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根据维恩定律，当温度发生变化时，被测物体的大辐射出射度将向波长增加或波长减少的方向移动，使在波长λ₁和λ₂下的光谱辐射出射度比值发生变化。比色高温计就是根据被测物体在两个不同波长下的光谱辐射出射度的比值与被测物体温度的关系，通过测出两者的比值从而测量到被测温度的。

根据维恩公式，同一物体在波长分别为₁，和₂下的光谱辐射出射度的比值为

式中 、分别为在波长₁和₂下的光谱辐射出射度； 、分别为物体在波长₁和₂时的光谱发射率；T——物体的温度。

经整理，可得

波长₁和₂是测量前的规定数值，上式表明，如发射率和已知，则被测温度T与光谱辐射出射度的比值/有单值对应关系，测出/即可获得被测物体的温度数值。

下面具体介绍比色高温计的工作原理。

光路系统中设有两个光电检测元件(硅光电池)分别接受并检测两种不同波长的光谱辐射能。被测物体的辐射线经物镜聚焦后，经平行平面玻璃、中间有通孔的回零硅光电池，再经透镜到达分光镜。分光镜能反射可见光(₁≈O.8μm)，而让₂≈1.0μm的红外线通过。波长为₁的可见光部分的能量经可见光滤光片，滤去其中长波的辐射能，其余部分能量被硅光电池接收并转换成电信号。波长为₂的红外线部分的能量则通过分光镜，经红外滤光片滤去其中的可见光，其余被硅光电池(即E₂)接收并转换成电信号。两个硅光电池E₁和E₂的输出电信号经过运算，求取比值，终由显示部分指示出温度值。

以上介绍的为双色光电比色高温计，目前已有多色的光电比色高温计，它所测得的温度更接近于被测物体的实际温度。