Présentation
Auteur(s)
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Yves COJAN : Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique - Ingénieur à Thomson TTD optronique - Professeur à l’École Nationale Supérieure des Techniques Avancées et à l’École de l’Air
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Lire l’articleINTRODUCTION
avec la participation pour le paragraphe 8 de Jean‐Claude FONTANELLA Ingénieur de l’École Supérieure d’Optique Ingénieur à Thomson TTD optronique
Pour concevoir un système optronique dont le capteur se trouve être éloigné de la source, l’un des paramètres importants est la transmission spectrale du milieu de propagation atmosphérique. Elle est affectée principalement par l’absorption et la diffusion du rayonnement par ce milieu, sources principales d’interactions entre la lumière et la matière.
Les performances de tout système optronique sont déterminées en effet non seulement par ses caractéristiques techniques intrinsèques résultant de sa conception et de la technologie utilisée, mais aussi par son comportement dans l’environnement d’emploi opérationnel qui concerne le système. Ainsi :
-
à la conception ou durant le développement, il est important de connaître comment ces capteurs se comporteront vis‐à‐vis de telle ou de telle situation climatique ou météorologique ;
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à l’utilisation, il est utile de savoir comment les caractéristiques nominales de ces capteurs varient en fonction des conditions d’environnement présentes.
L’objet de cet article est de montrer de quelle manière les effets de l’atmosphère agissent sur les performances des capteurs optroniques.
Le milieu atmosphérique, naturel ou chargé d’obscurants artificiels, agit sur les performances des équipements optroniques, et ce dans tous les domaines spectraux (UV, visible, IR) et pour des rayonnements laser :
-
en atténuant de manière sélective les radiations se propageant vers le capteur, à toute longueur d’onde ;
-
en générant par diffusion ou par émission radiative un signal optique, comparable à du bruit, à l’origine de l’affaiblissement des contrastes de perception, et qui est d’autant plus important que la distance est grande.
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- Version archivée 1 de avr. 1960 par Jean QUINET
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L’atmosphère1. Définitions
Rappelons tout d’abord quelques définitions, et précisons ce que l’on entend par :
-
l’absorption ;
-
la diffusion ;
-
l’extinction ;
du milieu de propagation atmosphérique, ainsi que sa transmission.
1.1 Absorption atmosphérique
L’absorption du rayonnement par le milieu atmosphérique consiste en une interaction entre les photons du rayonnement et les atomes ou molécules du milieu. Il en résulte une élévation de température, une disparition du photon incident et une émission radiative proportionnelle à celle du corps noir à la température atteinte. Pour évaluer l’influence de l’absorption du milieu sur la propagation d’un rayonnement, considérons un pinceau lumineux quasi monochromatique de longueur d’onde λ se propageant dans le milieu le long d’un axe Ox. En raison des propriétés absorbantes du milieu, le nombre de photons utiles au rayonnement se réduit tout au long du parcours pour participer à l’échauffement (plus ou moins important) du milieu : ainsi, la luminance L (λ, x + dx ) mesurée à une abscisse (x + dx ) est légèrement réduite par rapport à la valeur qu’elle avait à l’abscisse x (figure 1) :
La quantité dL a (λ, x ) est égale à la luminance absorbée par le milieu dans la tranche d’épaisseur dx.
La luminance absorbée est proportionnelle à la valeur de la luminance L (λ, x ) à l’entrée de cette tranche, à l’épaisseur dx et à un paramètre spectral représentatif de l’absorption du milieu à cette longueur d’onde et à l’endroit considéré, appelé coefficient d’absorption spectrale linéique α (λ, x ) :
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