Spektroradiometr. Radiometr (radio… va … metr) – 1) elektromagnit nurlanish energiyasini oʻlchash uchun moʻljallangan asbob. Ishi nurlanishning issiklik taʼsiriga asoslanadi. Quyosh radiatsiyasi, infraqizil nurlanish va boshqa nurlanishlarni tadqiq qilishda qoʻllanadi (yana qarang Aktinometr, Pirgeliometr); 2) rad ioastronomiyada – radiotoʻlqinlar diapazonida (toʻlqin uzunligi 0,1 mm dan 1000 m gacha) astronomik obʼyektlarning nurlanishini tadqiq qilish uchun moʻljallangan radiotexnik qurilma. Radioteleskoplarning qabul qiluvchi qurilmasi sifatida, shuningdek, Yer sirtining issiklik haritalarini tuzishda qoʻllanadi; 3) radioaktiv manbalarning faolligi (vaqt birligi mobaynida radioaktiv yemirilish aktlari soni) ni oʻlchash uchun moʻljallangan asbob; 4) akustikada – tovush nurlanishlari bosimi (tovushning radiatsion bosimi) ni, kengroq maʼnoda – tovush maydonining baʼzi muhim koʻrsatkichlari (tovush energiyasi zichligi, tovush intensivligi va boshqalar)ni oʻlchash uchun moʻljallangan asbob.Spektroradiometr yorugʻlik manbasidan chiqadigan yorugʻlikning toʻlqin uzunligi va amplitudasini oʻlchashga qodir boʻlgan yorugʻlikni oʻlchash vositasidir. Spektrometrlar toʻlqin uzunligini yorugʻlik detektor massiviga tushadigan joyga qarab ajratadi, bu esa toʻliq spektrni bir marta olish bilan olish imkonini beradi. Aksariyat spektrometrlarda hisoblashning asosiy oʻlchovi mavjud, bu kalibrlanmagan oʻqishdir va shuning uchun detektorning har bir toʻlqin uzunligiga sezgirligi taʼsir qiladi. Kalibrlashni qoʻllash orqali spektrometr spektral nurlanish, spektral nurlanish va yoki spektral oqim oʻlchovlarini taʼminlay oladi. Yoritish (lyuks yoki fc), Yorqinlik (Vt/sr), Yorqinlik (cd), Oqim (Lumen yoki Vatt) koʻrsatkichlarini taʼminlash uchun oʻrnatilgan yoki kompyuter dasturlari va koʻplab algoritmlar bilan ham ishlatiladi. Bunda xromatik nurlardan foydalaniladi. Spektroradiometr yorugʻlik manbasidan chiqadigan yorugʻlikning toʻlqin uzunligi va amplitudasini oʻlchashga qodir boʻlgan yorugʻlikni oʻlchash vositasidir. Spektrometrlar koʻplab toʻlqin uzunligi diapazonlarini qamrab oluvchi koʻplab paketlar va oʻlchamlarda mavjud. Spektrometrning samarali toʻlqin uzunligi (spektral) diapazoni nafaqat panjara dispersiya qobiliyati bilan belgilanadi, balki detektorlarning sezgirlik diapazoniga ham bogʻliq. Yarimoʻtkazgichning tarmoqli boʻshligʻi bilan cheklangan kremniy asosidagi detektor 200-1100 ga javob beradi nm InGaAs asosidagi detektor esa 900-1700 gacha sezgir nm (yoki 2500 gacha nm sovutish bilan). Laboratoriya/tadqiqot spektrometrlari odatda UV dan NIRgacha keng spektrli diapazonni qamrab oladi va kompyuterni talab qiladi. Sovutish tizimini ishga tushirish uchun yuqori quvvat talab qiladigan IR spektrometrlari ham mavjud. Koʻpgina Portativ qurilmalar, shuningdek, UV dan NIRgacha boʻlgan koʻplab spektral diapazonlar uchun mavjud va juda koʻp turli xil paketlar uslublari va oʻlchamlarini taklif qiladi. Mini spektrometrlarni qoʻlda yoki laboratoriyada ishlatish mumkin, chunki ular kompyuter tomonidan quvvatlanadi va boshqariladi va USB kabelini talab qiladi. Kirish optikasi birlashtirilgan boʻlishi mumkin yoki odatda optik tolali yorugʻlik qoʻllanmasi bilan biriktiriladi. Bundan tashqari, chorakdan kichikroq mikro Spektrometrlar mavjud boʻlib, ular tizimga birlashtirilishi yoki mustaqil ravishda ishlatilishi mumkin. Radiometer – bu Daniyaning koʻp millatli kompaniyasi boʻlib, u qon namunalarini olish, qon gazini tahlil qilish, transkutan monitoring, immunoassay testlari va tegishli IT boshqaruv tizimlari uchun echimlarni ishlab chiqadi, ishlab chiqaradi va sotadi. Fon. Spektroradiometriya sohasi tor toʻlqin uzunliklari oraligʻida mutlaq radiometrik miqdorlarni oʻlchash bilan bogʻliq. Spektrni tor tarmoqli kengligi va toʻlqin uzunligi oʻsishi bilan namuna olish foydalidir, chunki koʻp manbalarda chiziqli tuzilmalar mavjud . Koʻpincha spektroradiometriyada spektral nurlanish kerakli oʻlchovdir. Amalda, oʻrtacha spektral nurlanish oʻlchanadi, matematik jihatdan taxminiy koʻrinishda koʻrsatiladi: Qayerda formula_2 spektral nurlanish, formula_3 toʻlqin uzunligi oraligʻidagi manbaning nurlanish oqimi (SI birligi: vatt, Vt) formula_4 (SI birligi: metr, m), sirt maydoniga hodisa, formula_5 (SI birligi: kvadrat metr, m 2). Spektral nurlanish uchun SI birligi Vt/m 3 ni tashkil qiladi. Biroq, koʻpincha maydonni santimetr va toʻlqin uzunligini nanometrlarda oʻlchash foydaliroq boʻladi, shuning uchun spektral nurlanishning SI birliklarining pastki koʻpliklari ishlatiladi, masalan, mkW/sm 2 nm Spektral nurlanish umuman sirtda nuqtadan nuqtaga oʻzgarib turadi. Amalda, nurlanish oqimining yoʻnalishga, sirtdagi har bir nuqtada manba tomonidan ajratilgan qattiq burchakning oʻlchamiga va sirtning yoʻnalishiga qarab qanday oʻzgarishiga eʼtibor berish muhimdir. Ushbu mulohazalarni hisobga olgan holda, ushbu bogʻliqliklarni hisobga olish uchun tenglamaning yanada qatʼiy shaklini qoʻllash koʻpincha oqilona boʻladi Eʼtibor bering, „spektral“ prefiksi „spektral kontsentratsiya“ iborasining qisqartmasi sifatida tushunilishi kerak, bu CIE tomonidan „maʼlum bir toʻlqin uzunligining har ikki tomonida cheksiz kichik diapazonda olingan radiometrik miqdorning koeffitsienti“ sifatida tushuniladi va aniqlanadi., diapazon boʻyicha". Spektral quvvat taqsimoti. Manbaning spektral quvvat taqsimoti (SPD) maʼlum bir toʻlqin uzunligi va maydonda sensorga qancha oqim yetib borishini tavsiflaydi. Bu oʻlchanayotgan radiometrik miqdorga har bir toʻlqin uzunligi hissasini samarali ifodalaydi. Manbaning SPD odatda SPD egri chizigʻi sifatida koʻrsatiladi. SPD egri chiziqlari yorugʻlik manbasining rang xususiyatlarining vizual tasvirini taʼminlaydi, koʻrinadigan spektr boʻylab turli toʻlqin uzunliklarida manba chiqaradigan nurlanish oqimini koʻrsatadi Bu shuningdek, yorugʻlik manbasining ranglarni koʻrsatish qobiliyatini baholashimiz mumkin boʻlgan metrikdir., yaʼni maʼlum bir rangli stimulni maʼlum bir yoritgich ostida toʻgʻri koʻrsatish mumkinmi degan savol tugʻiladi albatta. Xatolik manbalari. Berilgan spektrradiometrik tizimning sifati uning elektronikasi, optik komponentlari, dasturiy taʼminoti, quvvat manbai va kalibrlash funktsiyasidir. Ideal laboratoriya sharoitida va yuqori malakali mutaxassislar bilan oʻlchovlarda kichik (bir necha oʻndan bir necha foizgacha) xatolarga erishish mumkin. Biroq, koʻp amaliy vaziyatlarda, 10 foiz darajasida xatolik ehtimoli bor Jismoniy oʻlchovlarni oʻtkazishda bir necha turdagi xatolar mavjud. Oʻlchov aniqligining cheklovchi omillari sifatida qayd etilgan uchta asosiy xato turi tasodifiy, tizimli va davriy xatolardir. Bu xatoliklar koʻpgina muammolarni keltirib chiqarishi mumkin. Ushbu umumiy xato manbalariga qoʻshimcha ravishda, spektroradiometriyadagi xatoning bir nechta aniq sabablari quyidagilardan iborat: Kaliforniyada joylashgan yorugʻlik oʻlchash asboblari ishlab chiqaruvchisi Gamma-scitific tizimi kalibrlash, dasturiy taʼminot va quvvat manbai, optika yoki oʻlchash dvigatelining oʻzi tufayli ularning spektroradiometrlarining aniqligi va ishlashiga taʼsir qiluvchi etti omilni sanab oʻtadi. Taʼriflar. Adashgan yorugʻlik. Adashgan yorugʻlik – notoʻgʻri detektor elementiga etib boradigan toʻlqin uzunligidagi kiruvchi nurlanish. U detektor massivining pikseli yoki elementi uchun moʻljallangan spektral signal bilan bogʻliq boʻlmagan xato elektron hisoblarni yaratadi. Bu yorugʻlikning tarqalishi va nomukammal optik elementlarning aks etishi, shuningdek, yuqori darajadagi diffraktsiya effektlaridan kelib chiqishi mumkin. Detektordan oldin tartibni saralash filtrlarini oʻrnatish orqali ikkinchi tartib effektini olib tashlash yoki hech boʻlmaganda keskin kamaytirish mumkin. Si detektorlarining koʻrinadigan va NIRga nisbatan sezgirligi UV diapazonidagidan deyarli kattaroqdir. Bu shuni anglatadiki, UV spektral pozitsiyasidagi piksellar oʻzlarining ishlab chiqilgan spektral signallariga qaraganda koʻrinadigan va NIRdagi adashgan nurga kuchliroq javob beradi. Shu sababli, UV mintaqasidagi adashgan yorugʻlik taʼsiri koʻrinadigan va NIR piksellariga qaraganda ancha muhimroqdir. Toʻlqin uzunligi qanchalik qisqa boʻlsa, bu holat yomonlashadi. UV signallarining kichik qismi bilan keng diapazonli yorugʻlikni oʻlchashda adashgan yorugʻlik taʼsiri baʼzan UV diapazonida ustun boʻlishi mumkin, chunki detektor piksellari allaqachon manbadan etarli darajada UV signallarini olish uchun kurashmoqda. Shu sababli, QTH standart chiroq yordamida kalibrlash 350 dan past boʻlgan katta xatolarga (100% dan ortiq) ega boʻlishi mumkin. nm va Deuterium standart chiroq bu mintaqada aniqroq kalibrlash uchun talab qilinadi. Aslida, ultrabinafsha nurlanish zonasida mutlaq yorugʻlikni oʻlchash, agar bu piksellardagi elektron hisoblarning aksariyati adashgan yorugʻlik (haqiqiy UV nuri oʻrniga uzoqroq toʻlqin uzunligi urishi) natijasida boʻlsa, toʻgʻri kalibrlash bilan ham katta xatolarga olib kelishi mumkin. Kalibrlash xatolari. Spektrometrlar uchun kalibrlashni taklif qiladigan koʻplab kompaniyalar mavjud, ammo barchasi bir xil emas. Kalibrlashni amalga oshirish uchun kuzatilishi mumkin boʻlgan, sertifikatlangan laboratoriyani topish muhimdir. Kalibrlash sertifikatida ishlatiladigan yorugʻlik manbasi (masalan: halogen, deyteriy, ksenon, LED) va har bir diapazon (UVC, UVB, VIS..), har bir toʻlqin uzunligi nm yoki toʻliq spektr uchun kalibrlashning noaniqligi koʻrsatilishi kerak. oʻlchandi. Shuningdek, u kalibrlash noaniqligi uchun ishonch darajasini koʻrsatishi kerak. Notoʻgʻri sozlamalar. Kamera kabi, koʻpchilik spektrometrlar foydalanuvchiga toʻplanishi kerak boʻlgan namunalar miqdori va taʼsir qilish vaqtini tanlash imkonini beradi. Integratsiya vaqtini va skanerlash sonini belgilash muhim qadamdir. Juda uzoq integratsiya vaqti toʻyinganlikka olib kelishi mumkin. (Kamera fotosuratida bu katta oq nuqta koʻrinishida koʻrinishi mumkin, bu yerda spektrometrda boʻlgani kabi choʻkish yoki choʻqqini kesish kabi koʻrinishi mumkin) Juda qisqa integratsiya vaqti shovqinli natijalarni keltirib chiqarishi mumkin (kamera fotosuratida bu qorongʻi boʻladi. yoki loyqa maydon, bu spektrometrda boʻlgani kabi tik yoki beqaror koʻrsatkichlar koʻrinishi mumkin). EHM vaqti – oʻlchov paytida yorugʻlik sensorga tushadigan vaqt. Ushbu parametrni sozlash qurilmaning umumiy sezgirligini oʻzgartiradi, chunki kamera uchun taʼsir qilish vaqtini oʻzgartirish. Minimal integratsiya vaqti har bir skanerlash uchun kamida .5 ms va maksimal taxminan 10 daqiqa bilan asbobga qarab oʻzgaradi. Amaliy sozlama yorugʻlik intensivligiga qarab 3 dan 999 ms gacha oshishi mumkin. Integratsiya vaqti maksimal hisobdan oshmaydigan signal uchun sozlanishi kerak (16-bitli CCD 65,536, 14-bitli CCD-da 16,384). Toʻyinganlik integratsiya vaqti juda yuqori oʻrnatilganda sodir boʻladi. Odatda, maksimaldan taxminan 85% gacha boʻlgan eng yuqori signal yaxshi maqsad boʻlib, yaxshi S / N nisbatini beradi. (masalan: mos ravishda 60K yoki 16K soni) Skanerlar soni qancha oʻlchov oʻrtacha hisoblanishini koʻrsatadi. Boshqa narsalar teng boʻlsa, toʻplangan spektrlarning Signal-to-Shovqin nisbati (SNR) oʻrtacha hisoblangan N skanerlar sonining kvadrat ildiziga yaxshilanadi. Misol uchun, agar 16 ta spektral skanerlash oʻrtacha hisoblansa, SNR bitta skanerdan 4 marta yaxshilanadi. S/N nisbati spektrometrning toʻliq shkalasiga yetib boradigan kirish yorugʻlik darajasida oʻlchanadi. Bu yorugʻlik darajasida signal sonining Cs (odatda toʻliq masshtabda) RMS (oʻrtacha oʻrtacha kvadrat) shovqiniga nisbati. Bu shovqin Nd qorongʻu shovqinni, kirish yorugʻligi va oʻqilgan shovqin bilan hosil boʻlgan hisoblar bilan bogʻliq tortishish shovqinini Ns oʻz ichiga oladi. Bu yorugʻlik oʻlchovlari uchun spektrometrdan olish mumkin boʻlgan eng yaxshi S / N nisbati. U qanday ishlaydi. Spektroradiometrik tizimning asosiy komponentlari quyidagilardan iborat: Kirish optikasi. Spektroradiometrning oldingi optikasi tizimga birinchi kirganda yorugʻlikni oʻzgartiradigan linzalar, diffuzorlar va filtrlarni oʻz ichiga oladi. Radiance uchun tor koʻrish maydoniga ega optika kerak. Umumiy oqim uchun integral sfera kerak. Nurlanish uchun kosinusni toʻgʻrilash optikasi talab qilinadi. Ushbu elementlar uchun ishlatiladigan material qaysi turdagi yorugʻlikni oʻlchashga qodirligini aniqlaydi. Misol uchun, ultrabinafsha nurlarini oʻlchash uchun shisha linzalar oʻrniga kvarts, optik tolalar, teflon diffuzorlar va bariy sulfat bilan qoplangan integratsiya sharlari koʻpincha UVni aniq oʻlchash uchun ishlatiladi. Monoxromator. Manbaning spektral tahlilini oʻtkazish uchun yoritgichning spektr javobini yaratish uchun har bir toʻlqin uzunligidagi monoxromatik yorugʻlik kerak boʻladi. Monoxromator manbadan toʻlqin uzunliklarini tanlash va asosan monoxromatik signalni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bu asosan oʻzgaruvchan filtr boʻlib, oʻlchangan yorugʻlikning toʻliq spektridan maʼlum bir toʻlqin uzunligini yoki toʻlqin uzunliklari bandini tanlab ajratib va uzatadi va bu hududdan tashqariga tushadigan har qanday yorugʻlikni istisno qiladi. Oddiy monoxromator bunga kirish va chiqish yoriqlari, kollimatsiyalash va fokuslash optikasi hamda difraksion panjara yoki prizma kabi toʻlqin uzunligini tarqatuvchi element yordamida erishadi. Zamonaviy monoxromatorlar diffraktsiya panjaralari bilan ishlab chiqariladi va diffraktsiya panjaralari deyarli faqat spektroradiometrik ilovalarda qoʻllanadi. Diffraktsiya panjaralari koʻp qirraliligi, past zaiflashuvi, keng toʻlqin uzunligi diapazoni, arzonligi va doimiy dispersiyasi tufayli afzalroqdir. Detektorlar. Spektroradiometrda ishlatiladigan detektor yorugʻlik oʻlchanadigan toʻlqin uzunligi, shuningdek, kerakli dinamik diapazon va oʻlchovlarning sezgirligi bilan belgilanadi. Spektroradiometr detektorlarining asosiy texnologiyalari odatda uchta guruhdan biriga boʻlinadi: fotoemissiv detektorlar (masalan, fotokoʻpaytiruvchi quvurlar), yarimoʻtkazgichli qurilmalar (masalan, kremniy) yoki termal detektorlar (masalan, termopil).Shuningdek boshqa detektorlardan ham foydalanish mumkin. Berilgan detektorning spektral javobi uning asosiy materiallari bilan belgilanadi. Misol uchun, fotokoʻpaytiruvchi quvurlarda topilgan fotokatodlar quyosh nuriga chidamli boʻlishi uchun maʼlum elementlardan ishlab chiqarilishi mumkin – UV taʼsiriga sezgir va koʻrinadigan yoki IQ nuriga javob bermaydi. CCD (Charge Coupled Device) massivlari odatda bir oʻlchovli (chiziqli) yoki ikki oʻlchovli (maydon) minglab yoki millionlab individual detektor elementlaridan (shuningdek, piksellar deb ataladi) va CMOS sensorlaridan iborat. Ular UV, koʻrinadigan va yaqin infra yorugʻlikni oʻlchashga qodir boʻlgan kremniy yoki InGaAs asosidagi koʻp kanalli massiv detektorini oʻz ichiga oladi. CMOS (Qoʻshimcha metall oksidi yarimoʻtkazgich) sensorlari CCD dan farq qiladi, chunki ular har bir fotodiodga kuchaytirgich qoʻshadi. Bu faol piksel sensori deb ataladi, chunki kuchaytirgich pikselning bir qismidir. Transistorli kalitlar oʻqish vaqtida har bir fotodiodni intrapiksel kuchaytirgichga ulaydi. Tekshirish va roʻyxatga olish tizimi. Jurnal tizimi koʻpincha oddiygina shaxsiy kompyuterdir. Dastlabki signalni qayta ishlashda signalni koʻpincha kuchaytirish va boshqarish tizimi bilan ishlatish uchun aylantirish kerak. Monoxromator, detektor chiqishi va kompyuter oʻrtasidagi aloqa liniyalari kerakli koʻrsatkichlar va xususiyatlardan foydalanishni taʼminlash uchun optimallashtirilishi kerak. Spektroradiometrik tizimlar bilan taʼminlangan, tijoratda mavjud boʻlgan dasturiy taʼminot koʻpincha oʻlchovlarni keyingi hisoblash uchun foydali mos yozuvlar funktsiyalari bilan birga saqlanadi, masalan, CIE ranglarni moslashtirish funktsiyalari va V. formula_6 egri chiziq. Ilovalar. Spektroradiometrlar koʻplab ilovalarda qoʻllanadi va ular turli xil texnik xususiyatlarni qondirish uchun tayyorlanishi mumkin. Misol ilovalarga quyidagilar kiradi: Oʻsimliklarni tadqiq qilish va rivojlantirish DIY quradi. Toʻlqin uzunliklarini kalibrlash uchun CFL chiroq yordamida optik disk panjarasi va asosiy veb-kamera yordamida asosiy optik spektrometrni qurish mumkin. Maʼlum spektr manbasidan foydalangan holda kalibrlash foto piksellarning yorqinligini talqin qilish orqali spektrometrni spektroradiometrga aylantirishi mumkin. DIY qurilishiga fotosuratni qiymatga aylantirishda baʼzi qoʻshimcha xato manbalari taʼsir qiladi: fotografik shovqin (qorongʻi ramkani olib tashlashni talab qiladi) va CCD-dan fotosuratga oʻtkazishda chiziqli boʻlmaganlik (ehtimol, xom tasvir formati bilan hal qilinadi).