創(chuàng)立于1977年的美國生物球儀器公司（Biospherical Instruments Inc.，簡稱BSI）是一家以研發(fā)為導向、集設計與生產(chǎn)為一體的環(huán)境監(jiān)測儀器公司。BSI在從南極到北極、從海洋到飲用水水庫的環(huán)境監(jiān)測中有著悠久的歷史。
30多年來，BSI的生產(chǎn)線聚焦于海洋、大氣、水質(zhì)和生物科學用的高品質(zhì)光學儀器的設計與生產(chǎn)，是目前國際上光學儀器領域的領導者。BSI的產(chǎn)品包括陸地與海洋的全球紫外線（UV）監(jiān)測系統(tǒng)、飲用水源地的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、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(tǒng)，以及各種單通道光強測量傳感器，在世界范圍內(nèi)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(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)”，并一直由BSI維持全球UV監(jiān)測網(wǎng)絡的運轉(zhuǎn)。直到2009年，這個監(jiān)測網(wǎng)絡才被拆分成兩部分：一部分轉(zhuǎn)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(fā)成功微型輻射計（Microradiometers）而獲得NASA頒發(fā)的商業(yè)創(chuàng)新獎（SBIR）。
2008年，BSI與NASA開始合作開發(fā)新的、現(xiàn)代化的輻射測量傳感器以支持現(xiàn)有的和下一代的海洋水色衛(wèi)星遙感任務。這套系統(tǒng)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(shù)據(jù)，來滿足對海洋水色衛(wèi)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(wǎng)絡”項目，用于長期觀測全球變化對極地環(huán)境特別是紫外線的影響。
在海洋光學儀器領域，BSI的產(chǎn)品就是行業(yè)標準。這從大量的著名海洋儀器設備公司從BSI采購光學儀器和傳感器并集成到其自己的產(chǎn)品上就可知道。下面這些代表性的海洋儀器設備公司都是BSI的忠實用戶：
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(fā)和生產(chǎn)各種類型的光學儀器為相關領域的科研服務。其第一代的單通道輻射測量儀QSL-100到現(xiàn)在仍在全球各地的很多實驗室中使用。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(tài)范圍和靈敏度。AMOUR是一款經(jīng)濟型多功能USB接口的輻射測量儀，適合于實驗室內(nèi)和野外的科研或工程應用。它的多功能體現(xiàn)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(jīng)濟，可以使用USB接口直接連接在電腦上工作，它的動態(tài)范圍大于10個數(shù)量級。它傳承了Biospherical公司先進的微型輻射測量儀技術，根據(jù)美國NASA的合約而研制。
AMOUR的探頭和接頭
從左至右：輻亮度、Scalar輻照度、輻照度和SMA接頭
應用領域
l 光照培養(yǎng)箱、人工氣候室、溫室光強測量
l 陸地環(huán)境和淺水環(huán)境中的光強測量
l 藻類培養(yǎng)瓶/光生物反應器內(nèi)部光強測量
l LED測試
l 有害光探測
l 太陽輻射（日射?。?/span>
l 其它光學測量
測量幾何學
l Irradiance（輻照度）
測量一個平面上的入射輻射。這一測量幾何適合于多數(shù)的輻射應用，包括照明和太陽能研究。在入射角高達85°的情況下，AMOUR輻射計的理想余弦響應偏離仍小于±5%。
l Scalar Irradiance（Scalar 輻照度）
Scalar響應與入射輻射的方向無關。這一測量幾何廣泛地應用在與藻類和微生物相關的海洋學和湖沼學研究當中，這是因為影響這些微小細胞的輻射與入射方向無關。根據(jù)測量桿的長度不同，Scalar輻射計可測量3.7π球面弧度上的輻射（整個球面弧度為4π）。
l Radiance（輻亮度）
輻亮度的測量可以量化一個物體到底有多亮?？梢詼y量海洋、天空或室內(nèi)物體的輻亮度。通常地，輻亮度用來描述單位面積上的輻射功率和觀測的固定對角。AMOUR輻亮度的前向光學的視角范圍為2.5°-20°。
l 通過SMA接頭連接到延長桿上
如果AMOUR輻射計的配置中加一個SMA接頭，就可以和其它的延長桿連起來使用，將它的應用擴展到難以接觸到的地方如伸入到藻團中。延長桿也可以連接到積分球和一個光學平臺上的其它組件上。
光譜響應
默認情況下，AMOUR的測量范圍就是硅光電二極管的光譜響應范圍（250-1100nm之間的寬帶響應）。如果將要被測量的光源的波長分布是已知的，且儀器在訂購的時候經(jīng)過了響應函數(shù)校正，那么也可以測量光通量。
儀器訂購的時候有多種過濾器可供選擇，包括窄帶和模仿某些生理響應函數(shù)的過濾器。它們包括：
l 窄帶過濾器（約10nm帶寬）通常在光源的波長分布是已知的且限定在一個較小的范圍內(nèi)（如激光）的情況下使用?；蛘吆推渌妮椛溆嫿Y合起來覆蓋整個目標光譜范圍，由它來測量其中一部分的光譜。
l PAR（光合有效輻射）限定在400-700nm的光譜范圍內(nèi)，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，主要指的是400nm到500nm波長之間的藍光對視網(wǎng)膜潛在的光化學損傷。
l 光度響應，它描述了人眼對于光照的知覺亮度。
l 紅斑，它描述了人類皮膚對太陽照射的以波長為基礎的敏感度。
l 其它的響應函數(shù)，根據(jù)用戶要求量身定做。
技術參數(shù)
1. AMOUR的技術參數(shù)
前向光學元件：
輻照度：天頂角小于85°的情況下，Cosine error<±3%
Scalar輻照度：入射角<±135°的情況下，Directional error<±5%
輻亮度：標準視角6°，14°；可選視角范圍2.5°- 20°。
連接：SMA接頭
光譜響應：取決于所使用的過濾器
檢測限：取決于不同的設置，參考下面的表格
動態(tài)范圍：6×1010
采樣頻率：4-125 Hz（原始頻率），1/60-125 Hz（內(nèi)部平均）
輸出接口：標準接口為USB，也可以選擇使用RS232或RS485
物理尺寸：
直徑：1.2英寸，約合3 cm
長度：取決于不同的前向光學元件，5英寸，約合12.7 cm（輻照度探頭）；8英寸，約合20.3 cm（Scalar輻照度探頭）；7英寸，約合17.8 cm（14°視角的輻亮度探頭，視角越小，長度越長）
2. 微型輻照計的技術參數(shù)（AMOUR的核心）
探測器：Si（13 mm2），InGaAs（7 mm2）或GaAsP（7 mm2）
光電流-電壓轉(zhuǎn)換：1、2000和4000三個增益級別的靜電計放大器
ADC：24-bit bipolar，4-125 Hz數(shù)據(jù)頻率
線性：使用一個可調(diào)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(tǒng)相對，error<1%
響應時間：時間常數(shù)小于0.01秒的指數(shù)型變化，增益改變的時間要求小于0.1秒
電子靈敏度：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。
暗補償：在每一個增益水平的校準時進行暗補償?shù)臏y量和設置。
微型輻射計的電源：±5 VDC，4 mA電流
光譜范圍：25-1650 nm（1100-1650 nm要求使用InGaAs探測器）
檢測限和飽和度：
檢測限 | 飽和度 | 單位 | 動態(tài)范圍 | |
輻照度， 313 nm | 6.90E-06 | 3.62E+05 | μW/(cm2 nm) | 5.2E+10 |
輻照度， 490 nm | 1.16E-06 | 6.81E+04 | μW/(cm2 nm) | 5.9E+10 |
輻照度， PAR nm | 1.09E-10 | 5.7 | μE/(cm2 s) | 5.2E+10 |
Scalar輻照度, 313 nm | 6.30E-02 | 4.15E+09 | μW/(cm2 nm) | 6.6E+10 |
Scalar輻照度, 490 nm | 1.98E-05 | 1.04E+06 | μW/(cm2 nm) | 5.2E+10 |
Scalar輻照度, PAR nm | 1.11E-09 | 58.5 | μE/(cm2 s) | 5.2E+10 |
輻亮度， 313 nm | 4.93E-07 | 2.96E+04 | μW/(cm2 nm sr) | 6.0E+10 |
輻亮度， 490 nm | 1.41E-07 | 8510 | μW/(cm2 nm sr) | 6.0E+10 |
輻亮度， PAR nm | 1.31E-11 | 0.79 | μE/(cm2 s sr) | 6.0E+10 |
BSI在科研系統(tǒng)和政府部門的部分典型用戶
l NASA（美國宇航局）
l NOAA（美國海洋與大氣管理局）
l US EPA（美國環(huán)保局）
l Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI，Woods Hole海洋研究所)
l Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI，蒙特雷海洋研究所)
l
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,
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
l The University of Toledo
l University of Washington
l Wayne State University
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