光谱辐射计还是宽带辐射计——如何选择

用于测量紫外辐射的仪器有两大类，选择归结为一个问题：积分读数是否足够，还是必须获得光谱本身？

宽带辐射计在内置的光谱响应度范围内对辐射进行积分，并输出一个读数。光谱辐射计将辐射分光，逐一测量每个波长；所有积分值或作用光谱加权值均由此计算得出。本页面将这两种设计逐项对比，并从测量任务出发确定合适的仪器类别。

宽带辐射计给出固定光谱波段内的辐照度，经时间积分后得到紫外剂量。决定读数的是其传感器的光谱响应度：它决定了哪一部分辐射能够进入测量。

光谱辐射计将辐射分光，并逐一测量每个波长。所有积分值或作用加权值均由此计算得出——由于已获得光谱，任何加权函数都可以在事后应用。

关于漫射器、滤光片、光电二极管与校准如何相互作用，以及测量不确定度产生于何处，请参见紫外传感器的结构与误差来源。

该表并非排名，而是对称的：一种设计的主要误差来源，在另一种设计中却因结构原理而无关紧要。宽带辐射计的难点在于光谱失配——它按某一光谱校准，对其他光谱便会产生误判。光谱辐射计的难点在于杂散光——强波长的部分能量出现在本不该出现的位置，这在 UV-C 波段尤为关键。

正因如此，仅凭数据表往往无法作出选择：选择取决于测量任务，尤其取决于光源的光谱是否已知且保持恒定。这两种效应在仪器内部如何产生、可能达到多大程度，请参见光谱失配与杂散光详解。

在以下情况下，宽带辐射计是正确的选择：

• 灯管类型已知且保持不变
• 进行连续测量或过程随行测量
• 需要宽动态范围或短响应时间
• 传感器暴露于严苛的环境条件下
• 需要配置多个测量点

每当光源本身成为未知量时，光谱测量所付出的更大努力就是值得的。

在以下情况下，光谱辐射计是正确的选择：

• 灯管类型发生变化或未知
• 需要评估作用光谱——例如按照 DIN EN 62471或用于紫外消毒
• 需要以光谱方式跟踪灯管的老化
• 需要对辐射计进行校准或验证
• 需要记录光谱证据

在许多装置中，组合方案是最佳选择：光谱辐射计负责定期验证和灯管光谱的表征，而宽带辐射计则负责连续的过程监测。这样既获得了光谱依据，又兼具滤光式辐射测量的坚固耐用与经济性。

确定仪器类别后，可通过相应的产品类目找到具体仪器：紫外测量仪与辐射计用于测量固定光谱范围内的辐照度与紫外剂量，紫外光谱辐射计与光学光谱仪用于波长分辨测量。

宽带辐射计与光谱辐射计有何区别？
宽带辐射计针对固定光谱范围给出单一读数，并按其传感器的光谱响应度加权。光谱辐射计则按波长分辨地测量辐射，并由此导出任何所需的积分值或作用函数加权值。

哪种仪器测量更准确？
原则上两者不分高下。每种仪器各有一个主导误差源，且二者互为补充：宽带辐射计为光谱失配，光谱辐射计为杂散光。如果光源已知且恒定，经过适当校准的宽带辐射计可提供更小的测量不确定度。

光谱辐射计能否完全取代宽带辐射计？
技术上可以，但从经济性和使用角度通常不可以。在动态范围、响应时间、坚固性和成本方面，宽带辐射计更适合连续过程监控。常见的方案是将定期的光谱验证与连续的宽带测量相结合。

我如何判断宽带辐射计对光源的评估有误？
将其与同一位置、同一光源的光谱测量结果进行比对。如果积分读数存在系统性偏差，原因即为光谱失配——该仪器所依据的校准光谱与其所测量的光谱并不一致。