Spektroradiometr czy radiometr szerokopasmowy – jak dokonać wyboru

Do pomiaru promieniowania ultrafioletowego dostępne są dwie rodziny przyrządów, a wybór sprowadza się do jednego pytania: czy wystarcza odczyt całkowy, czy potrzebne jest samo widmo?

Radiometry szerokopasmowe całkują promieniowanie w ramach wbudowanej charakterystyki widmowej czułości i podają jeden odczyt. Spektroradiometry rozszczepiają promieniowanie i mierzą każdą długość fali osobno; na tej podstawie obliczana jest każda wartość całkowa lub ważona funkcją skuteczności. Na tej stronie zestawiamy oba rozwiązania kryterium po kryterium i przechodzimy od zadania pomiarowego do właściwej klasy przyrządu.

Radiometr szerokopasmowy podaje natężenie napromienienia w ustalonym pasmie widmowym, a po scałkowaniu w czasie – dawkę UV. O wskazaniu decyduje czułość widmowa jego czujnika: określa ona, która część promieniowania w ogóle wchodzi do pomiaru.

Spektroradiometr rozszczepia promieniowanie i mierzy każdą długość fali osobno. Z tego obliczana jest każda wartość całkowa lub ważona funkcją skuteczności – a ponieważ dostępne jest całe widmo, dowolną funkcję wagową można zastosować również później.

W jaki sposób współdziałają dyfuzor, filtr, fotodioda i wzorcowanie oraz skąd pochodzi niepewność pomiaru, opisano w części budowa i źródła błędów czujników UV.

Tabela nie jest rankingiem, lecz układem symetrycznym: tam, gdzie jedna konstrukcja ma swoje główne źródło błędu, druga jest z założenia bez zastrzeżeń. Radiometr szerokopasmowy zmaga się z niedopasowaniem widmowym – jest wzorcowany względem jednego widma i błędnie ocenia każde inne. Spektroradiometr zmaga się ze światłem rozproszonym – części silnych długości fali pojawiają się tam, gdzie nie powinny, co jest szczególnie krytyczne w zakresie UV-C.

Właśnie dlatego wyboru rzadko można dokonać wyłącznie na podstawie karty katalogowej: wynika on z zadania pomiarowego, a przede wszystkim z tego, czy widmo źródła jest znane i pozostaje stałe. W jaki sposób oba efekty powstają wewnątrz przyrządu i jak duże mogą się stać, opisano w części niedopasowanie widmowe i światło rozproszone w szczegółach.

Radiometr szerokopasmowy jest właściwym wyborem, gdy:

• typ lampy jest znany i pozostaje niezmienny
• pomiar jest ciągły lub towarzyszy procesowi
• wymagany jest szeroki zakres dynamiczny lub krótkie czasy odpowiedzi
• czujnik jest narażony na trudne warunki otoczenia
• konieczne jest wyposażenie kilku punktów pomiarowych

Większy nakład pracy związany z pomiarem widmowym opłaca się zawsze wtedy, gdy samo źródło staje się niewiadomą.

Spektroradiometr jest właściwym wyborem, gdy:

• typ lampy się zmienia lub jest nieznany
• konieczna jest ocena widm działania – na przykład według DIN EN 62471 lub dla dezynfekcji UV
• konieczne jest widmowe śledzenie starzenia lampy
• radiometry muszą być wzorcowane lub weryfikowane
• konieczne jest udokumentowanie dowodów widmowych

W wielu instalacjach najlepszym rozwiązaniem jest połączenie obu metod: spektroradiometr służy do okresowej weryfikacji i charakteryzowania widma lampy, natomiast radiometry szerokopasmowe zapewniają ciągłe monitorowanie procesu. W ten sposób dowody widmowe łączą się z wytrzymałością i ekonomicznością radiometrii filtrowej.

Po ustaleniu klasy przyrządu odpowiednia kategoria produktowa prowadzi do konkretnego urządzenia: mierniki UV i radiometry do pomiaru natężenia napromienienia i dawki UV w stałych zakresach widmowych, spektroradiometry UV i spektrometry optyczne do pomiarów z rozdzielczością widmową.

Jaka jest różnica między radiometrem szerokopasmowym a spektroradiometrem?
Radiometr szerokopasmowy podaje jedną wartość dla ustalonego zakresu widmowego, ważoną charakterystyką widmowej czułości swojego czujnika. Spektroradiometr mierzy promieniowanie z rozdzielczością na długości fali i na tej podstawie wyznacza dowolną żądaną wartość całkową lub ważoną funkcją skuteczności.

Który przyrząd mierzy dokładniej?
Zasadniczo żaden. Każdy z nich ma dokładnie jedno dominujące źródło błędu, a oba te źródła są komplementarne: niedopasowanie widmowe w przypadku radiometru szerokopasmowego oraz światło rozproszone w przypadku spektroradiometru. Jeżeli źródło jest znane i stałe, odpowiednio wzorcowany radiometr szerokopasmowy zapewnia mniejszą niepewność pomiaru.

Czy spektroradiometr może całkowicie zastąpić radiometr szerokopasmowy?
Technicznie tak, ekonomicznie i eksploatacyjnie zwykle nie. Zakres dynamiczny, czas odpowiedzi, odporność mechaniczna i koszt – wszystko to przemawia na korzyść radiometru szerokopasmowego w ciągłym monitorowaniu procesu. Typowe rozwiązanie łączy okresową weryfikację widmową z ciągłym pomiarem szerokopasmowym.

Jak rozpoznać, że mój radiometr szerokopasmowy błędnie ocenia źródło?
Porównując go z pomiarem widmowym tego samego źródła w tym samym położeniu. Jeżeli wartość całkowa odbiega systematycznie, przyczyną jest niedopasowanie widmowe – przyrząd jest wzorcowany względem widma innego niż to, które mierzy.