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简介:本文是以十字元件为背景光源,经过一个透镜元件成像在探测器上,并显示其热成像图。 fhL,aCS= UMAgA!s 成像示意图 S<'[%ihx 首先我们建立十字元件命名为Target `tP7ncky y=?)n\f 创建方法: 3EJt%}V$k jv&*uYm 面1 : M#(+c_(r 面型:plane 6DH~dL_",% 材料:Air yKO`rtP 孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box sI{ M nBk)WX&[K (sh)TBb5 辅助数据: feQ **wI 首先在第一行输入temperature :300K, JvY}-}?c emissivity:0.1; dqN5]Sb2B Djg,Lvhm 293M\5: 面2 : ^]TVo\,N 面型:plane 7(pF[LCF 材料:Air h5(4*$% 孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box \[y`'OD~ B)0i:"q U&?v:&c#&n 位置坐标:绕Z轴旋转90度, D8$G `~hD !QvZ<5( -3Hy*1A. 辅助数据: ZpnxecJUJ R6]Gk)5 首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; k |eBJ% 3f,hw5R $m/)FnU/ Target 元件距离坐标原点-161mm; VIv&ofyAR H !$o$}A zx)z/1 单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 b:TLV`>/& E"5*Ei)^3 ev*k*0
探测器参数设定: Dy:|g1> >Z'NXha 在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane ?.Ca|H< MB]<Dyj, * -8&[D0 V6@o]* fTK3,s1= UWd=!h^dt 元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 uC(V G;l_|8<t#\ 光源创建: OG>}M$Ora OWg(#pZk 光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 l4uMG]m cWe"%I y.< m#Zzt 我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 %5"9</a&G YwjKAyLU 我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 Na]:_K5Dp ) QU <+?7H\b 功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 GkQpELO: ]H+8rY%+ 创建分析面: 0"28' j~[z2tV !ug8SAOaz/ 到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 o <pf#tifv Nh_Mz;ITuu "hH.#5j 到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 EVsC >rz vunHNHltW0 FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 of%Ktm5Qi CVL3VT1j0 FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 !
|<Fo'U 将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, \o*5 BBwy,\o# U`, 6 * MS 打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 Whm,F^ .6+Z^,3 绿色字体为说明文字, 5m&9"T. w O;:mCt _H '#Language "WWB-COM" 4.[^\N 'script for calculating thermal image map l5!|I:/*; 'edited rnp 4 november 2005 \`~Ly- oAODp!_c 'declarations FWrX3i Dim op As T_OPERATION jFL #s&ft Dim trm As T_TRIMVOLUME MyJ%`@+1 Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling %)zodf Dim temp As Double w0rRSD4S8B Dim emiss As Double 6t[+pL\b Dim fname As String, fullfilepath As String Lt?lv2k=L 4xjP iHd< 'Option Explicit *\+\5pu0 qkDI](4 Sub Main [1g8*j~L 'USER INPUTS bnf'4PAt nx = 31 s~ a"4~f ny = 31 `2("gUCm numRays = 1000 }~e8e minWave = 7 'microns _S<3\%(0 maxWave = 11 'microns e^6)Zz1\ sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 P{kur} T fname = "teapotimage.dat" bh,[ 3X% EN<F# Y3E Print "" %(3|R@G. Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" FtP0krO( ?~BC#B\>o detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 n{n52][J] )WNzWUfn=z Print "found detector array at node " & detnode _mqL8ho lA|
5E? srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 V,lOt4b #xsE3Wj-X Print "found differential detector area at node " & srcnode !JHL\M>A5 T0wW<_jh GetTrimVolume detnode, trm {f/~1G[M detx = trm.xSemiApe I667Gz$j5 dety = trm.ySemiApe > kGGR area = 4 * detx * dety JFcLv=U Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety !#], hok8X Print "sampling is " & nx & " by " & ny eBZXI)pPh R1adWBD> 'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling @K &GJ pixelx = 2 * detx / nx g0xuxK;9c pixely = 2 * dety / ny ~ (|5/
p7t SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False >c1qpk/ Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 GFj{K |7'df &CA 'reset the source power YqhAZp< SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) ? &o2st Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" $Xv* ,Bq sXLq*b? 'zero out irradiance array B nFwlw For i = 0 To ny - 1 F&4rO\aC"/ For j = 0 To nx - 1 ?ZV/U!y irrad(i,j) = 0.0 =Gpylj7?~ Next j py$Q Next i -^&<Z
0m ],@rS9K 'main loop y;35WtDVb EnableTextPrinting( False ) "Gsc;X'id (yH'{6g\ ypos = dety + pixely / 2 Q- cFtu-w For i = 0 To ny - 1 .?8;q A xpos = -detx - pixelx / 2 Z^bQ^zk- ypos = ypos - pixely 9P1OP Xv*p LC,F
<>w1 EnableTextPrinting( True ) 8zZvht* Print i ~Otq %MQ EnableTextPrinting( False )
R5N%e%[ H*d9l2,KZS jZu[n)u'C For j = 0 To nx - 1 hE-h`'ha` %|s; C xpos = xpos + pixelx HZ aV7dOZ8 l.q&D< _ 'shift source 9g9HlB&Ze LockOperationUpdates srcnode, True !y\'EW3|G GetOperation srcnode, 1, op }z eO]"` op.val1 = xpos v"y-0$M op.val2 = ypos %^?fMeI|Y SetOperation srcnode, 1, op TJ10s%,V LockOperationUpdates srcnode, False rJ`!: f { }:#G 'raytrace !{ y@od@T DeleteRays 7BE>RE=) CreateSource srcnode C'>|J9~Gz TraceExisting 'draw ;;!yC GA$V0YQX 'radiometry OSRp0G20k\ For k = 0 To GetEntityCount()-1 Y4J3-wK5 If IsSurface( k ) Then h=W:^@G temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) h1j!IG emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) ,1y@Z 5wy If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then 1auIR/=- ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) 8V~k5#&Ow frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) Q)~aiI0 irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi 35h8O,Y End If [8Y:65 (o 5s"b End If qEyyT[: OC_+("N Next k NpE*fR') V><,UI=,n Next j F|IAiE /fKx}}g) Next i C/q'=:H; EnableTextPrinting( True ) &xU[E!2H% b(,M1.[qt 'write out file a4mn*, fullfilepath = CurDir() & "\" & fname U'k*_g Open fullfilepath For Output As #1 x,'(5* Print #1, "GRID " & nx & " " & ny RF`.xQ26= Print #1, "1e+308" 9)h"-H;5: Print #1, pixelx & " " & pixely w x]0p Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 4n#M +G$4pt|= maxRow = nx - 1 &p |