от 0.015-0.07°C.

Повечето от устройствата за нощно виждане, се базират на лампи за усилване на образа или CMOS/CCD сензори, които откриват инфрачервено лъчение в диапазона на дължината на вълната от 0.78-1 µm, което е много малко по-високо от спектралната чувствителност на човешкото око. Термалните устройства работят в диапазона на дължина на вълната range 3-555 µm (MWIR или средна инфрачервена вълна) и 8-14 µm (LWIR или дълга инфрачервена вълна). В този диапазон на дължината на вълната, атмосферните слоеве на приземната повърхност са прозрачни за инфрачервеното излъчване и излъчвателната способност на наблюдаваните обекти с температура от -50 до +50°C е най-голяма..

Термалния уред е електронно устройство за наблюдение, което създава изображение на температурната разлика на наблюдавана област в пространството. Ключовият компонент на всеки термален уред е микроболометърна решетка (термален сензор) и всеки елемент от изображението на тази решетка (пиксел) може да измерва температурата с голяма точност.

Предимството на термалните монокуляри е в това, че те нямат нужда от никакви външни източници на осветяване. Те са пасивни системи, които работят добре както и през деня, така и в най-тъмните нощи Както вече споменахме, лоши времеви условия като мъгла или дъжд не са пречка пред термалния уред. Тези условия биха направили обикновените устройства за нощно виждане напълно безполезни.

Работата с всички термални устройства може да се опише просто по следния начин:

• • Обективната леща на термалния уред формира температурна карта на всичко, което попада във визуалното поле върху повърхността на термо сензора (още известна като карта на температурната разлика)
• • Микропроцесорът и други електронни елементи четат данни от термалния сензор, обработват ги и създават форми на екрана, която представлява визуална интерпретация на данните. След това изображението се вижда през окуляра или директно на екрана.

Термалните уреди имат повече общо с цифровите устройства за нощно виждане, отколкото устройствата за нощно виждана за приближаване още наричани аналогови системи и позволяват по-голям брой настройки и корекции от потребителя.

Например, настройките за яркост и контраст, настройка на цветовете на изображението, въвеждането на допълнителна информация в зрителното поле (текущо време, ниво на батерията, икони за активен режим и др.), дигитално увеличаване, картина-в-картина (показва увеличеното изображение на наблюдавания обект или част от нега на отделен малък прозорец) и показва OFF функции (използват се за пестене на енергия и да се избегне излагането на фоново осветление).

Термалните устройствата за оптичен прицел също могат да имат и много функции които могат да помогнат на техния ползвател като например множество избираеми скали с различни форми и цветове, удобни и бързи функции за нулиране “нулиране с един изстрел” и “замразяващо ” нулиране, функции за автоматична корекция на разстоянието, множество профили за нулиране на различни пушки, индикация за страничен наклон, ъгъл на издигане и много други

В сравнение с аналогови устройства за нощно виждане, при дигиталните и термалните устройства скалата най-често е “дигитална”, тоест изображението на самата мишена е нанесено върху изображението на фона с видео обработка. Ефекти като parallax биват елиминирани, скалата се мърда електронно, което позволява премахването на механичните коригиращи елементи, които обикновено се намират в аналоговите устройства. Затова тези механични коригиращи елементи може да бъдат цялостно премахнати от дигитални и термални устройства.

Термалните уреди може също така да имат вградени устройства за записване на видео, които освен, че правят снимки заснемат и клипове на наблюдаваните обекти. Също може да имат и много други спомагателни функции, като безжично предаване на данни (снимки и видео), чрез радиоканал или Wi-Fi към външни устройства, (дистанционно управление на уреда с помощта на мобилно устройство например), и интеграции с GPS-сензори и т.н.