光谱辐射计用于测定辐射源的光谱分布，能够同时建立目标或背景的强度、光谱特性，可对烟光谱和强度及大气透射比进行测量。一般由收集光学系统、光谱元件、探测器和电子部件等组成。
既能测总能量，又能测各个波长的分光量值，但由于每测量一次所需时间较长，较难实现连续测量，且仪器价格昂贵，对环境和人员素质要求较高。
直接辐射表由光筒、感应件、跟踪架(赤道架)及附件组成。
1、光筒是个金属圆筒，为使感光面不受风的影响，同时又减少管壁的反射，筒内有几层煮黑的光栏，光栏的坡度使得入光筒的半开敞角为2.5°~5.5°，为保证筒内清洁，筒口装有石英玻璃片。光筒前有金属箍用来安放各种滤光片，筒内装有干燥气体以防止产生水汽凝结物。为了对准太阳，光筒两端分别固定两个固定圆环，筒口圆环上有小孔，筒末端白色圆盘有黑点，小孔和黑点的连线与筒中轴线相平行。如果光线透过小孔落在黑点上，说明光筒已对准太阳。
2、感应件是仪器的核心部分，由感应面与热电堆组成。安装在光筒的后部。当光筒对准太阳，黑体感应面吸收太阳直射增热，使得热电堆产生温差电动势，由导线输出。仪器灵敏度约为7~14μV·W-1·m2，响应时间为35s左右(响应稳态度99%时)。
3、跟踪架是支撑光筒使之自动准确跟踪太阳的种装置，常用的跟踪架有时钟控制、直电机控制和全自动三种形式。
4、附件包括仪器底座(刻有南北方位线)、水准器与调整螺旋、光筒帽盖与外罩等。
光谱辐射计的几种典型工作模式如下：
1)离散光谱测量模式：滤光器轮停止在某一位置的滤光片，数据采集后作为电压和时间的函数送显。
2)连续光谱测量模式：滤光片轮边转边收集数据。这些数据作为电压和波长的函数送显。
3)透射比测量模式：与外部辐射源和光学调制盘协同工作。辐射计工作在非调制模式，接收来自外部的调制辐射源的能量。
用CVF或单个滤光器做基本的数据采集，把测量的信号存储在仪器的存储器中，作为参考电平。在后续的数据采集过程中，测得的信号电平与存储在存储器中的信号进行比较，计算两个能量的百分比，并作为波长和时间的函数在屏幕上显示。
