极地气候和极地海冰环境近几十年来正发生着巨大变化,与之相伴的,极地海洋生态系统也正在发生着显著的变化。其中比较有代表性的一个指标是极地冰藻生物总量的动态变化。传统的冰芯取样技术由于其短期性和破坏性,难以实现对冰藻的动态监测。取而代之的,通过测量冰层内部以及冰下太阳光场光谱强度的变化并结合建模仿真技术,可以对其中冰藻的存在性和生物总量进行有效的评估。鉴于目前尚无冰层内部及冰下太阳辐照度剖面的长期、动态数据,进行相关仪器设备的研制,特别是其校正技术研究变得迫在眉睫。在研究了太阳辐射在海冰环境各介质内传播过程中发生的反射、吸收和散射机理和特性的基础上,借鉴现有的用于极地研究的辐照度测量的方法和手段,基于将光信号转换为电信号的光伏效应,提出了一种以光电二极管阵列分光计为核心、将多个光纤探头放置到冰层内部和冰下不同目标位置进行太阳辐照度剖面自动监测的方案,并研制出了一套海冰基太阳辐照度剖面自动监测原型系统。系统中共有12个光纤探头,其中10个将放置到冰内及冰下进行辐照度剖面监测,另外2个放在冰上监测下行和上行辐照度。探头收集的信号通过光纤传回系统控制箱。由伺服电机和光电编码器组成的位置控制系统按顺序分别将各个探头光纤指向分光计的入口光纤后进行信号的测量。为了增强各探头光纤与分光计间的信号耦合,分光计入口光纤处连接了一个消色差透镜。除此之外,系统还从附加诸如GPS、Iridium卫星收发装置等传感器以及控制软件设计方面予以考虑,实现其自动监测功能。海冰环境极低的温度潜在的会对系统辐照度的测量产生影响。试验研究了分光计驱动电路、分光计、光纤和位置控制重复精度在-40～25.60C间的温度相关性。结果表明分光计的温度相关性要较其他元器件的更为明显,而系统的位置控制重复精度很高且受温度的影响可以忽略。根据该试验结果,校正驱动电路温度相关性的影响之后,.研究了分光计暗输出的温度相关性,并基于线性插值和最小二乘法理论开发了一套暗输出预测模型,模型误差在320～800 nm范围内均小于±0.25%。研究了分光计信号输出的温度相关性,并基于线性插值和最小二乘法理论提出了一套基于多累计时间多温度的信号输出校正模型,模型误差在400～700m范围内均小于±1.0%,小于现有基于单累计时间多温度校正模型误差的1/3。结合光谱灵敏度和探头浸入因数校正模型,提出了一套系统整体校正方案及具体实施流程。该方案可以将系统在任意累计时间、任意温度下的测量结果转换为相应目标位置实际的太阳辐照度光谱强度,其不确定性小于±1.0%。实验室模拟冰柱中的试验数据表明,该系统的工作科学合理,其1.0×10-3μw cm-2 nm-1的探测灵敏度足够用来探测冰下的太阳辐照度。-20℃走入式冷库中的试验验证研究也展现了该系统在寒冷环境下良好的连续稳定工作能力。