Beräkna irradiansen från ett spektrum i Excel

Irradians är integralen av den spektrala irradiansen över ett våglängdsintervall – i Excel alltså summan av mätvärdena multiplicerad med det spektrala stegbredden. Med en stegbredd på 0,5 nm lyder formeln =SUM(B2:B100) * 0,5. Enheten ändras från W/(m²·nm) till W/m². CIE-intervallgränserna är UV-A 315–400 nm, UV-B 280–315 nm och UV-C 100–280 nm.

För att beräkna irradiansen i Excel måste du integrera arean under den spektrala irradianskurvan över ett specifikt våglängdsintervall. Här är en guide för hur du gör detta för UV-A, UV-B och UV-C:

• Dataförberedelse för spektrumen
  • Kolumn A innehåller våglängden (i nm).
  • Kolumn B innehåller den spektrala irradiansen (i W/m²/nm).
  • Rad 1 innehåller kolumnrubrikerna Våglängd i nm och Spektral irradians E [W / ( m² nm)]
• Beräkning av den totala irradiansen
  • Integrera den spektrala irradiansen över motsvarande våglängdsintervall.

Observera att irradiansen i exemplen är exempel. Irradiansen beror till exempel på avståndet till lampan och dess effekt.

Steg-för-steg-instruktioner för att beräkna irradiansen i Excel från ett spektrum

• Ladda ner filen och öppna den i Excel.
• Bestäm önskade våglängdsintervall enligt CIE International Lighting Vocabulary. Dessa är i allmänhet
  • UV-A: 315 nm – 400 nm
  • UV-B: 280 nm – 315 nm
  • UV-C: 100 nm – 280 nm
• Integrera den spektrala irradiansen
• I Excel eller annat kalkylprogram använder du summan för att göra detta. Formel: = Sum (B2:B100)
• Nu måste du ta hänsyn till den spektrala stegstorleken. I våra exempel är detta vanligtvis 0,5 nm per cell/rad.
• Multiplicera därför summan i detta fall med 0,5: Formel: = Sum(B2:B100) * 0,5.
• Resultatet är irradiansen integrerad från den spektrala irradianskurvan.
• Enheten ändras som ett resultat av integrationen. W/m²/nm blir W/m². Detta är korrekt, eftersom det multiplicerades med våglängdsintervallet Δλ i nm.

Obs:

I vår spektraldata, som finns tillgänglig för många lampor och LED:ar, är den spektrala stegstorleken i allmänhet konstant. Detta kan till exempel erhållas genom mätning med ett skannande spektrometer eller en dubbel monokromator. Array-spektrometrar har däremot en spektral stegbredd som ändras över våglängdsintervallet.

För att ta hänsyn till detta, skapa en hjälpkolumn för den spektrala stegstorleken.
Denna kallas deltavåglängden.

Instruktioner för att beräkna irradiansen i Excel för en array-spektrometer

• Skapa en ny kolumn C för deltavåglängden:
• I rad 3, cell C3, formel: = A3-A2
• Dra formeln till den sista raden.
• Justera nu den saknade cellen C2: Formel: = C3
• Här antar vi samma spektrala stegstorlek och undviker dels en tom cell, men även ett högt numeriskt värde om vi alternativt skulle få en differens mot 0 i slutet av kolumnen.
• Multiplicera nu den spektrala irradiansen i kolumn B med deltavåglängden i kolumn C för varje rad och skriv produkten i kolumn D. Formel i D2: = B2 * C2
• Först nu beräknar du summan av kolumn D över önskat våglängdsintervall. Formel: =SUM(D2:D100)
• Resultatet är återigen irradiansen som har integrerats från den spektrala irradianskurvan med icke-lika spektrala stegbredder.

Om du stöter på svårigheter vid genomförandet eller behöver ytterligare information, tveka inte att kontakta oss.