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 :
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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 :
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en atténuant de manière sélective les radiations se propageant vers le capteur, à toute longueur d’onde ;
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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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Contraste6. Théorie du transfert radiatif
L’atmosphère est une des sources parasites les plus contraignantes pour les systèmes optroniques, par sa diffusion du rayonnement ambiant dans le visible et le proche infrarouge, et par son émission propre dans l’infrarouge plus lointain. Elle est le paramètre le plus important et le plus significatif pour la réduction des contrastes des objets observés.
Le calcul de ces effets est complexe et fait intervenir tous les paramètres physiques décrits dans les paragraphes précédents : transmission, absorption, diffusion, etc. Des programmes de calcul très évolués et complexes permettent aujourd’hui d’avoir une bonne simulation moyenne de ces effets.
Les principaux parmi eux s’appuient sur les codes LOWTRAN, MODTRAN, ou FASCOD qui ont été décrits 5. Nous nous bornerons, par la suite, à ne fournir que les éléments de calcul de manière simplifiée, pour aider à la compréhension des phénomènes physiques rencontrés.
Envisageons par exemple un capteur optronique observant le sol terrestre. Le rayonnement qu’il détecte provient d’origines très diverses. Il comprend les radiations émises par la surface terrestre ainsi qu’un rayonnement plus complexe issu de la voûte céleste. Dans ce dernier groupe interviennent essentiellement la diffusion des radiations solaires et les phénomènes d’émission d’origine thermique de la couche atmosphérique.
Ainsi, en considérant une tranche atmosphérique d’épaisseur ds entre le capteur et le sol, on trouvera quatre éléments distincts dans la contribution de cette couche élémentaire au rayonnement global perçu par le capteur qui sont précisés sur la figure 19.
La théorie du transfert radiatif a pour but d’effectuer le bilan des gains et pertes de luminance dL du rayonnement lors de sa traversée de l’atmosphère.
Dans la rubrique pertes, on trouvera le rayonnement (1) transmis par la couche,...
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