- dispersión: • depende del tipo de mezcla entre los...

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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



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.



• 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



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



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.



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)



Termopar Termopila

Detector Piroeléctrico



- 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)



- 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



Fotodiodo de Silicio Linealidad de un fotodiodo de Silicio



Figuras de mérito de los fotodetectores:

- Responsividad:

- Responsividad efectiva total:

( ) ( ) Mhc

q

d

dSR

ληλ

λ =Φ

=

( ) ( )( )

λλ

λλ dRR

∫∫ ∞

∞

Φ

Φ=

0

0



- 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



- Otros: NE Radiance

NE cambio en reflectividad

NE cambio en temperatura

( ) ( )detectorA

NEPNER

λλ =

( ) ( ) [ ]%L

NERNE∆∆=∆ ρλλρ

( ) ( ) [ ]KLT

NERTNE∆∆=∆ λλ


- Detectividad específica: ( ) ( ) [ ]HzcmWNEP

BAD detector 1* −=

λλ


(detectores IR refrigerados)



Sensibilidad y rango de longitudes de onda de algunos detectores típicos

Minimizar el ruido adaptando la sensibilidad del fotoreceptor

al espectro de la señal



• Óptica asociada a los fotodetectores: lentes y espejos

Lente focalizando o colimando luz de una fuente :

Formación de la imagen parafuentes no puntuales :



Aberración esférica : Aberración cromática :

Efecto de n(λλ) en la distancia focal y (1/F/#)2



Reflector parabólico Reflector offset



Reflector elipsoidal



Luz recogida por una lente a tres distancias de la fuente :

- dispersión: • depende del tipo de mezcla entre los...

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