应用指南
日光辐射测量: 光谱辐照度和光谱辐射率
在以下的科学领域中，日光辐射测量是非常重要的：
太阳能发电
太阳能发热
生物燃料的日光发酵
日光消毒
建筑暖通空调
气候研究
温室农业
辐射测量涉及电磁辐射的测量，首先要考虑的是辐射的光谱分布，以选择合适的探测器系统。另外一个重要的方面是辐射的空间分布，用来决定正确的光接收系统。
光谱辐照度
辐照度用来衡量某个与光源有特定距离的虚拟表面上的光通量密度（如mW/cm2）。测量必须包含各个方向各个角度上的光辐射。光谱辐照度是描述辐照度按波长分布的函数。
辐照度测量需要一个余弦接收器作为输入光路。其角响应应该只随着平行入射光线的入射角度的余弦值而变化。余弦接收器通常是一漫透射材料制作的半球状光学元件（图1）。
图1 BSR112E 350-1100微型光谱辐照度计
B&WTEK提供两种类型的适用于日光辐照度测量的余弦校正器。一种是采用积分球进行漫反射，积分球上的开口用来做余弦接收器（图2）。另外一种是聚四氟乙烯材料制作的透射型余弦校正器，可与积分球达到相同的宽光谱覆盖范围（图3）。
图2 适用于220-2500nm的 BIS1.5积分球
测量日光光谱辐照度
图4表示的是日光的辐照光谱图。海平面上的大部分日光辐射能量集中在300nm到2500nm的光谱区域。在太阳能领域中，由于要对地面上不同的区域所能接受到的辐射量进行监测，光谱辐照度的测量变得十分重要。
图4 日光辐照度光谱
B&WTEK i-Spec™系列产品有两个宽谱模块BWS005和BWS015，可用于日光辐照度的检测。其中BWS005覆盖光谱范围为400-2200nm。采用特殊设计的二分支光纤和余弦校正器，该光谱仪在进行校正后，可配合Bwspec软件用于直接测量日光辐照光谱。
图５ B&WTEK i-Spec光谱辐照度检测光谱仪
光谱辐照度检测光谱仪可采用校准灯进行校准，通常是1000W的钨卤素灯。余弦校正器被放置在离校准灯特定的距离，而校准灯则在特定电流下恒流工作。
图6 光谱的照度校正
日光光谱辐射率测量
辐照度是与光源特定距离表面上的光通量密度，而辐射率是用来测量扩展光源在单位立体角上发射的光通量密度。测量辐照度通常需要采用余弦校正器，而测量辐射率则需要一个朝向光源的透镜。
日光光谱辐射率的测量涉及从地面上对天穹中特定区域的观测。辐射率测量在全球各地气候研究中得到广泛应用。两个物体间（如天空和地球）的辐射传输是辐射率和反射率分布的函数。地面反射率可影响观测到的天空辐射率。
图7 测量日光辐射率
光谱辐射率的校正也是基于校准灯和标准反射体。受照物体的辐射率是校准灯的照度和反射体本身反射率的函数。配有双分支光纤和小视场（FOV）透镜组
的i-Spec 光谱仪，经过校正后即可在BWSpec软件中直接进行日光光谱辐射率的测量。
图8 光谱辐射率校准
实例数据
图9是采用图8中i-Spec BWS015系统在300-1700nm光谱范围内测到的天空辐射率数据。系统的视场（FOV）定向于正午有薄云的天空，检测位置在美国特拉华州，检测时间在4月，光谱辐射率的单位是mW/cm2/sr/nm。
图9 特拉华州4月正午的天空光谱辐射率
