Calibración radiométrica de pre-lanzamiento de la cámara infrarroja NIRST a bordo del SAC-D

• Autores: Ganopol, Abigail
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Marraco, Hugo
• Materia: CAMARA INFRARROJA; CALIBRACION RADIOMETRICA ABSOLUTA; CALIBRACION RADIOMETRICA RELATIVA; CALIBRACION DE PRE-LANZAMIENTO; MICROBOLOMETROS; CUERPO NEGRO; INFRARED CAMERA; ABSOLUTE RADIOMETRIC CALIBRATION; RELATIVE RADIOMETRIC CALIBRATION; PRE-LAUNCH CALIBRATION; MICROBOLOMETERS; BLACKBODY
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El objetivo de este trabajo es presentar la calibración radiométrica de pre lanzamiento dela cámara infrarroja New Infrared Sensor Technology (NIRST). NIRST es uno de los ochoinstrumentos a bordo de la misión SAC-D/Aquarius puesta en órbita el 10 de junio de 2011. Está compuesta por una cámara en el infrarrojo medio (Middle Wave Infrared) y otra en elinfrarrojo térmico (Long Wave Infrared), cada una con 3 arreglos de 512 microbolómetros. NIRST además cuenta con un espejo móvil de berilio con el fin de reducir el período derevisita del instrumento. Con el propósito de calibrar radiométricamente la NIRST en tierra, se llevó a cabo unaserie de mediciones en laboratorio utilizando fuentes de cuerpo negro. La calibración absolutadel instrumento se realizó mediante ajustes polinomiales de los datos obtenidos, relacionandola temperatura sensada y la potencia recibida por los detectores con las cuentas digitales. También se realizó la calibración relativa con el fin de obtener una respuesta ecualizada encada uno de los arreglos. En este caso, se realizaron ajustes polinomiales relacionando lascuentas medidas en cada uno de los microbolómetros de un dado arreglo con respecto a undetector de referencia dentro del mismo arreglo. El grado del polinomio para las calibracionesabsoluta y relativa de NIRST, así como la elección del detector de referencia son objetode análisis en el presente trabajo. También se llevó a cabo la caracterización del espejoestudiando la respuesta en función del ángulo de apuntamiento. El análisis de los datos obtenidos durante la calibración radiométrica puso en evidenciala no uniformidad en la sensibilidad de los microbolómetros que conforman cada arreglo. Por otro lado, resultó necesario utilizar grados elevados en los polinomios de calibraciónabsoluta y relativa indicando esto la no linealidad de los detectores. Con respecto al espejo,si bien el mismo presenta una respuesta lineal, se observó que ésta se depende del ángulo deapuntamiento β. Asimismo, los resultados correspondientes a la caracterización del espejopermitieron descubrir la existencia de un gradiente de temperatura en la superficie emisorade los cuerpos negros de laboratorio empleados durante la calibración radiométrica. En base a los resultados obtenidos en el presente trabajo, se proveen algunas recomendacionescon el objetivo de contribuir a futuras misiones espaciales de la CONAE. Estassugerencias son aplicables tanto al dise~no del instrumento como a las metodologías de calibración radiométrica de cámaras infrarrojas.
The aim of this work is to present the pre-launch radiometric calibrationof the New InfraRed Sensor Technology (NIRST) infrared camera. NIRST is one of theeight instruments on board of SAC-D/Aquarius mission, launched on June 10th 2011. It iscomposed of a Middle Wave Infrared camera in the mid-infrared region and a Long Wave Infrared camera in the thermal region, with 3 arrays of 512 microbolometers each. NIRSTalso has a pointing beryllium mirror to reduce instrument' s revisit time. In order to achieve on ground radiometric calibration, several measurements were performedusing blackbody sources. The instrument absolute calibration was performed by meansof polynomial fits that relate the sensed temperature and its equivalent radiated power todigital numbers. Relative calibration was also performed in order to obtain an equalized responsefor each array. In this case, polynomial fits relate the counts of an arbitrary detectorto those of a reference detector within a given array. Absolute and relative calibration polynomialorders as well as the reference detector selection are matter of analysis in the presentwork. The mirror characterization studying the response versus scan angle is presented aswell. The analysis of the data obtained during the radiometric calibration revealed that microbolometerssensibity within each array is not uniform. High polynomial orders for bothabsolute and relative calibrations were found necessary, revealing detectors nonlinearity. Themirror presents a linear response that was found to depend on the pointing angle β. The onground mirror characterization revealed that the laboratory blackbody sources used presenta temperature gradient on their emitting surfaces. Considering the results provided in this work, some recommendations for future CONAEmissions are presented. These suggestions apply to the instrument design as well as toinfrarred cameras calibration methodologies.
Fil: Ganopol, Abigail. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.