Определение границ применимости болометрических матриц в аппаратуре дистанционного зондирования Земли из космоса

В настоящий момент разрабатывается облик перспективной группировки космических гидрометеорологических аппаратов нового поколения. По сравнению с аппаратурой предыдущего поколения аппаратура более совершенна в части: увеличения числа спектральных каналов, получения информации во всем оптическом диапазоне спектра и т.д. Особенностью таких устройств является реализация не просто большого числа информационных каналов, охватывающих весь оптический диапазон спектра, а высокочувствительных «узких» каналов (полоса пропускания 20-60 нм), что в свою очередь позволяет отнести их к классу сложнейших измерительных комплексов.
Для охлаждения каналов среднего и дальнего ИК-диапазона до криогенных используют системы пассивного (радиационный холодильник, РХ) и активного (микрокриогенные системы, МКС) типов. В виду большого количества каналов и, как следствие, их большого тепловыделения, требуемые параметры радиационного холодильника (его габариты и масса) создают большие технологические трудности. В свою очередь, имеющиеся на данный момент отечественные системы активного охлаждения не обладают ресурсом, достаточным для непрерывной работы в течение САС (более 65 000 часов). Из неохлаждаемых фотоприёмников в указанных диапазонах работают микроболометры [1].
Так как преимущественно шум σ в болометрах тепловой и не зависит от значения сигнала. Значение ЭШРТ при сужении спектрального канала можно оценить по формуле [2]:
ЭШРТ(T)= σ/((dU_n (T))/dT)=σ/((dU_0 (T))/dT*(dU_n (T))/(dU_0 (T)))
ЭШРТ(T)=〖ЭШРТ〗_0 (T)*((d(∫_(∆λ_0)▒〖B(λ,T)dλ)〗)/dT)/((d(∫_(∆λ_1)▒〖B(λ,T)dλ)〗)/dT)*(d^2 )/(√N*k_1*k_2 ),
где U_n - сигнал с фильтром, dU_0 - сигнал без фильтра, T -температура, где B(λ,T) - формула Планка.
Значение 〖ЭШРТ〗_0 болометрической матрицы в полном диапазоне 7-14, d- относительное отверстие, k_1- площадной коэффициент экранирования, k_2- коэффициент пропускания.
При суммировании последовательных кадров и последующем подсчете среднеквадратического отклонения (СКО):
σ_n=σ_1/√n,
где σ_n.- СКО за n кадров, σ_1 - СКО за один кадр, n – количество кадров накопления.
Таким образом, в работе отражены основные этапы энергетического расчета болометров в составе оптико-электронной аппаратуры, оценено необходимое количество кадров накопления, для обеспечения заданных требований.