光譜輻射計用于測定輻射源的光譜分布，能夠同時建立目標或背景的強度、光譜特性，可對煙光譜和強度及大氣透射比進行測量。一般由收集光學系統、光譜元件、探測器和電子部件等組成。
既能測總能量，又能測各個波長的分光量值，但由于每測量一次所需時間較長，較難實現連續測量，且儀器價格昂貴，對環境和人員素質要求較高。
直接輻射表由光筒、感應件、跟蹤架(赤道架)及附件組成。
1、光筒是個金屬圓筒，為使感光面不受風的影響，同時又減少管壁的反射，筒內有幾層煮黑的光欄，光欄的坡度使得入光筒的半開敞角為2.5°~5.5°，為保證筒內清潔，筒口裝有石英玻璃片。光筒前有金屬箍用來安放各種濾光片，筒內裝有干燥氣體以防止產生水汽凝結物。為了對準太陽，光筒兩端分別固定兩個固定圓環，筒口圓環上有小孔，筒末端白色圓盤有黑點，小孔和黑點的連線與筒中軸線相平行。如果光線透過小孔落在黑點上，說明光筒已對準太陽。
2、感應件是儀器的核心部分，由感應面與熱電堆組成。安裝在光筒的后部。當光筒對準太陽，黑體感應面吸收太陽直射增熱，使得熱電堆產生溫差電動勢，由導線輸出。儀器靈敏度約為7~14μV·W-1·m2，響應時間為35s左右(響應穩態度99%時)。
3、跟蹤架是支撐光筒使之自動準確跟蹤太陽的種裝置，常用的跟蹤架有時鐘控制、直電機控制和全自動三種形式。
4、附件包括儀器底座(刻有南北方位線)、水準器與調整螺旋、光筒帽蓋與外罩等。
光譜輻射計的幾種典型工作模式如下：
1)離散光譜測量模式：濾光器輪停止在某一位置的濾光片，數據采集后作為電壓和時間的函數送顯。
2)連續光譜測量模式：濾光片輪邊轉邊收集數據。這些數據作為電壓和波長的函數送顯。
3)透射比測量模式：與外部輻射源和光學調制盤協同工作。輻射計工作在非調制模式，接收來自外部的調制輻射源的能量。
用CVF或單個濾光器做基本的數據采集，把測量的信號存儲在儀器的存儲器中，作為參考電平。在后續的數據采集過程中，測得的信號電平與存儲在存儲器中的信號進行比較，計算兩個能量的百分比，并作為波長和時間的函數在屏幕上顯示。
