- dispersión: • depende del tipo de mezcla entre los...
TRANSCRIPT
![Page 1: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/1.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 21
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
- Dispersión:• Depende del tipo de mezcla entre los elementos
•Depende del tamaño de grano: a medida que el tamaño de grano crece, más luz es absorbida y la reflectividad disminuye
![Page 2: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/2.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 22
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
Firmas espectrales: resumen y aplicacionesAGUA Y HIELO
• En el VIS la energía proveniente del agua puede venir de partículas en suspensión, de reflexiones en la superficie, o del fondo si está clara y hay poco fondo.
• En el IR r ≈ 0 => delimitación de contornos de masas de agua
• Materiales suspendidos en el agua: - Clorofila: baja r en el azul, alta r en el verde => monitorización de algas - Taninos: detección de tintes en lodos marinos - Sedimentos no orgánicos: turbidez agua, plumas de sedimentos etc.
![Page 3: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/3.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 23
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
• La reflectividad del hielo decrece con el tamaño del grano. • En el VIS r ≈ 1: blanco
(a) radio ~ 50 µm (b) radio ~ 200µm(c) radio ~ 400-2000 µm
![Page 4: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/4.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 24
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
SUELOS Y ROCAS• Reflectividad moderada: r ≤ 0.3• Ocultada por la cubierta vegetal• Gran influencia del contenido de agua: picos de absorción TM-5 1.55-1.75 µm
TM-7 2.08-2.35 µm baja reflectividad en el MIR
•Moderada influencia de la textura del suelo
• Decrece con el contenido de materia orgánica
![Page 5: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/5.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 25
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
VEGETACIÓN • La curva de reflectividad de las plantas sanas presenta picos y valles: - La reflectividad en las bandas TM-1 (0.45-0.52 µm), TM-2 (0.52-0.60 µm) y TM-3 (0.63-0.69 µm) depende de los pigmentos en las hojas - Picos de absorción a 0.45 y 0.67 µm (clorofila) - Alta reflectividad en el NI R (estructura de las células de las hojas, cavidades) - Picos de absorción a 1.4-1.5 µm (TM-5) y 1.9-2.00 µm (TM-7) (agua) - Baja reflectividad en el TIR r ~ 1-6% - En microondas depende del contenido de agua y de la geometría de la vegetación.
![Page 6: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/6.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 26
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
6.5. Tecnología de sensores• Tipos de sensores:- Detectores térmicos: . Absorben el flujo incidente y sufren un cambio de temperatura, que provoca un cambio de resistencia R(T). . Lentos: τ ≈ 1 ms . Prácticamente sensibles a todas las λ. La sensibilidad depende de cómo se haya ennegrecido la superficie del metal o sc. . Ejemplo: bolómetros (metal) o termistores (sc)
![Page 7: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/7.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 27
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
Termopar Termopila
Detector Piroeléctrico
![Page 8: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/8.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 28
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
- Fotodetectores externos:
. Los fotones incidentes liberan electrones de la superficie del metal, produciendo una corriente en el circuito externo.
. Sólo funcionan en el VIS-NIR, pues requieren fotones muy energéticos.
. Ejemplo: tubos fotomultiplicadores (verde, rojo, 1º IR del LANDSAT MSS)
![Page 9: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/9.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 29
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
- Fotodetectores internos:
. Semiconductores cuyos electrones cambian de estado al absorber un fotón.
. Tipos: Fotoconductores (electrón de BV a BC, ej: CdS, InSb) Fotovoltaicos (se crean portadores que migran bajo una ddp externa,
ej: Si, HgCdTe)
Detector Fotoconductor
![Page 10: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/10.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 30
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
Fotodiodo de Silicio Linealidad de un fotodiodo de Silicio
![Page 11: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/11.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 31
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
Figuras de mérito de los fotodetectores:
- Responsividad:
- Responsividad efectiva total:
( ) ( ) Mhc
q
d
dSR
ληλ
λ =Φ
=
( ) ( )( )
λλ
λλ dRR
∫∫ ∞
∞
Φ
Φ=
0
0
![Page 12: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/12.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 32
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
- Noise Equivalent Power (NEP):
( ) ( ) [ ]WR
NNEP
λλ =
( )M
hcq
BIMFIq
RNEP dbds
i
bscuridad
λη
σ 22 +== ( ) 0033.0;1
12 ≈−
−+= kk
MMkF
Factor de multiplicación del diodode avalancha (fotodiodo M=1)Eficiencia cuántica
Fuentes de ruido (Johnson, shot, térmico ...La potencia de ruido (N) depende del nivel de señal
![Page 13: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/13.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 33
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
- Otros: NE Radiance
NE cambio en reflectividad
NE cambio en temperatura
( ) ( )detectorA
NEPNER
λλ =
( ) ( ) [ ]%L
NERNE∆∆=∆ ρλλρ
( ) ( ) [ ]KLT
NERTNE∆∆=∆ λλ
![Page 14: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/14.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 34
- Detectividad específica: ( ) ( ) [ ]HzcmWNEP
BAD detector 1* −=
λλ
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
(detectores IR refrigerados)
![Page 15: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/15.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 35
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
Sensibilidad y rango de longitudes de onda de algunos detectores típicos
Minimizar el ruido adaptando la sensibilidad del fotoreceptor
al espectro de la señal
![Page 16: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/16.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 36
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
• Óptica asociada a los fotodetectores: lentes y espejos
Lente focalizando o colimando luz de una fuente :
Formación de la imagen parafuentes no puntuales :
![Page 17: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/17.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 37
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
Aberración esférica : Aberración cromática :
Efecto de n(λλ) en la distancia focal y (1/F/#)2
![Page 18: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/18.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 38
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
Reflector parabólico Reflector offset
![Page 19: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/19.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 39
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
Reflector elipsoidal
![Page 20: - Dispersión: • Depende del tipo de mezcla entre los elementosocw.upc.edu/sites/ocw.upc.edu/files/materials/... · Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo - Dispersión:](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022042116/5e9394ab86d6a146a049a713/html5/thumbnails/20.jpg)
(c) 2000 Universitat Politècnica de Catalunya 40
Sensores en el Óptico y en el Infrarrojo
Luz recogida por una lente a tres distancias de la fuente :