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創立于1977年的美國生物球儀器公司（Biospherical Instruments Inc.，簡(jian)稱BSI）是一家以研發為導向、集設計與生產為一體的環境監測儀器公司。BSI在從南極到北極、從海洋到飲用水水庫的環境監測中有著悠久的歷史。

30多年來，BSI的生產線聚焦于海洋、大氣、水質和生物科學用的高品質光學儀器的設計與生產，是目前國際上光學儀器領域的領導者。BSI的產品包括陸地與海洋的全球紫外線（UV）監測系統、飲用水源地的水質監測系統、以及海洋科學和大氣科學使用的多種UV和可見光波段的光學輻射儀。

BSI的儀器從簡單的光合有效輻射（PAR）測量儀，到非常復雜的水體剖面輻射測量系統，以及各種單通道光強測量傳感器，在世界范圍內獲得了廣泛的認同。如NASA、NOAA、EPA、WHOI、MBARI、Sea-Bird、RBR、HOBI、McLane、Teledyne、WETLabs、YSI等等都是BSI的忠實用戶。

1988，受美國自然科學基金（National Science Foundation, NSF）委托，BSI開始安裝“全球UV監測網絡系統”，并一直由BSI維持全球UV監測網絡的運轉。直到2009年，這個監測網絡才被拆分成兩部分：一部分轉到美國海洋與大氣管理局（NOAA）名下，另一部分仍由BSI負責。

2005年，BSI因為研發成功微型輻射計（Microradiometers）而獲得NASA頒發的商業創新獎（SBIR）。

2008年，BSI與NASA開始合作開發新的、現代化的輻射測量傳感器以支持現有的和下一代的海洋水色衛星遙感任務。這套系統被稱之為行星輻射能光學傳感器（Optical Sensors for Planetary Radiant Energy, OSPREy），主要用于獲得海洋、天空、太陽和月亮的輻射測量數據，來滿足對海洋水色衛星遙感的替代校準和算法證實的精度要求。

2009年，BSI與芝加哥大學共同承擔了美國自然科學基金的“極地觀測網絡”項目，用于長期觀測全球變化對極地環境特別是紫外線的影響。

在(zai)海洋光學儀器領域(yu)，BSI的產品就是行業標準。這(zhe)從大量(liang)的(de)(de)著(zhu)名海(hai)洋(yang)儀(yi)器(qi)設備公司(si)從BSI采購光學儀(yi)器(qi)和傳感(gan)器(qi)并集成到(dao)其(qi)自己(ji)的(de)(de)產(chan)品(pin)上就(jiu)可知道。下面(mian)這(zhe)些代(dai)表性的(de)(de)海(hai)洋(yang)儀(yi)器(qi)設備公司(si)都(dou)是BSI的(de)(de)忠實用戶：

l  Sea-Bird Electronics, Inc.

l  RBR Ltd.

l  Falmouth Scientific, Inc.

l  HOBI Labs, Inc.

l  iRobot Corporation

l  Ocean Sensors, Inc.

l  Teledyne RD Instruments, Inc.

l  WETLabs, Inc.

l  YSI Inc.

l  McLane Research Laboratories, Inc.

早在1978年，美國Biospherical公司就開始研發和生產各種(zhong)類型(xing)的(de)光學儀(yi)(yi)器為相關(guan)領域的(de)科研服(fu)務。其第一代(dai)的(de)單通道輻(fu)射(she)測量儀(yi)(yi)QSL-100到現在仍(reng)在全(quan)球各地(di)的(de)很(hen)多實驗室中使用。多功能光量子測量儀AMOUR（Advanced Multi-purpOse Usb Radiometer）整合了Biospherical的第四代PAR傳感器并極大地擴展了它的功能、動態范圍和靈敏度。AMOUR是一款經濟型多功能USB接口的輻射測量儀，適合于實驗室內和野外的科研或工程應用。它的多功能體現在用戶可選擇多種不同的測量探頭（如輻照度、scalar輻照度和輻亮度）和工作波段（如窄頻帶、寬頻帶和PAR）。這款儀器小巧、經濟，可以使用USB接口直接連接在電腦上工作，它的動態范圍大于10個數量級。它傳承了Biospherical公司先進的微型輻射測量儀技術，根據美國NASA的合約而研制。

AMOUR的探頭(tou)和接頭(tou)

從左至右(you)：輻亮(liang)度、Scalar輻(fu)照度(du)、輻(fu)照度(du)和SMA接頭

應用領域

l  光照培養箱(xiang)、人(ren)工氣(qi)候室、溫室光強測量(liang)

l  陸地(di)環(huan)境(jing)和淺水環(huan)境(jing)中的光強測量(liang)

l  藻(zao)類培養瓶/光生物反應器內部光強測(ce)量

l  LED測(ce)試(shi)

l  有害光探(tan)測

l  太陽輻射（日(ri)射病）

l  其它光學測量(liang)

測(ce)量(liang)幾何學

l  Irradiance（輻(fu)照度）

測(ce)(ce)量一個平(ping)面上的(de)入射輻射。這一測(ce)(ce)量幾何適合于多數(shu)的(de)輻射應用(yong)，包括(kuo)照(zhao)明(ming)和太陽能研究。在(zai)入射角高達85°的(de)情(qing)況下，AMOUR輻射計(ji)的(de)理(li)想余弦響應偏離仍(reng)小于±5%。

l  Scalar Irradiance（Scalar 輻照度）

Scalar響(xiang)應與入(ru)射(she)(she)輻(fu)射(she)(she)的(de)(de)方向無(wu)關。這(zhe)一(yi)測量(liang)幾何廣泛(fan)地應用在(zai)與藻類(lei)和微生物相關的(de)(de)海洋學和湖沼學研究當中，這(zhe)是因為影(ying)響(xiang)這(zhe)些微小細胞的(de)(de)輻(fu)射(she)(she)與入(ru)射(she)(she)方向無(wu)關。根據(ju)測量(liang)桿的(de)(de)長度不同，Scalar輻(fu)射(she)(she)計(ji)可測量(liang)3.7π球(qiu)面(mian)弧度上(shang)的(de)(de)輻(fu)射(she)(she)（整個球(qiu)面(mian)弧度為4π）。

l  Radiance（輻亮度）

輻(fu)亮度的(de)測量(liang)(liang)可(ke)以(yi)量(liang)(liang)化一個物(wu)體到底有多亮。可(ke)以(yi)測量(liang)(liang)海洋、天空(kong)或(huo)室內物(wu)體的(de)輻(fu)亮度。通常地，輻(fu)亮度用來描述單位面(mian)積上的(de)輻(fu)射功率和(he)觀測的(de)固(gu)定對角。AMOUR輻(fu)亮度的(de)前向光學的(de)視角范圍為2.5°-20°。

l  通過SMA接頭連(lian)接到延長桿(gan)上

如果AMOUR輻射計的配置中加(jia)一個(ge)SMA接(jie)頭，就(jiu)可以(yi)(yi)和(he)(he)其(qi)(qi)它(ta)的延長桿(gan)連(lian)起來(lai)使用，將(jiang)它(ta)的應用擴展到難以(yi)(yi)接(jie)觸到的地方(fang)如伸(shen)入到藻團中。延長桿(gan)也可以(yi)(yi)連(lian)接(jie)到積分球和(he)(he)一個(ge)光學平臺上(shang)的其(qi)(qi)它(ta)組件上(shang)。

光譜響應

默認情況下，AMOUR的(de)測量范(fan)圍(wei)就(jiu)是硅光(guang)電二極管的(de)光(guang)譜響應(ying)(ying)范(fan)圍(wei)（250-1100nm之間(jian)的(de)寬(kuan)帶響應(ying)(ying)）。如果將要被測量的(de)光(guang)源的(de)波(bo)長分布(bu)是已知(zhi)的(de)，且儀器(qi)在訂(ding)購的(de)時候(hou)經過(guo)了響應(ying)(ying)函數校正，那么(me)也(ye)可以測量光(guang)通量。

儀器訂(ding)購的時候有多種過濾(lv)器可供選擇，包括窄帶和模仿(fang)某些生理(li)響(xiang)應(ying)函(han)數的過濾(lv)器。它們包括：

l  窄帶過濾器（約10nm帶寬）通常在光源(yuan)的(de)波長分(fen)布是(shi)已(yi)知的(de)且限定在一(yi)個(ge)較(jiao)小(xiao)的(de)范圍內（如激光）的(de)情(qing)況(kuang)下使用。或者(zhe)和(he)其(qi)它的(de)輻射計結(jie)合(he)起(qi)來覆蓋整個(ge)目標光譜范圍，由它來測量其(qi)中一(yi)部分(fen)的(de)光譜。

l  PAR（光合有效輻射）限定在400-700nm的光譜范圍內，與其它測量中使用光譜響應加權不同，它使用量子響應加權。校正單位包括moles/(cm²s)，einsteins/(cm²s)，quanta或photons/(cm²s)，以及它們各自的MKS變量。

l  藍光危害，主要(yao)指的(de)是(shi)400nm到500nm波長之間的(de)藍光對視(shi)網膜潛在的(de)光化學損傷(shang)。

l  光度(du)響應(ying)，它描(miao)述了人(ren)眼對(dui)于光照(zhao)的知覺亮度。

l  紅斑，它(ta)描述了人(ren)類皮膚對太陽照射(she)的(de)以波(bo)長為基(ji)礎的(de)敏(min)感度。

l  其(qi)它的響應函數，根據用戶要求量身定做(zuo)。

技術參數

1.   AMOUR的技術參數

前向光學(xue)元件：

輻照度：天頂角(jiao)小于85°的情況下，Cosine error<±3%

Scalar輻照度(du)：入(ru)射角&lt;±135°的情(qing)況下，Directional error<±5%

輻亮(liang)度：標準(zhun)視角(jiao)6°，14°；可選視角(jiao)范圍2.5°- 20°。

連接：SMA接頭

光譜(pu)響應：取決于(yu)所使(shi)用的過濾(lv)器

檢測限(xian)：取決(jue)于不同的設置，參(can)考下面的表格

動態范圍：6×10¹⁰

采樣頻率：4-125 Hz（原始頻率(lv)），1/60-125 Hz（內(nei)部平(ping)均）

輸(shu)出接口：標(biao)準接口(kou)為USB，也可以選擇使(shi)用RS232或(huo)RS485

物理尺寸：

直徑(jing)：1.2英寸，約合3 cm

長度：取決于不(bu)同的前向光學元件，5英寸(cun)，約(yue)合12.7 cm（輻(fu)照度探頭(tou)）；8英寸(cun)，約(yue)合20.3 cm（Scalar輻(fu)照度探頭(tou)）；7英寸(cun)，約(yue)合17.8 cm（14°視角的輻(fu)亮度探頭(tou)，視角越小(xiao)，長(chang)度越長(chang)）

2.   微型輻照計的技術(shu)參數（AMOUR的核心(xin)）

探測器：Si（13 mm²），InGaAs（7 mm²）或GaAsP（7 mm²）

光電流-電壓(ya)轉換：1、2000和4000三個增益級別的靜電計(ji)放大器

ADC：24-bit bipolar，4-125 Hz數據頻率

線性：使用一個可調控的光源，在信號電流范圍1×10^-12到1×10^-15之間對所有的微型輻射計進行測量，通常地，與參考靜電計系統相對，error<1%

響應時間：時(shi)間(jian)(jian)常(chang)數小于(yu)0.01秒(miao)的指(zhi)數型變化，增益(yi)改變的時(shi)間(jian)(jian)要求(qiu)小于(yu)0.1秒(miao)

電(dian)子靈敏度：在電流分辨率<10^-15A時，ADC分辨率為0.5 μV。飽和電流為160 μV。三級增益信號范圍是1.6×10¹¹。

暗(an)補償：在每一(yi)個增益水平的校準(zhun)時進(jin)行暗補償的測量和(he)設置。

微型輻(fu)射計的電(dian)源：±5 VDC，4 mA電流

光譜范圍(wei)：25-1650 nm（1100-1650 nm要求(qiu)使(shi)用InGaAs探測器）

檢(jian)測(ce)限和(he)飽(bao)和(he)度：

BSI在(zai)科研(yan)系統和政(zheng)府部門的部分典型用戶(hu)

l  NASA（美國宇航局(ju)）

l  NOAA（美國(guo)海洋(yang)與大(da)氣管(guan)理局）

l  US EPA（美國環保局(ju)）

l  Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI，Woods Hole海洋研究所(suo))

l  Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI，蒙(meng)特雷海(hai)洋研究(jiu)所)

l  Australia EPA

l  World Meteorological Organization

l  Yale University

l  University of California, Berkeley

l  University of California, Davis

l  University of California, Irvine

l  University of California, Riverside

l  University of California, Santa Barbara

l  University of california, San Diego

l  Stanford University

l  University of Chicago

l  Massachusetts Institute of Technology

l  Arizona State  University

l  Australian Antarctic Division

l  Australian Institute of Marine Sciences

l  Bedford Institute of Oceanography

l  Bigelow Laboratory for Ocean Science

l  Boston University Marine Program

l  Bowling   Green  State University

l  British Antarctic Survey

l  Center for Coastal Physical Oceanography

l  Virginia’s Center for Innovative Technology

l  French Governmental Research Agency

l  Centre d’Oceanologe de Marseille, Campus de Luminy

l  Colorado State University

l  University of Copenhagen

l  California State University, Long Beach

l  California State University, San Marcos

l  Danish Meteorological Institute

l  National Environmental Research Institute,Denmark

l  Duke University

l  Florida Gulf  Coast University

l  Finnish Institute of Marine Research

l  Florida State  University

l  University of Georgia

l  Goteborg University

l  Hawaii Institute of Marine Biology, SOEST

l  Hong   Kong  University of Science and Technology

l  Polish Academy of Sciences

l  University of Maine

l  University of Maryland

l  MAX-PLANCK-INSTETUT fur Marine Mikrobiologie

l  Unviersity fo Michigan

l  University of Minnesota

l  University of Mississippi

l  Moss Landing Marine Labs

l  Michigan State University

l  Miami University of Ohio

l  National University of Singapore

l  San Diego State University

l  Southern Illinois University

l  University of Southampton

l  Texas A & M University

l  University of South Carolina

l  University of North Carolina

l  University of Ottawa

l  University of Western Australia

l  University of South Florida

l  U. S. Naval Academy

l  The University of Toledo

l  University of Washington

l  Wayne State  University

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