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laocaoilu

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[交流] 光谱权重函数在测试中的应用

光谱权重函数在测试中的应用
固润光电
光辐射在材料与工艺制程中具有很多效应，尤其是生物，医药，园艺学方面，以及其在技术方面的应用。典型的实例如人的皮肤在太阳下暴晒或者日光浴后会变褐色，光合作用以及人类的视觉。这种典型的效应是由于不同波长光所决定的。这种关系被称为有效光谱或者权重函数（s（λ））。大部分这类型的函数都有一个最大值归一化为1的波长，该波长具有影响效果最大。
一个最著名的函数就是人眼视觉函数V(λ)曲线，这是人眼的敏感度曲线。这个相关曲线在555nm具有最大值1，在该波长并且具有683lm/W的光功率与光通量转换因子，并且转换为绝对曲线。
其他的光生物学权重函数列在下表中[1]：
效应名称
  波长范围
  Erythemal action spectrum describing the reddening of the human skin
红斑作用光谱用于描述人类皮肤变红。
  200 … 400 nm
  De activation of Escherichia coli bacteria    大肠杆菌的活性因数
  200 ... 350 nm
  Pyrimidin dimerisation of DNS             氨基嘧啶二聚作用
  280 ... 360 nm
  Rapid pigmentation of human skin          人体皮肤的快速色素沉淀
  300 ... 440 nm
  Delayed pigmentation of human skin       人类皮肤的延迟性色度沉着
  285 ... 440 nm
  Vitamin D generation                      维生素D的生成
  255 ... 320 nm
  Photoisomerisation of bilirubin             胆红素的光致异构化
  405 ... 545 nm

一些权重函数的曲线

以下图片显示了Iwasaki MT4000DL/BH金属卤灯的辐射光谱。用于温室的光源，图中显示了光合有效光谱以及照度的权重光谱。

辐射效应的积分值Xeffect可用以下公式计算：

X(λ)-非加权辐射值，s (λ)-作用光谱以及λ1, λ2作用光谱的范围。
Xeffect用于比较不同辐射谱形成不同作用所带来的影响
这个积分值可以使用一个探测器来检测，但该探测器是经过校准以实现光合有效辐射的。
这种技术的一个著名的例子就是照度计，但这样一来，设备就只能用于这种效应的测试了。
光谱辐射计为这类型的测试提供了更灵活的应用组合。作用光谱可以存储在软件中并且很容易就可以修改。与积分器具有匹配误差不一样，这样的组合是没有这种误差的。此外，完整的加权谱以及积分值也将会测试出来，测试过程如下：
辐射谱X(λ)将以1nm（主要辐照度模式）为步长值测试出来。光谱数据将与权重函数的相应值在每个波长相乘，得到权重光谱，如照度测试就是照度的权重谱。
光谱将会积分，如果使用1nm作为步长值，实际上是所以光谱值求和。结果就是辐照度测试就是辐照度值的加权。
一个典型的应用测试照度特性就是在温室中的测量。植物对不同光照的反应不同，研究可通过研究光照与植物生长，找出最佳的植物生长条件。由于不同光源所发出的白光光谱不一样，所以尽管辐射值相等，但是所产生的效果是完全不一样的。

specbos 1211 在温室中的应用
如果权重函数范围从0到1，意味着影响从0到100%。在这种情况下，权重谱与非加权谱具有相同的单位。光谱辐射计Specbos 1211可以用于加权值的测量，软件JETI LiVal包含特别的菜单点谱计算，它允许读取权重函数并且处理光谱以及积分计算。

测量谱与加权谱的插入

为得到精确的加权算法，以下因素必须要重视：
加权函数的有效性和精度
加权函数的波长范围，光源与分光辐射计
分光辐射计的光学分辨率与杂散光。
光源的调制与光谱辐射计的时间特性。
[1] DIN 5031-10: Optical radiation physics and illuminating engineering – Part 10: Photobiologically effective radiation, quantities, symbols and actions
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