Spektroradiometr nebo širokopásmový radiometr – jak vybrat
Pro měření ultrafialového záření jsou k dispozici dvě skupiny přístrojů a volba se odvíjí od jediné otázky: postačuje integrální hodnota, nebo je zapotřebí samotné spektrum?
Širokopásmové radiometry integrují záření v rámci pevně dané spektrální citlivosti a poskytují jedinou hodnotu. Spektroradiometry záření rozkládají a měří každou vlnovou délku samostatně; z toho se pak vypočítá každá integrální nebo akčním spektrem vážená hodnota. Tato stránka staví oba koncepty kritérium po kritériu vedle sebe a od měřicí úlohy vede ke správné třídě přístrojů.
Co měří obě třídy přístrojů
Širokopásmový radiometr udává ozářenost v pevně daném spektrálním pásmu a po integraci v čase také UV dávku. O naměřené hodnotě rozhoduje spektrální citlivost jeho senzoru: ta určuje, která část záření vůbec do měření vstoupí.
Spektroradiometr záření rozkládá a měří každou vlnovou délku zvlášť. Z toho se vypočítá každá integrální nebo akčně vážená hodnota – a protože je k dispozici spektrum, lze dodatečně použít libovolnou váhovou funkci.
Jak spolu souvisí difuzor, filtr, fotodioda a kalibrace a kde vzniká nejistota měření, se dozvíte v části konstrukce a zdroje chyb UV senzorů.
Širokopásmový radiometr a spektroradiometr v porovnání
| Kritérium | Širokopásmový radiometr | Spektroradiometr |
|---|---|---|
| Měřená veličina | hodnota pro pevný spektrální rozsah při váhování s(λ) | spektrální ozářenost E(λ) |
| Univerzálnost | vázán na jeden nebo několik typů lamp | libovolný zdroj, libovolné akční spektrum |
| Spektrální nesoulad | hlavní zdroj chyb, specifický pro výrobce | z principu odpadá |
| Rozptýlené světlo | nekritické | hlavní zdroj chyb, zejména v UV-C |
| Dynamický rozsah | velmi velký | omezený |
| Metrologická návaznost | dobře zavedená pomocí transferového etalonu | náročnější, spektrálně rozlišená |
| Doba odezvy | rychlá, vhodná pro sledování procesu | daná integrační dobou |
| Robustnost | vysoká, vhodná pro provoz | citlivější; vliv vlákna a justáže |
| Obsluha | jednoduchá | vyžaduje vyškolený personál |
| Cena | nízká až střední | vysoká |
Dva zdroje chyb, které se navzájem vylučují
Tabulka není žebříčkem, nýbrž je symetrická: tam, kde má jedna konstrukce svůj hlavní zdroj chyb, je druhá už ze své podstaty nenápadná. Širokopásmový radiometr se potýká se spektrální neshodou – je kalibrován na jedno spektrum a jakékoli jiné vyhodnotí chybně. Spektroradiometr se potýká s rozptýleným světlem – části silných vlnových délek se objevují tam, kam nepatří, což je obzvlášť kritické v oblasti UV-C.
Právě proto lze volbu jen zřídka učinit pouze podle katalogového listu: vyplývá z měřicí úlohy a především z toho, zda je spektrum zdroje známé a zda zůstává konstantní. Jak oba jevy uvnitř přístroje vznikají a jak velké mohou být, se dozvíte v části spektrální neshoda a rozptýlené světlo podrobně.
Kdy postačí širokopásmový radiometr
Širokopásmový radiometr je správnou volbou, když:
- je typ lampy znám a zůstává konstantní
- měření probíhá kontinuálně nebo doprovází proces
- je vyžadován široký dynamický rozsah nebo krátké doby odezvy
- je senzor vystaven náročným okolním podmínkám
- je třeba vybavit několik měřicích míst
Kdy se spektroradiometr stává nezbytným
Vyšší náročnost spektrálního měření se vyplatí vždy, když se neznámou stává samotný zdroj záření.
Spektroradiometr je správnou volbou, když:
- se mění typ lampy nebo je neznámý
- je třeba vyhodnocovat akční spektra – například podle DIN EN 62471 nebo pro UV dezinfekci
- je třeba spektrálně sledovat stárnutí lampy
- je nutné kalibrovat nebo ověřovat radiometry
- je třeba dokumentovat spektrální průkazy
Výběr podle měřicí úlohy
| Měřicí úloha | Třída přístroje | Kategorie produktů |
|---|---|---|
| Známý, konstantní zdroj; procesní měření v UVA, UVB nebo UVC | Širokopásmový radiometr | UV měřidla a radiometry |
| Dávka v čase nebo podél dopravníku | Dozimetr | UV měřidla a radiometry |
| Trvalé monitorování zařízení, několik měřicích míst | Inline senzory | UV měřidla a radiometry |
| Měnící se nebo neznámý zdroj, požadována poloha maxima | Spektroradiometr | Spektrometry a spektroradiometry |
| Vyhodnocení akčního spektra, ověření radiometrů | Spektroradiometr | Spektrometry a spektroradiometry |
Obojí společně: běžný případ v zařízení
V mnoha instalacích je nejlepším řešením kombinace: spektroradiometr zajišťuje periodické ověřování a charakterizaci spektra lampy, zatímco širokopásmové radiometry se starají o průběžné monitorování procesu. Tím se spojuje spektrální průkaznost s robustností a hospodárností filtrové radiometrie.
Přejděte k výběru produktů
Jakmile je třída přístroje stanovena, příslušná produktová kategorie vede k danému přístroji: UV měřiče a radiometry pro ozářenost a UV dávku v pevně daných spektrálních rozsazích, UV spektroradiometry a optické spektrometry pro spektrálně rozlišená měření.
Často kladené otázky k výběru přístroje
Jaký je rozdíl mezi širokopásmovým radiometrem a spektroradiometrem?
Širokopásmový radiometr poskytuje jedinou naměřenou hodnotu pro pevně daný spektrální rozsah, váženou spektrální citlivostí svého senzoru. Spektroradiometr měří záření rozlišené podle vlnové délky a z něj odvozuje libovolnou požadovanou integrální nebo akčním spektrem váženou hodnotu.
Který přístroj měří přesněji?
Zásadně ani jeden. Každý z nich má právě jeden dominantní zdroj chyby a oba se vzájemně doplňují: spektrální neshoda u širokopásmového radiometru, rozptýlené světlo u spektroradiometru. Je-li zdroj známý a stálý, poskytuje vhodně kalibrovaný širokopásmový radiometr menší nejistotu měření.
Může spektroradiometr plně nahradit širokopásmový radiometr?
Technicky ano, ekonomicky a provozně obvykle ne. Dynamický rozsah, doba odezvy, robustnost i cena hovoří při kontinuálním sledování procesu ve prospěch širokopásmového radiometru. Obvyklé uspořádání kombinuje periodické spektrální ověření s kontinuálním širokopásmovým měřením.
Jak poznám, že můj širokopásmový radiometr zdroj vyhodnocuje nesprávně?
Porovnáním se spektrálním měřením téhož zdroje ve stejné poloze. Odchyluje-li se integrální hodnota systematicky, je příčinou spektrální neshoda – přístroj je kalibrován na jiné spektrum, než které měří.
