光纖光譜儀輻照度測量

輻照度量學(xué)是光學(xué)和輻射度量學(xué)的一個分支，主要研究輻射能在物體表面上的分布和變化。其核心概念之一是輻射照度（Irradiance），也稱為輻照度，它表示受照面單位面積上接收到的輻射通量，單位是瓦每平方米（W/㎡）。輻射照度是描述物體表面單位時間內(nèi)單位面積接收輻射能多少的物理量，對于理解輻射能的傳輸、轉(zhuǎn)換和利用具有重要意義。

輻射測量可以用于測量發(fā)光光源，也可以用于測量反射光。例如太陽光譜研究，獲得太陽光譜的能量分布、測量太陽、大氣的輻照能量或者照射到物體上反射的二次輻照。LED光源參數(shù)測試與質(zhì)量檢測等。

光纖光譜儀的輻照度測量原理：

測待測物品:輻照度測量需要一已知輻射能量分布的標(biāo)準(zhǔn)光源，通過經(jīng)過定標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)光源以及光纖光譜儀即可測得待測物的光譜輻射能量分布曲線，通過輻射能量分布曲線可進(jìn)一步計算出輻照度、輻射通量等參數(shù)。

測待測光源:利用鑒知技術(shù)的光譜儀對光的響應(yīng)特點(diǎn)模擬出待測光源的輻射能量分布，從而計算輻照度、亮度等參數(shù)。

相對輻射測量：樣品的輻射光譜與具有黑體輻射能量分布(歸一件化為1)的標(biāo)準(zhǔn)燈輻射光譜的比值。需將標(biāo)準(zhǔn)燈先行置于光路中，測得其光譜為本次測量的參考光譜，然后再用待測輻射源代替標(biāo)準(zhǔn)燈。只校準(zhǔn)峰形，沒有物理量，只有相對強(qiáng)度1。

輻射測量：標(biāo)準(zhǔn)光源是一個理想灰體，采用已知光譜輸出(單位:uW/cm2/nm)的鹵鎢燈光源來對光譜儀進(jìn)行輻射定標(biāo)。輻射定標(biāo)把光譜儀探測器采集到的光譜還原成實(shí)際的光譜分布(光譜的形狀和大小)，定標(biāo)后光譜的強(qiáng)度坐標(biāo)就不再是一個相對強(qiáng)度，而是實(shí)際的輻照強(qiáng)度。修改光譜的形狀和幅度，從而校正儀器的響應(yīng)函數(shù)，可測強(qiáng)度。

一般來說測量系統(tǒng)由光譜儀、光纖、積分球或余弦矯正器、計算機(jī)組成，系統(tǒng)測量待測光源前需要使用標(biāo)準(zhǔn)光源定標(biāo)。

輻照度系統(tǒng)搭建構(gòu)成：

*需要注意，當(dāng)系統(tǒng)的配置更改以后，系統(tǒng)被視為一套新的系統(tǒng)，需要重新定標(biāo)，因此，不要在定標(biāo)完成以后做光纖插拔行為。

輻照度測量系統(tǒng)通常包括以下幾個部分：

光源發(fā)射：使用已知輻照度的標(biāo)準(zhǔn)光源（如鎢燈、氘燈等）發(fā)射穩(wěn)定的光譜。

光纖傳輸：光線通過光纖傳輸?shù)焦庾V儀的輸入端，光纖作為信號耦合器件，確保光信號的高效傳輸。

光譜儀主體：包括光柵、狹縫、探測器等部件。光柵用于分散光線，狹縫限制入射光范圍，探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)：負(fù)責(zé)接收探測器輸出的電信號，進(jìn)行放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，最終得到輻照度值。

光信息采集：余弦校正器：使用余弦輻射探頭進(jìn)行光采集的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)搭建方便，采集模塊體積小，采集面積廣，性價比高；缺點(diǎn)是對環(huán)境要求較高，需全暗環(huán)境，且測試精度較積分球測試差，受外界影響波動比較大。積分球：使用積分球搭建測試優(yōu)勢在于抗干擾，內(nèi)部暗環(huán)境，光照均勻，測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，誤差小，重復(fù)性高，但價格較為昂貴。

輻射通量與光通量之間的關(guān)系：

V(λ): 視見函數(shù)，無量綱相對數(shù)值。

Km:  Km=683lm/w較大光譜效能，單位:流明/瓦(lm/W)。

光度學(xué)參數(shù)可由測得輻照度量學(xué)相關(guān)參數(shù)換算得到。

輻照度測量特點(diǎn)：

高精度：光纖光譜儀能夠提供高精度的輻照度測量，滿足科研和工業(yè)應(yīng)用的需求。

寬光譜范圍：能夠測量從紫外到紅外的寬光譜范圍內(nèi)的輻照度。

快速響應(yīng)：光譜儀能夠快速響應(yīng)光信號的變化，實(shí)現(xiàn)實(shí)時測量。

非接觸測量：通過光纖傳輸光信號，實(shí)現(xiàn)非接觸式測量，避免對被測物體的干擾。

輻照度測量在多個領(lǐng)域有重要應(yīng)用，包括但不限于：

科學(xué)研究：為光學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

工業(yè)應(yīng)用：在光伏、環(huán)境監(jiān)測、材料檢測等行業(yè)中發(fā)揮重要作用，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

能源評估：在太陽能等可再生能源的評估和開發(fā)中，輻照度測量是評估資源潛力和系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。

環(huán)境保護(hù)：通過監(jiān)測環(huán)境中的輻射污染情況，為環(huán)境保護(hù)和污染治理提供科學(xué)依據(jù)。