世界气象组织将太阳直接辐射值120瓦/平方米定为日照阈值。因此日照时数即为太阳直接辐照度达到或超过120瓦/平方米时间段的总和，以小时为单位。

最初的日照时数测量仪器研究始于19世纪中叶，1838年，英国发明家、工程师T.B.乔丹(Thomas Brown Jordan，1807～1890)根据氯化银的光敏效应设计了第一台基于烧痕法的暗筒式日照计，整个仪器因有旋转机构而显得比较复杂。1885年，乔丹的儿子对其做了改进后，无须运动部件，因而大为简化。这种仪器一直是中国气象台站上观测日照的主要仪器，也流行于日本等国。

1853年，苏格兰学者J.F.坎贝尔（John Francis Campbell，1821-12-29～1885-02-17）使用一个充满水的玻璃球充当球透镜，将太阳光聚焦后在涂漆碗壁的漆层上产生烧蚀，然后根据灼痕测量日照。1879年，爱尔兰物理学家、数学家G.G.斯托克斯（Sir George Gabriel Stokes，1819-08-13～1903-02-01）将充水球体改成实心玻璃球，这就是基于烧痕法的聚焦式坎贝尔—斯托克斯日照计（Campbell-Stokes sunshine recorder）。这种日照计早在1880年就被引入气象站，现仍在世界上很多站网中被广泛使用。

世界气象组织（WMO）于1962年以一种专门设计的坎贝尔—斯托克斯日照计作为“暂定标准日照计”（IRSR）。但这种“硬件定义”的日照计需要确定烧焦时阈值相对应的直接太阳辐照度，后来根据法国使用IRSR的结果，发现阈值辐照度平均值为120瓦/平方米，最后WMO建议将120瓦/平方米作为直接太阳辐照度的阈值以辨别日照，并使用直接辐射表作为日照计的标准传感器。

20世纪80年代以来，随着光电传感器、精密伺服、嵌入式系统、自动控制等技术的发展，出现了多种新型自动化电子式日照计，例如芬兰维萨拉公司（Vaisala）的双金属片日照计、荷兰Kipp&Zonen公司的CSD系列日照计、马尔文日照计（Maring-Marvin）、福斯特日照计（Foster）等。

中国从20世纪50年代开始研制生产日照计，主要生产基于烧痕法的暗筒式日照计，并大量应用于气象业务中。但该仪器自动化程度低，测量结果主观性强、精度较差、资料可比性和一致性难以保证。进入21世纪，中国一些气象设备生产厂家研制生产了很多新型自动化电子式日照计，例如江苏省无线电科学研究所有限公司生产的FS-RZ1型日照计、中环天仪股份有限公司DFZY1型日照计、中国华云公司HYSD2型日照计、富景天策（北京）气象科技有限公司DFQ型日照计、成都信息工程学院HYSD1型日照计等，满足了中国对日照时数高精度自动化业务观测的需求。

测量日照的方法有直接辐射测量法，总辐射测量法，烧痕法，对比法和扫描法等，测量仪器有直接辐射表，总辐射表和散射辐射表，暗筒式日照计、聚焦式日照计、双金属片式日照计和光电式自动日照计等。

日照是太阳辐射最直观的表现，日照情况一般采用日照时数来表示，代表的是某地区一天日照时间的长短。观测日照时数并深入开展日照时数分布规律和变化趋势研究，不仅对认识该地区气候背景和气候变化有重要作用，而且对于了解太阳直射辐射变化、监测天气气候状况、清洁能源开发、农业生产合理布局、建筑规划与设计、环境监测、旅游资源开发乃至经济社会可持续发展等均具有重要的现实意义。