Radiometr a spektroradiometr: zrozumienie różnicy

Wprowadzenie
W dziedzinie pomiarów optycznych dwa najważniejsze narzędzia do zbierania i analizowania danych dotyczących światła to tzw radiometry i odpowiednio spektroradiometrów. Pomimo tego, że z pozoru wydają się być identyczne, każdy z tych instrumentów został opracowany do pełnienia odrębnej funkcji i ma unikalny zestaw cech.

Będziemy kontrastować i porównywać spektroradiometry i radiometrów, omawiając ich odpowiednie zastosowania, a także cechy, które je od siebie odróżniają. Badacze, naukowcy i inni profesjonaliści, którzy pracują w takich dziedzinach, jak astronomia, teledetekcja i monitorowanie środowiska, muszą dobrze rozumieć różnice między tymi terminami.

Radiometr: pomiar całkowitej mocy
Radiometry to instrumenty optyczne, które służą do obliczania agregatu energii wszystkich fotonów mieszczących się w określonym zakresie długości fal. Oferują dogłębną analizę ilości wypromieniowanej energii, która jest emitowana, przesyłana lub odbierana przez określony obiekt lub miejsce.

Radiometry mają wiele różnych zastosowań, z których niektóre obejmują badanie energii słonecznej, badanie atmosfery i monitorowanie wzorców pogodowych.

Ponieważ jest to element radiometru odpowiedzialny za wykrywanie docierającego promieniowania i przekształcanie go w sygnał elektryczny, detektor promieniowania jest uważany za jeden z podstawowych elementów instrumentu.

Po ocenie sygnał ten daje dane, które mogą być wykorzystane w procesie obliczania całkowitej mocy wykrywanego promieniowania. Ze względu na szerokie pasmo przenoszenia zdecydowana większość radiometrów jest w stanie wykrywać różne długości fal.

Dokładne pomiary promieniowania słonecznego zapewniają radiometry, dlatego jeśli chcesz zrozumieć, jak działają wzorce pogodowe i zmiany klimatu, musisz go mieć. Naukowcy mogliby wykorzystać te urządzenia do pomiaru ilości światła słonecznego docierającego do powierzchni ziemi, aby lepiej zrozumieć procesy zachodzące w atmosferze i ocenić potencjał energii słonecznej.

Spektroradiometr: szczegółowa analiza widmowa
Informacje o widmie, które oferuje spektroradiometry umożliwia bardziej dogłębne badanie niż to, które zapewniają radiometry, które jedynie mierzą całkowitą moc w określonym zakresie długości fal. Do opisu składu widmowego światła można użyć spektroradiometru, który analizuje rozkład energii promieniowania w szerokim zakresie długości fal. Można to zrobić za pomocą instrumentu.

Spektroradiometr można podzielić na podstawowe elementy, które obejmują spektrometr, detektor promieniowania i układ optyczny, który zbiera i skupia światło na detektorze. Spektrometr rozbija światło na składowe długości fal, a detektor śledzi, jak intensywna jest jasność każdej długości fali. Wszystkie cechy widma światła zostały zapisane w informacjach, które zostały w konsekwencji zebrane.

Zdolność spektroradiometrów do analizy widma światła przyczynia się do ich wykorzystania w teledetekcji, monitorowaniu środowiska i kolorymetrii. Spektroradiometr jest w stanie prawidłowo mierzyć wiele różnych aspektów światła, w tym jego temperaturę barwową, widmowy rozkład mocy i współczynnik oddawania barw (CRI), by wymienić tylko kilka z tych aspektów.

Niezwykle ważne jest przeprowadzenie dokładnych pomiarów widma w celu oceny jakości oświetlenia w różnych sytuacjach, takich jak otoczenie architektoniczne lub ogrodnicze. LISUN ma najlepszy spektroradiometr.

Różnice w funkcjonalności
Radiometry i spektroradiometry najbardziej różnią się od siebie pod względem funkcji. Radiometry mierzą całkowitą moc w określonym zakresie długości fal, podczas gdy spektroradiometry badają cały skład widma światła. Spektroradiometry są czasami nazywane spektroradiometrami.

Specyficzne potrzeby konkretnej pracy pomogą określić, które z tych narzędzi jest najbardziej odpowiednie do wykonania tej czynności.

Radiometr jest instrumentem z wyboru do użycia, gdy wszystko, czego potrzeba, to kompleksowa ocena ogólnego natężenia promieniowania. Na przykład w badaniach nad energią słoneczną stosuje się radiometry do pomiaru ilości światła słonecznego dostępnego dla systemów fotowoltaicznych.

Radiometry służą do pomiaru całkowitej intensywności światła słonecznego w celu oszacowania ilości potencjalnej energii, którą mogą wytworzyć panele słoneczne.

Z drugiej strony spektroradiometry są instrumentami z wyboru, jeśli wymagana jest duża ilość informacji spektralnych. W dziedzinach takich jak teledetekcja i monitorowanie środowiska spektroradiometry odgrywają ważną rolę w dostarczaniu dokładnego opisu charakterystyk widmowych obiektów i ich otoczenia.

Dzięki analizie unikalnych spektralnych odcisków palców szerokiej gamy materiałów i substancji spektroradiometry są przydatnymi instrumentami do przeprowadzania operacji, takich jak monitorowanie roślinności, określanie jakości wody i lokalizowanie źródeł zanieczyszczeń.

Specyfikacje techniczne i postępy
Zarówno radiometry, jak i spektroradiometry to urządzenia pomiarowe, które wykorzystują fale radiowe, ale mierzą je na różne sposoby i mają różne potrzeby techniczne. Różnice te mają wpływ nie tylko na ich wydajność, ale także na zakres pomiarów, które zapewniają.

Dane techniczne radiometru:
Zakres widmowy: Zdecydowana większość radiometrów jest w stanie wykonywać pomiary w różnych zakresach długości fal, począwszy od światła ultrafioletowego (UV), a skończywszy na świetle widzialnym i podczerwieni (IR).

Czułość: Radiometry są w stanie wykonywać dokładne pomiary całkowitej mocy promieniowania w obszarze widmowym, dla którego zostały zaprojektowane. Czułość radiometru określa, jak dobrze może wykrywać i mierzyć nawet bardzo niskie poziomy promieniowania.

Czas odpowiedzi: Radiometry są zaprojektowane tak, aby miały krótki czas reakcji, dzięki czemu mogą dokładnie rejestrować zmieniające się poziomy promieniowania. Z tego powodu są doskonałą opcją do zastosowań takich jak systemy energii słonecznej i badania atmosfery, z których oba wymagają ciągłego monitorowania.

Specyfikacje techniczne spektroradiometru
Zakres widmowy i rozdzielczość:  Zakres widmowy, który można zmierzyć za pomocą spektroradiometrów, jest mniejszy niż ten, który można zmierzyć za pomocą radiometrów, ale instrumenty te mają wyższą rozdzielczość w całym widmie. Mają zdolność rejestrowania jasności światła w szerokim zakresie długości fal, co umożliwia wiarygodną analizę widma.

Dokładność widmowa: Spektroradiometry dążą do wysokiej dokładności spektralnej, co oznacza, że ​​widma uzyskiwane przez instrument mają być jak najbardziej zbliżone do rozkładu widma mierzonego światła. Dokładność widma można utrzymać stosując procedury kalibracji i algorytmy korekcyjne.

Widmowa szerokość pasma: Zmieniając szerokość pasma widmowego spektroradiometru, naukowcy mogli skoncentrować swoją uwagę na określonym zakresie długości fal. Pomiary można dostosować w większym lub mniejszym stopniu, tak aby były odpowiednie dla wymagań każdej konkretnej aplikacji.

Ostatnie postępy techniczne zaowocowały ulepszeniami zarówno funkcjonalności radiometrów, jak i spektroradiometry jak również ich zastosowania. Oto niektóre z najważniejszych ostatnich postępów:

Ulepszone detektory: fotodiody krzemowe, fotopowielacze (PMT) i czujniki półprzewodnikowe to tylko kilka przykładów najnowocześniejszych technologii wykrywania stosowanych w produkowanych obecnie radiometrach i spektroradiometrach. Dzięki zwiększonej czułości, rozszerzonemu zakresowi dynamicznemu i większemu stosunkowi sygnału do szumu detektory te umożliwiają uzyskiwanie dokładniejszych wyników.

Kalibracja i standardy: Współcześnie radiometry i spektroradiometry wyposażone są we wzorce kalibracyjne i algorytmy korekcji, dzięki czemu uzyskiwane przez nie wyniki są wiarygodne i podobne. Te procedury kalibracji są pomocne w eliminowaniu błędów systematycznych i utrzymywaniu spójności pomiarów, które są ważnymi celami kalibracji.

Instrumenty przenośne i podręczne: Nastąpił wzrost dostępności urządzeń przenośnych i podręcznych spektroradiometry a także radiometry, co umożliwia natychmiastowe zbieranie pomiarów w terenie. Ze względu na mobilność tego wygodnego sprzętu badacze mogą zbierać pomiary w terenie bez konieczności wcześniejszego przygotowania.

Integracja z technologią cyfrową: Radiometry i spektroradiometry odniosły korzyści z ulepszeń w zakresie możliwości gromadzenia i interpretacji danych w ostatnich latach. Wykorzystanie technologii cyfrowej, takiej jak interfejsy komputerowe i oprogramowanie, może potencjalnie zwiększyć dokładność i wydajność pomiarów w różnych kontekstach.

Wnioski
Istnieją znaczne różnice między radiometrami i spektroradiometrami pod względem wymagań technicznych i postępów, które przyczyniły się do powstania każdego z tych instrumentów w tym, czym są dzisiaj.

Radiometry to najdokładniejsze przyrządy do pomiaru ogólnego natężenia promieniowania w szerokim zakresie widma. Z drugiej strony spektroradiometry są najdokładniejszymi instrumentami do dostarczania pełnych informacji widmowych w ograniczonym zakresie z wysoką rozdzielczością.

Ze względu na postęp w technologii detektorów, metodach kalibracji, mobilności i integracji cyfrowej, radiometry i spektroradiometry oferują teraz więcej możliwości pod względem wydajności i elastyczności niż w przeszłości. Bezpośrednią konsekwencją tych ulepszeń jest to, że są one obecnie wykorzystywane w znacznie szerszym zakresie sytuacji, w tym w badaniach nad energią słoneczną, monitorowaniu środowiska, kolorymetrii i teledetekcji.

Należy zrozumieć różnice technologiczne między radiometrami a spektroradiometrami, aby podjąć świadomą decyzję, który rodzaj instrumentu najlepiej spełni wymagania konkretnego zastosowania. Z pomocą tych urządzeń badacze i profesjonaliści mogą potencjalnie uzyskać znaczące korzyści z pozyskiwania dokładnych i dokładnych danych optycznych.

Tagi:LMS-6000