Ein Spektrometer misst Licht ähnlich wie eine Kamera ein Bild aufnimmt. Das Spektrometer macht eine schnelle Schnappschüsse des Lichts und liefert ein Bild (oder Diagramm) der Lichtleistung. Dies geschieht, indem es für kurze Zeit Licht hereinlässt, das eingehende Signal aufschlüsselt und über ein Sensorarray verteilt, das jede Wellenlänge trennt und dann basierend auf der Empfindlichkeit des Sensors und der Amplitude der eingehenden Signale skaliert.
Radiometer sind insofern ähnlich, als sie die Lichtleistung / Amplitude messen, unterscheiden sich jedoch dadurch, dass sie Ihnen nicht sagen können, welche Wellenlänge(n) emittiert wurden oder welche individuelle Amplitude sie haben. Ein Radiometer misst typischerweise den vom Sensor eingehenden Strom oder die einfallende Spannung, die proportional zu dem Lichtniveau ist, das den Sensor erreicht. Das Messgerät wendet dann einen Korrektur-/Kalibrierungsfaktor auf das eingehende Signal an, um eine kalibrierte Lichtpegelmessung zu ermöglichen. Das Messgerät liefert eine einzige Ablesung für alle Wellenlängen des Lichts, das den Sensor in einem kombinierten Ergebnis erreicht.
Das Spektrometer ist die Basiseinheit eines Spektralradiometers. Spektralradiometer umfassen Eingangsoptiken und Kalibrierungen, die es dem Spektrometer ermöglichen, kalibrierte Messwerte von Leistung, Intensität und Bestrahlungsstärke / Strahldichte in optischen Einheiten oder Lux / nm, Lumen / nm, Watt / nm, W / cm2 / sr / nm usw. zu erfassen. Um es klar zu sagen, viele Leute tauschen die Begriffe kalibriertes Spektrometer, Spektrometer und Spektralradiometer aus.
Spektrometer verfügen über interne Sensoren, die das Licht sofort messen und das eingehende Signal auf ein Detektorarray aufteilen können, das das Signal in kleinen Bändern oder einzelnen Wellenlängen basierend auf der Auflösung des Systems misst. (d.h. 1 nm, 5 nm oder 10 nm Auflösung). Dies geschieht durch die Verwendung von CCD-Arrays (Charge Coupled Device) oder CMOS-Bildsensoren (Complementary Metal-Oxide Semiconductor).
Die Kalibrierung wird dann auf jede Wellenlänge angewendet, um das Signal jedes Pixels in Zählungen in einen kalibrierten Messwert von Amplitude und Wellenlänge umzuwandeln, der typischerweise in einem Diagramm auf dem internen Display oder auf einem PC dargestellt wird. Diese kalibrierten Wellenlängen- und Lichtpegelwerte werden dann von zahlreichen Algorithmen konvertiert, um Farbtemperatur, Duv und CRI zu berechnen.
Spektrometer werden am häufigsten verkauft, um UV zu VIS oder NIR in einem einzigen Scan zu messen. Es gibt Systeme, die in der Lage sind, UVC und sowohl IR als auch IR zu messen, obwohl typischerweise die Genauigkeit dieser äußeren Wellenlängen insbesondere für ein Breitbandsystem reduziert ist.
Spektrometer können eine hochgenaue kalibrierte Wellenlängen- und Lichtpegelmessung liefern, vorausgesetzt, das Signal ist über das gesamte zu messende Spektrum stark genug. Spektrometer haben Probleme mit Streulicht und Rauschen, wenn das Signal im Allgemeinen schwach ist oder wenn der VIS / NIR-Ausgang deutlich stärker ist als der UV / IR.
Ein Radiometer oder Belichtungsmesser besteht typischerweise aus einem Zählerkörper, der den Strom der Spannung von einem internen oder externen Detektor misst. Der Detektor (Sensor oder Photodiode) ist so konzipiert, dass er ein bestimmtes Lichtband misst, wie in den Empfindlichkeitskurven unten gezeigt. (z.B. SiC (Siliziumkarbid) 215-355, SI (Silizium) 200-1100nm, InGaAs 850-1700 nm...)
Filter werden dann zum Sensor hinzugefügt, um das zu messende Licht zu passieren und die unerwünschten Wellenlängen aus den Messungen zu blockieren. Die Sensorfilterkombination erzeugt die gewünschte Empfindlichkeitskurve, die oft als glockenförmig gekrümmt bezeichnet wird. Im Folgenden finden Sie drei verschiedene Filter, die auf derselben Silizium-Photodiode angezeigt werden, um 3 verschiedene Empfindlichkeitskurven für UVA / VIS, UVA und VIS zu erstellen.
Es gibt auch Filter, die eine gleichmäßigere Empfindlichkeit über ein bestimmtes Band bieten, was besonders nützlich für die Messung von LEDs, Lasern und anderen schmalbandigen Quellen ist.
Sensoren werden typischerweise bei der Spitzenintensität kalibriert und messen das gesamte Licht unter der Kurve, um einen kombinierten Messwert in Einheiten wie Lux, W / cm2, Lumen, Watt, Candela usw. zu liefern.
Radiometer bieten eine einfachere Bedienung und sind bei richtiger Filterung weniger anfällig für Rauschen und Streulicht. Da Radiometer auf den Filter angewiesen sind, um eine Übereinstimmung mit der Lichtquelle zu erzeugen, erschweren Variationen der Filter verschiedener Belichtungsmesserhersteller den Vergleich der Ergebnisse von Belichtungsmessern verschiedener Anbieter. Auch die glockenförmige Kurve des Filters kann den Gesamtfehler für Lichtquellen erhöhen, die zahlreiche Peaks oder einen Peak haben, der nicht in der mittleren Wellenlänge des Filters liegt. Einige dieser Fehler können mit benutzerdefinierter Wellenlängenkalibrierung und Algorithmen korrigiert werden, während andere mit einem einzigen Filterdesign zu schwierig zu korrigieren sind. Viele Radiometer können mit zahlreichen Sensoren verwendet werden, um viele verschiedene Lichtbänder wie UVA, 250-400, VIS usw. abzudecken.
