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Des tests rapides, en lumière naturelle ou sur le soleil, ont vite mis en évidence la nécessité d'équiper l'objectif de plusieurs ltres de densité neutre pour éviter la saturation des pixels du capteur.

Choix de la plage de temps d'exposition

An d'exploiter au mieux la dynamique de 12 bits de la caméra, le choix des ltres utilisés va dépendre du temps d'exposition utilisé. Ici, nous nous retrouvons limité par les performances de la caméra : si on sélectionne un temps d'exposition

trop court (d'un ordre inférieur à la ms), on constate l'apparition de grain sur les images. Cependant, si nous souhaitons eectuer des médianes sur plusieurs images pour augmenter le rapport signal sur bruit, il est intéressant de pouvoir réaliser plusieurs acquisitions d'images très rapprochées avec un temps d'exposition court en conséquence. Il est donc décidé que le temps d'exposition devra être de l'ordre de la milliseconde. Cette plage devrait garantir que le maximum de luminance du soleil se situe entre 1000 et 4000, sur les 12 bits de dynamique (4096) des pixels de la caméra, sans que l'image ne soit dégradée par le phénomène de grain que l'on observe quand le temps d'exposition est choisi inférieur au dixième de milliseconde.

Résistance des ltres à la concentration solaire

Si les caméras sont soumises pendant plusieurs minutes à une concentration solaire pouvant aller jusquà C = 60, il existe un risque de dégradation du matériel. Les quatre caméras seront ainsi placées derrière une cible dans laquelle sont percées des ouvertures circulaires de 25 mm de diamètre, dimension de la monture des ltres.

Ainsi, les éléments du montage qui seront exposés directement au ux solaire sont les ltres. Sachant que ces ltres absorbent entre 40% (pour un ltre rééchissant) à 99% (pour un ltre absorbant) du ux solaire, le risque de cassure ou de dégradation de l'ecacité doit être pris en compte. Nous disposons à ce stade de l'expérience d'une pièce de verre fumé de 8 cm sur 3 cm et de 3 mm d'épaisseur, et d'un ltre rééchissant neutre de densité 3 (Edmund Optics). D'après les spécications, ce ltre devrait rééchir au moins 55% des rayons incidents dans la bande visible. Le ltre est placé derrière un des trous de 25 mm de diamètre, tandis que la pièce de verre fumée est placée derrière un trou un peu plus grand, au centre de la cible, où le ux devrait être maximal. Des tests sont réalisés avec 2 héliostats diérents le mercredi 29 juin 2016, avec un DNI de 810 W/m². Le DNI, pour Direct Normal Irradiation, correspond à l'ensoleillement normal direct.

• Tout d'abord, c'est l'héliostat E06 qui est utilisé. Cet héliostat possède une concentration d'environ C_E06 = 10, et c'est celui qui sera utilisé pour les premières acquisitions de la méthode de rétrovisée à 4 caméras. L'héliostat est laissé en suivi sur la cible pendant 12 minutes, sans qu'aucun dommage ne soit constaté sur aucune des 2 pièces.

• Dans un deuxième temps, c'est l'héliostat B13 qui est utilisé. Cet héliostat est un des plus concentrateurs du champ, avec une concentration se situant autour de C_B13 = 60. L'héliostat est laissé en suivi sur la cible pendant 12 minutes.

Au bout de une minute et quarante-cinq secondes, la pièce de verre fumé se

Des mesures ont été réalisées sur le ltre rééchissant à l'aide du spectromètre Perkin Elemer Lambda 900 du laboratoire PROMES, avant et aprés l'expérience.

Les courbes sont présentées en Figure 4.6.

Figure 4.6 Diérence entre les réexions et transmission du ltre rééchissant avant et après avoir été soumis à la concentration des héliostats.

Le but de cette expérience était de rapidement mettre en évidence la nécessité d'utiliser des ltres rééchissants, ainsi que de s'assurer que ceux-ci nétaient pas dégradés par une exposition de plusieurs minutes au rayonnement solaire rééchi par un héliostat concentrateur.

Valeurs des densités et nombre de ltres

Après quelques essais réalisés sur le soleil avec des ltres disponibles au labora-toire, il est estimé que la valeur de densité nécessaire se situe entre 9 et 10. Une autre condition xée est que le premier ltre positionné sur la monture devra être rééchissant, pour éviter une surchaue ou une cassure. Les ltres de densité supé-rieure à 4 rééchissants n'existant pas dans le commerce, du moins pour ce diamètre d'objectif, le choix de 2 ltres s'impose : l'un rééchissant neutre de densité 3 et un absorbant neutre de densité 7. Le nombre de ltres a volontairement été réduit au minimum possible (2) pour limiter les interfaces. Les 5 ltres rééchissants de densité 3 ont pu être caractérisés en leur centre, en réexion et en absorption, à l'aide du spectromètre Perkin Elemer Lambda 900 présent au laboratoire PROMES d'Odeillo. Les courbes sont présentées en Annexe C. Les ltres de densité 7 n'ont pas pu être caractérisés à l'aide de cet outil car trop absorbant.

Chaque objectif sera donc équipé de 2 ltres : un rééchissant neutre de densité 3, et un absorbant neutre de densité 7. Les deux sont positionnés dans cet ordre dans la monture.

Problèmes posés par l'utilisation des ltres

Bien que l'analyse des cinq ltres de densité 3 donne des courbes semblables (Annexe C), des images eectuées sur le soleil avec les cinq ltres de densité 7 ont mis en évidence des diérences signicatives. La Figure 4.10 montre par exemple que des images du soleil réalisées au même moment avec des caméras diérentes peuvent avoir des valeurs de pixel variant du simple au double. L'étape de calibration devrait en partie atténuer les erreurs liées aux diérences entre les ltres.

Une autre incertitude causée par l'utilisation de ces ltres est que nous n'avons pas à disposition d'outil permettant de vérier leur uniformité. Ainsi nous n'avons d'autre choix que de les supposer uniforme.