任何物體在高溫下都會向外投射一定波長的電磁波(輻射能)。而電磁波的波長為0.65μm的可見光對人的眼睛為敏感，況且此波長的輻射能隨溫度變化，它的變化很顯著。
可見光能的大小表現(xiàn)在它對人眼亮度的感覺上。物體溫度越高，它所射出的可見光能越強(qiáng)，即看到的可見光就越亮。
光學(xué)高溫計(jì)測量溫度的方法就是把被測物體在0.65μm波長時的亮度和裝在儀表內(nèi)部的高溫計(jì)通電燈泡的燈絲亮度作比較，當(dāng)儀表燈絲亮度與被測物體所發(fā)出亮度相同時，即說明燈絲溫度與被測物體溫度相同。
因?yàn)闊艚z的亮度由通過燈絲的電流決定的，每一個電流強(qiáng)度對應(yīng)于一定的燈絲溫度，故測得電流大小即可得知燈絲的溫度，也即測得被測物體的溫度。所以這種高溫計(jì)也稱為隱絲式光學(xué)高溫計(jì)。
當(dāng)合上按鈕開關(guān)K時，標(biāo)準(zhǔn)燈(又稱光度燈)的燈絲由電池E供電。燈絲的亮度取決于流過電流的大小，調(diào)節(jié)滑線電阻R可以改變流過燈絲的電流，從而調(diào)節(jié)燈絲亮度。
毫伏計(jì)用來測量燈絲兩端的電壓，該電壓隨流過燈絲電流的變化而變化，間接地反映出燈絲亮度的變化。因此當(dāng)確定了燈絲在特定波長(0.65μm左右)上的亮度和溫度之間的對應(yīng)關(guān)系后，毫伏計(jì)的讀數(shù)即反映出溫度的高低。所以毫伏計(jì)的標(biāo)尺都是按溫度刻度的。
由放大鏡物鏡和目鏡組成的光學(xué)透鏡部分相當(dāng)于一架望遠(yuǎn)鏡。移動目鏡可以清晰地看到標(biāo)準(zhǔn)燈燈絲的影象，移動物鏡，可以看到被測對象的影象，它和燈絲影象處于同一平面上。這樣就可以將燈絲的亮度和被測對象的亮度相比較。
當(dāng)被測對象比燈絲亮?xí)r，燈絲相對地變?yōu)榘瞪?dāng)被測對象比燈絲暗時，燈絲變成一條亮線。調(diào)節(jié)滑線電阻R改變燈絲亮度，使之與被測對象亮度相等時，燈絲影象就隱滅在被測對象的影象中，這時說明兩者的輻射強(qiáng)度是相等的，毫伏計(jì)所指示的溫度即相當(dāng)于被測對象的“亮度溫度”，這個亮度溫度值經(jīng)單色黑度系數(shù)加以修正后便獲得被測對象的真實(shí)溫度。
紅色濾光片6的作用是為了獲得被測對象與標(biāo)準(zhǔn)燈的單色光，以保證兩者是在特定波段上(0.65μm左右)進(jìn)行亮度比較。吸收玻璃3的作用是將高溫的被測對象亮度按一定比例減弱后供觀察，以擴(kuò)展儀表的量程。
但是，光學(xué)高溫計(jì)畢竟是用人的眼睛來檢測亮度偏差的，也是用人工通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)燈亮度來消除偏差達(dá)到兩者的平衡狀態(tài)的(燈絲影象隱滅)。
顯然，只有被測對象為高溫時，即其輻射光中的紅光波段(λ=0.65μm左右)有足夠的強(qiáng)度時，光學(xué)高溫計(jì)才有可能工作。
當(dāng)被測對象為中、低溫時，由于其輻射光譜中紅光波段微乎其微，這種儀表也就無能為力了。所以光學(xué)高溫計(jì)的下限一般是700℃以上。
再者，由于人工操作，反應(yīng)不能快速、連續(xù)，更無法與被測對象一起構(gòu)成自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，因而光學(xué)高溫計(jì)不能適應(yīng)現(xiàn)代化自動控制系統(tǒng)的要求。
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