JPH08219879A - Uv−b放射量の測定方法及びその放射計 - Google Patents
Uv−b放射量の測定方法及びその放射計Info
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- JPH08219879A JPH08219879A JP2002195A JP2002195A JPH08219879A JP H08219879 A JPH08219879 A JP H08219879A JP 2002195 A JP2002195 A JP 2002195A JP 2002195 A JP2002195 A JP 2002195A JP H08219879 A JPH08219879 A JP H08219879A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】被測定光源の相対的波長分布の変化に対応して
変化する現存UV−B放射計の感度常数を自動的に補正
する。 【構成】現存UV−B放射計の出力を電気的変換器を経
て取り出す。該変換器に直線近似回路を組み込む。 【効果】自然光のUV−B放射量を正確に計測出来る放
射計が安価に得られる。自然光とこれをシュミレートす
る人工光源との相関が容易となる。
変化する現存UV−B放射計の感度常数を自動的に補正
する。 【構成】現存UV−B放射計の出力を電気的変換器を経
て取り出す。該変換器に直線近似回路を組み込む。 【効果】自然光のUV−B放射量を正確に計測出来る放
射計が安価に得られる。自然光とこれをシュミレートす
る人工光源との相関が容易となる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】地上にふりそそぐUV−B域(2
85〜315nm)の放射量は人類を初めとする動植物
や、諸材料の耐久性に有害な作用をすることは広く知ら
れている通りである。最近、フロンガスによるオゾン層
の破壊が、UV−B太陽放射量の増加につながるとして
その生産と使用が規制された。この様な背景から、UV
−B太陽放射量を長期間にわたり正確にモニターする必
要が生じた。特にUV−B放射量の情報が求められる産
業分野は化粧品、塗料、プラスチック、ゴム等自然光に
さらして使用される材料器材を製造し、又それを使用し
ている分野と農業、医学(皮膚)等の分野である。これ
等の分野では、製品のテストを人工光源による自然光を
シミュレートした方法で特性テストを行っているが、人
工光源と自然光の相関性が非常に問題となっている。
85〜315nm)の放射量は人類を初めとする動植物
や、諸材料の耐久性に有害な作用をすることは広く知ら
れている通りである。最近、フロンガスによるオゾン層
の破壊が、UV−B太陽放射量の増加につながるとして
その生産と使用が規制された。この様な背景から、UV
−B太陽放射量を長期間にわたり正確にモニターする必
要が生じた。特にUV−B放射量の情報が求められる産
業分野は化粧品、塗料、プラスチック、ゴム等自然光に
さらして使用される材料器材を製造し、又それを使用し
ている分野と農業、医学(皮膚)等の分野である。これ
等の分野では、製品のテストを人工光源による自然光を
シミュレートした方法で特性テストを行っているが、人
工光源と自然光の相関性が非常に問題となっている。
【0002】
【従来の技術】UV−B太陽放射量は、太陽放射量全体
の0.1%程度しか含まれていない。従ってこれを計測
するためには、残りの99.9%を除去する必要があ
る。従来技術では、図1に示す如く干渉フィルターと蛍
光膜の組合せによりUV−B放射量のみを検出する方式
を採用している。一方UV−B放射量は波長域285〜
315nm間の放射量と定義されているので、理想的に
はこの間は波長に依存しない均一な感度を持つ放射計で
測定しなければならない。
の0.1%程度しか含まれていない。従ってこれを計測
するためには、残りの99.9%を除去する必要があ
る。従来技術では、図1に示す如く干渉フィルターと蛍
光膜の組合せによりUV−B放射量のみを検出する方式
を採用している。一方UV−B放射量は波長域285〜
315nm間の放射量と定義されているので、理想的に
はこの間は波長に依存しない均一な感度を持つ放射計で
測定しなければならない。
【0003】しかし現存のUV−B放射計の波長に対す
る感度曲線は、干渉フィルター等より成る光学系を採用
しているため波長に対して均一ではなく図2に示すごと
く、ある波長、例えば308nmにピークを持つ実線で
示す感度曲線をもつ。対比のため理想感度曲線を点線で
示した。一方自然光の波長分布はオゾンの量、大気の浮
遊粒子、太陽高度に依存して図2にハッチして示す如く
大きく変わる。従来技術では、UV−B放射計の出力を
Eとし、この時の放射量をIとするときこの関係は I=kE (1) の如く比例関係で示されていた。即ち一定の感度常数k
に出力をかけ合わせることにより放射量Iを求めてい
た。
る感度曲線は、干渉フィルター等より成る光学系を採用
しているため波長に対して均一ではなく図2に示すごと
く、ある波長、例えば308nmにピークを持つ実線で
示す感度曲線をもつ。対比のため理想感度曲線を点線で
示した。一方自然光の波長分布はオゾンの量、大気の浮
遊粒子、太陽高度に依存して図2にハッチして示す如く
大きく変わる。従来技術では、UV−B放射計の出力を
Eとし、この時の放射量をIとするときこの関係は I=kE (1) の如く比例関係で示されていた。即ち一定の感度常数k
に出力をかけ合わせることにより放射量Iを求めてい
た。
【0004】又、同じ放射計を利用して各種の人工光源
(クセノン、ハロゲン、蛍光ランプ等)の放射量の計測
を行う場合、人工光源の波長分布が自然光の波長分布と
大きく異なるため、kを常数として取り扱うと実際とか
け離れた放射量を与えることとなる。
(クセノン、ハロゲン、蛍光ランプ等)の放射量の計測
を行う場合、人工光源の波長分布が自然光の波長分布と
大きく異なるため、kを常数として取り扱うと実際とか
け離れた放射量を与えることとなる。
【0005】このことは、人工光源のUV−B放射量で
評価した材料の劣化テストを実際の使用状態で、ある自
然光における耐久性に関連づけることを困難としてい
た。
評価した材料の劣化テストを実際の使用状態で、ある自
然光における耐久性に関連づけることを困難としてい
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】式(1)をさらに詳細
に表現すると、即ち測るべき光源の波長分布が変わり、
放射計も波長に対して一定の感度を持っていない場合に
は常数kは k=∫Iλdλ/∫Iλ・Dλdλ (2) となる。ここでλは波長を、Iλは測定する放射の分光
強度を、Dλは放射計の波長特性を示す。即ち、波長に
依存した重みをつけて表現する。
に表現すると、即ち測るべき光源の波長分布が変わり、
放射計も波長に対して一定の感度を持っていない場合に
は常数kは k=∫Iλdλ/∫Iλ・Dλdλ (2) となる。ここでλは波長を、Iλは測定する放射の分光
強度を、Dλは放射計の波長特性を示す。即ち、波長に
依存した重みをつけて表現する。
【0007】今、図2で示したハッチした範囲で測定す
る放射が太陽高度により相対的波長分布が変わる場合、
常数kは前記重みがかかるので、もはや常数でなくな
る。この様子を式(2)で計算して、図3に示す。図3
ではオゾン層の厚み即ちオゾン量の変化に対応したkの
変化も示してある。図3よりわかることは、この放射の
波長分布の変化に対して常数kが40%も変化すること
である。
る放射が太陽高度により相対的波長分布が変わる場合、
常数kは前記重みがかかるので、もはや常数でなくな
る。この様子を式(2)で計算して、図3に示す。図3
ではオゾン層の厚み即ちオゾン量の変化に対応したkの
変化も示してある。図3よりわかることは、この放射の
波長分布の変化に対して常数kが40%も変化すること
である。
【0008】即ちkが常数として扱えないことは放射計
の出力より直接的な比例関係(直線関係)でUV−B放
射量を得ることは不可能であることを示す。
の出力より直接的な比例関係(直線関係)でUV−B放
射量を得ることは不可能であることを示す。
【0009】又、波長分布の全く異なった人工光源を同
じ放射計で計測した場合、光源に依存して異なったkを
使用しなければならない。この例を図4に示す。
じ放射計で計測した場合、光源に依存して異なったkを
使用しなければならない。この例を図4に示す。
【0010】図4は点線で示す波長特性を持つ現存UV
−B放射計で計測される各種光源の波長特性の一例を示
す。×は自然光、○はクセノン、△は蛍光ランプを光源
とした場合を示す。又右下の数値は、自然光の或る条件
下(オゾン量、太陽高度等)の感度常数を1とした場合
の上記3種類の感度常数が、それぞれ0.911と1.
050になることを示す。即ち、この数値をあらかじめ
UV−B放射計に回路的に設定しておけば、各種の光源
に対応できるUV−B放射計とすることができる。
−B放射計で計測される各種光源の波長特性の一例を示
す。×は自然光、○はクセノン、△は蛍光ランプを光源
とした場合を示す。又右下の数値は、自然光の或る条件
下(オゾン量、太陽高度等)の感度常数を1とした場合
の上記3種類の感度常数が、それぞれ0.911と1.
050になることを示す。即ち、この数値をあらかじめ
UV−B放射計に回路的に設定しておけば、各種の光源
に対応できるUV−B放射計とすることができる。
【0011】本発明の解決すべき技術的課題は、この様
に測定対象の波長分布によって常数kが変化することに
対応して正確な放射量を得る手法を安価に確実に実現す
ることにある。
に測定対象の波長分布によって常数kが変化することに
対応して正確な放射量を得る手法を安価に確実に実現す
ることにある。
【0012】付言すると、(2)式で波長別の計測が可
能な分光放射計により得た分光強度を積分することによ
りUV−B放射量を得ることができるが、この方法は分
光放射計が非常に高価であること、又時間分解能がわる
いこと、取扱に熟練が必要であることから現実的な解決
とはなり得ない。
能な分光放射計により得た分光強度を積分することによ
りUV−B放射量を得ることができるが、この方法は分
光放射計が非常に高価であること、又時間分解能がわる
いこと、取扱に熟練が必要であることから現実的な解決
とはなり得ない。
【0013】
【課題を解決するための手段】図3に示すごとく、測定
対象の波長分布の変化に対応して常数kは大きく変化す
るが、ここで現存UV−B放射計の出力と分光放射計等
で測られた正確なUV−B放射量の関係をプロットする
と、自然光の波長特性の広い範囲(オゾン0.24〜
0.4cm)で直線関係ではなく図5に示すごとく2次
曲線関係となることを多くの測定例と計算により見出し
た。図5で縦軸は分光測定で得られた正確なUV−B放
射量を、横軸は図2に実線で示す感度曲線を持つ現存放
射計の出力を示す。即ち、出力Eと放射量Iの関係は I=AE2 +BE+C (3) で近似できることを暗示している。また式(1)でkは
微係数dI/dEであることに注目すると、式(3)を
微分することにより k=2AE+B (4) であるので、常数kは出力Eに比例して変わることがわ
かる。
対象の波長分布の変化に対応して常数kは大きく変化す
るが、ここで現存UV−B放射計の出力と分光放射計等
で測られた正確なUV−B放射量の関係をプロットする
と、自然光の波長特性の広い範囲(オゾン0.24〜
0.4cm)で直線関係ではなく図5に示すごとく2次
曲線関係となることを多くの測定例と計算により見出し
た。図5で縦軸は分光測定で得られた正確なUV−B放
射量を、横軸は図2に実線で示す感度曲線を持つ現存放
射計の出力を示す。即ち、出力Eと放射量Iの関係は I=AE2 +BE+C (3) で近似できることを暗示している。また式(1)でkは
微係数dI/dEであることに注目すると、式(3)を
微分することにより k=2AE+B (4) であるので、常数kは出力Eに比例して変わることがわ
かる。
【0014】よって、得られた情報である放射計の出力
Eに比例する様に、常数kを自動的に設定できる様にす
れば正確な放射量が得られることになる。具体的には、
図5の実線を数点の区間に分け各区間で勾配(微係
数)、即ちkを電気回路により設定する手法、即ち接線
近似回路の導入によりこの設定は可能となる。
Eに比例する様に、常数kを自動的に設定できる様にす
れば正確な放射量が得られることになる。具体的には、
図5の実線を数点の区間に分け各区間で勾配(微係
数)、即ちkを電気回路により設定する手法、即ち接線
近似回路の導入によりこの設定は可能となる。
【0015】次にもう一つの問題点、光源の種類により
常数kが変化する問題点に対しては、多くの場合人工光
源の波長分布は既知であり、かつ一定であるので、各光
源について図4に示した如き常数kを計算又は実測によ
り求め、回路上で設定しておき、測定する光源が決まる
とこの設定値を使用して測定することができる。
常数kが変化する問題点に対しては、多くの場合人工光
源の波長分布は既知であり、かつ一定であるので、各光
源について図4に示した如き常数kを計算又は実測によ
り求め、回路上で設定しておき、測定する光源が決まる
とこの設定値を使用して測定することができる。
【0016】
【実施例】図1の現存の放射計の構造概略を示す。
【0017】トップの石英製ドーム1は、全天候型での
使用を可能とし、かつ放射の全方位よりの入射を可能と
するものである。拡散板2は入射光を拡散し、ランベル
トの法則を満足させるために設けられた。
使用を可能とし、かつ放射の全方位よりの入射を可能と
するものである。拡散板2は入射光を拡散し、ランベル
トの法則を満足させるために設けられた。
【0018】次に干渉フィルタ3により、所定のUV−
B光のみを取り出す。さらにブロックフィルタ5上に蛍
光膜を張った蛍光板4がある。UV光より可視光に変換
された光の光量はセンサ6により、電流に変換される。
さらにこの光電流は、センサ6の近くにある増幅器7に
より計器外に信号を取り出す。本発明においてはこの取
り出された信号を変換器8に導く。この変換器8には図
6で説明する変換回路が内蔵されている。
B光のみを取り出す。さらにブロックフィルタ5上に蛍
光膜を張った蛍光板4がある。UV光より可視光に変換
された光の光量はセンサ6により、電流に変換される。
さらにこの光電流は、センサ6の近くにある増幅器7に
より計器外に信号を取り出す。本発明においてはこの取
り出された信号を変換器8に導く。この変換器8には図
6で説明する変換回路が内蔵されている。
【0019】図6aにおいて先ず変換回路8の入力はそ
のレベルに応じ、E1 ,E2 ,…En に分別される。分
別回路DISは設定抵抗E1 ,E2 ,…En と増幅器A
1 ,A2 ,…An より構成される。信号は分別された
後、ダイオードD1 ,D2 ,…Dn を通り決められた常
数に設定する回路SETに入力する。ここでは入力レベ
ルに対応した常数k1 ,k2 ,…kn をあらかじめ設定
しておく。即ち分別された信号レベルに対しては、同じ
常数kで近似されることを意味する。換言するとリニヤ
ライザーそのものである。
のレベルに応じ、E1 ,E2 ,…En に分別される。分
別回路DISは設定抵抗E1 ,E2 ,…En と増幅器A
1 ,A2 ,…An より構成される。信号は分別された
後、ダイオードD1 ,D2 ,…Dn を通り決められた常
数に設定する回路SETに入力する。ここでは入力レベ
ルに対応した常数k1 ,k2 ,…kn をあらかじめ設定
しておく。即ち分別された信号レベルに対しては、同じ
常数kで近似されることを意味する。換言するとリニヤ
ライザーそのものである。
【0020】図6bにおいては、図6aの分別回路のか
わりに被測定光源に対応した接点S1 ,S2 ,…Sn を
有するスイッチ回路が備えつけてある。
わりに被測定光源に対応した接点S1 ,S2 ,…Sn を
有するスイッチ回路が備えつけてある。
【0021】これにより測定光源を選択した後、各々の
光源に対応した感度常数C1 ,C2,…Cn に設定され
た各々の増幅器回路AMPを通って各々の光源に対応し
た放射量の出力が得られる。
光源に対応した感度常数C1 ,C2,…Cn に設定され
た各々の増幅器回路AMPを通って各々の光源に対応し
た放射量の出力が得られる。
【0022】尚、式(3)又は(4)における常数A、
Bは図5の関係よりあらかじめ計算、又は実験により既
知の値である。
Bは図5の関係よりあらかじめ計算、又は実験により既
知の値である。
【0023】
【発明の効果】図6に示す回路は非常に安価でかつ簡単
であるので、放射計の価格上昇には余りつながらず、安
い価格で連続的に自然光のUV−B放射量を正確に計測
できる放射計が実現し、高価な分光観測を必要としない
観測が可能となり、地域の気象、地形等に依存したUV
−B放射計測のネットワーク化も可能となる。
であるので、放射計の価格上昇には余りつながらず、安
い価格で連続的に自然光のUV−B放射量を正確に計測
できる放射計が実現し、高価な分光観測を必要としない
観測が可能となり、地域の気象、地形等に依存したUV
−B放射計測のネットワーク化も可能となる。
【0024】又、本発明によれば屋外にさらす材料、器
材等の劣化試験においてその劣化褪色等の実証実験が容
易になる。さらにこれ等の材料は屋内における人工光源
による促進試験が実施されているが、この方法は時間を
短縮し、かつ天候に左右されない試験方法で、この結果
を屋外にさらした場合の劣化性と対応づける必要があ
る。このためには、劣化の主因子であるUV放射量が人
工光と自然光の両者の間で完全な相関性が必要である。
本発明による相関係数を組み込んだUV放射計によっ
て、完全に両者の対応がつく様になる。
材等の劣化試験においてその劣化褪色等の実証実験が容
易になる。さらにこれ等の材料は屋内における人工光源
による促進試験が実施されているが、この方法は時間を
短縮し、かつ天候に左右されない試験方法で、この結果
を屋外にさらした場合の劣化性と対応づける必要があ
る。このためには、劣化の主因子であるUV放射量が人
工光と自然光の両者の間で完全な相関性が必要である。
本発明による相関係数を組み込んだUV放射計によっ
て、完全に両者の対応がつく様になる。
【0025】以上の説明はUV−B光を対象として説明
したが、原理的には他の波長域にも適用できる。
したが、原理的には他の波長域にも適用できる。
【図1】現存する放射計の構造を示す概略図である。
【図2】現存のUV−B放射計の波長特性を・で示し、
ハッチした面積はオゾン層が0.32cmで太陽天頂角
度Zが0°より70°まで変化した場合の相対的なUV
域での自然光波長特性の変化範囲を示し、又、点線は理
想的なUV−B放射計の波長に対して均一な波長特性を
示すグラフである。
ハッチした面積はオゾン層が0.32cmで太陽天頂角
度Zが0°より70°まで変化した場合の相対的なUV
域での自然光波長特性の変化範囲を示し、又、点線は理
想的なUV−B放射計の波長に対して均一な波長特性を
示すグラフである。
【図3】オゾン層が0.24〜0.4cm厚、太陽天頂
角度が0°より70°まで変わった場合の現存UV−B
放射計の相対的感度常数の変化範囲を示すグラフであ
る。
角度が0°より70°まで変わった場合の現存UV−B
放射計の相対的感度常数の変化範囲を示すグラフであ
る。
【図4】点線で示す波長特性を持つ現存UV−B放射計
で計測される各種光源の波長特性の一例を示すグラフで
ある。
で計測される各種光源の波長特性の一例を示すグラフで
ある。
【図5】現存UV−B放射計の出力と分光放射計等で測
られた正確な放射量との関係をプロットしたグラフであ
る。
られた正確な放射量との関係をプロットしたグラフであ
る。
【図6】現存のUV−B放射計に本発明により適用する
回路図である。
回路図である。
8…変換回路 DIS…分別回路 SET…設定回路 S1 ,S2 ,・・・ Sn …切換スイッチ接点 AMP…増幅回路 C1 ,C2 ,・・・ C
n …感度常数
n …感度常数
Claims (5)
- 【請求項1】 波長に対して不均一な波長特性を持つ放
射計を用いて正確に被測定光源の放射量を求める方法に
おいて、 該放射計の出力と正確な放射量との関係を示す2次曲線
を複数の区間に分け、各区間の曲線を直線近似し、 被測定光源の相対的波長分布の変化に対応して変化する
該放射計の感度常数を補正して放射量を求める、ことを
特徴とする放射量の測定方法。 - 【請求項2】 波長に対して不均一な波長特性を持つ放
射計を用いて正確にUV−B放射量を求める方法におい
て、 該放射計の出力と正確な放射量との関係を示す2次曲線
を複数の区間に分け、各区間の曲線を直線近似し、 被測定光源の相対的波長分布の変化に対応して変化する
該放射計の感度常数を補正してUV−B放射量を求め
る、ことを特徴とするUV−B放射量の測定方法。 - 【請求項3】 波長に対して不均一な波長特性を持つ放
射計を用いて相対的波長分布の異なった各種の被測定光
源からの放射量を正確に求める方法において、 該各種の被測定光源に対応した感度常数を夫々電気回路
的に設定しておき、 被測定光源の種類夫々に応じた電気回路を経て出力を取
り出す、ことを特徴とする各種の被測定光源の放射量測
定方法。 - 【請求項4】 波長に対して不均一な波長特性を持つ放
射計を用いて正確に被測定光源の放射量を求める放射計
であって、 上記不均一な波長特性を持つ放射計の出力に被測定光源
の相対的波長分布の変化に対応して変化する該放射計の
感度常数を補正する変換回路を付加してなり、 該変換回路は、 上記出力のレベルを分別する分別回路と、 該レベルに対応した常数を予め設定した常数回路とより
成る、ことを特徴とする正確に放射量を求める放射計。 - 【請求項5】 波長に対して不均一な波長特性を持つ放
射計を用いて相対的波長分布の異なった各種の被測定光
源からの放射量を正確に求める放射計であって、 上記不均一な波長特性を持つ放射計の出力に被測定光源
の相対的波長分布の変化に対応して変化する該放射計の
感度常数を補正する変換回路を付加してなり、 該変換回路は、 上記各種の被測定光源に夫々対応した接点を有するスイ
ッチ回路と、 該接点に夫々接続されて各種の被測定光源に対応した感
度常数を夫々設定した電気回路とより成る、ことを特徴
とする各種の被測定光源からの放射量を夫々正確に求め
る放射計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002195A JPH08219879A (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | Uv−b放射量の測定方法及びその放射計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002195A JPH08219879A (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | Uv−b放射量の測定方法及びその放射計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08219879A true JPH08219879A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12015446
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002195A Pending JPH08219879A (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | Uv−b放射量の測定方法及びその放射計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08219879A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005308648A (ja) * | 2004-04-23 | 2005-11-04 | Fuji Xerox Co Ltd | 紫外線測定法、及び紫外線測定装置 |
JP2010537363A (ja) * | 2007-08-13 | 2010-12-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 適応性がある色を有する照明装置 |
-
1995
- 1995-02-08 JP JP2002195A patent/JPH08219879A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005308648A (ja) * | 2004-04-23 | 2005-11-04 | Fuji Xerox Co Ltd | 紫外線測定法、及び紫外線測定装置 |
JP2010537363A (ja) * | 2007-08-13 | 2010-12-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 適応性がある色を有する照明装置 |
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