光纖光譜儀輻照度測量

輻照度量學是光學和輻射度量學的一個分支，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準光源，通過經(jīng)過定標的標準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)的標準燈輻射光譜的比值。需將標準燈先行置于光路中，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準燈。只校準峰形，沒有物理量，只有相對強度1。

輻射測量：標準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行輻射定標。輻射定標把光譜儀探測器采集到的光譜還原成實際的光譜分布(光譜的形狀和大小)，定標后光譜的強度坐標就不再是一個相對強度，而是實際的輻照強度。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、計算機組成，系統(tǒng)測量待測光源前需要使用標準光源定標。

輻照度系統(tǒng)搭建構(gòu)成：

*需要注意，當系統(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，因此，不要在定標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準光源（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)：負責接收探測器輸出的電信號，進行放大、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行光采集的優(yōu)點是系統(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)。

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

輻照度測量特點：

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，實現(xiàn)實時測量。

非接觸測量：通過光纖傳輸光信號，實現(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：

科學研究：為光學、材料科學、生命科學等領(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。

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