切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 1503阅读
    • 0回复

    [分享]十字元件热成像分析 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    6425
    光币
    26270
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-18
    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探测器上,并显示其热成像图。  !4Q0   
    .d mUh-  
    成像示意图
    aY:u-1  
    首先我们建立十字元件命名为Target m5i?<Ko@  
    hb@,fgo!Q  
    创建方法: f_\,H|zco)  
    %DOV)Qc2  
    面1 : _,r2g8qm  
    面型:plane ~)ut"4  
    材料:Air Q8d-yJs&  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box JTg:3<L  
    E~]37!,\\9  
    K"fr4xHq  
    辅助数据: [%?ViKW  
    首先在第一行输入temperature :300K, mf4C68DI@u  
    emissivity:0.1; p;nRxi7'  
    ^HiI   
    Rda~Drz  
    面2 : ^:hI bF4G  
    面型:plane !i4/#H  
    材料:Air y6#AL<W@=  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box .|?UqZ(,  
    * I)F5M  
    `2 6t+Tb  
    位置坐标:绕Z轴旋转90度, #E`wqI\'  
    QYB66g:  
    P:8 qm DXo  
    辅助数据: pDYcsC{p  
    /&>vhpZ}  
    首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; - K%hug  
    CpGy'Ia  
    8bTE# 2+-  
    Target 元件距离坐标原点-161mm; J ?y0R X  
    /TEE<\"  
    S:= _o  
    单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 ] Hiw+5n  
    q0t}  
    \bXusLI!l  
    探测器参数设定: &m5FYm\  
    FTJvkcc?m  
    在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane &=>|? m8  
    ]=Tle&yM+T  
    q+ZN$4m  
    %96l(JlJ)B  
    $:}sm0;  
    pu OAt  
    元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 lnQfpa8j  
    k=&UV!J  
    光源创建: Rlwewxmr  
    R!z32 <5k  
    光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 pP|LSr Y!  
    =zsA@UM0  
    gt \O  
    我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 l>D!@`><I  
    eeM$c`Y<  
    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 is6M{K3  
    Of gmJ(%  
    ^| r6>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。 :k/Z|  
    sZh| <2  
    创建分析面: Fi8#r)G.  
    k [eWhdSw  
    7=`_UqCV  
    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。 w f""=;  
    x%J.$o[<_  
    EC8Fapy  
    到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 U$m[{r2M  
    wQw&.)T  
    FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 N= G!r  
    WB|N)3-1  
    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。 =IEei{  
    将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, H[[#h=r0f  
    aB^`3J  
    P ~rTuj  
    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。 ?Zh,W(7W  
    a0)]W%F  
    绿色字体为说明文字, ZxoAf;U~  
    /VHQ!Wi  
    '#Language "WWB-COM" n eBcS[  
    'script for calculating thermal image map ,8&ND864v  
    'edited rnp 4 november 2005 pT<}n 9yB5  
     YF$nL(  
    'declarations j}aU*p~N  
    Dim op As T_OPERATION +2JC**)I  
    Dim trm As T_TRIMVOLUME W%P$$x5&  
    Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling %T,cR>lw  
    Dim temp As Double r}M2t$nv  
    Dim emiss As Double C+vk9:"  
    Dim fname As String, fullfilepath As String qk_YFR?R  
    LA4,o@V`  
    'Option Explicit uZXG"  
    P.W@5:sD  
    Sub Main 8Y P7'Fz  
        'USER INPUTS P*g:rg  
        nx = 31 "VgPaz#  
        ny = 31 E6+ 6  
        numRays = 1000 +L-(Lz[p  
        minWave = 7    'microns JLh{>_Rr  
        maxWave = 11   'microns bOdQ+Y6  
        sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 Jl-:@[;  
        fname = "teapotimage.dat" / TAza9a  
    tE"IE$$1  
        Print "" It8s#oq8  
        Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" `2a7y]?  
    PNRZUZ4Z|  
        detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 (dHil#l  
    I.{%e;Reg  
        Print "found detector array at node " & detnode rtT*2k*  
    m/p:W/0L  
        srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 J{r3y&:  
    h"4i/L3aAh  
        Print "found differential detector area at node " & srcnode &w{: qBa  
    _Eus7  
        GetTrimVolume detnode, trm n}3fItSJ  
        detx = trm.xSemiApe B j z@X  
        dety = trm.ySemiApe wj-z;YCV  
        area = 4 * detx * dety AI9#\$aGV  
        Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety z c&i 4K  
        Print "sampling is " & nx & " by " & ny ~!#2s'  
    aB2t/ua  
        'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling 7"p%c`*;  
        pixelx = 2 * detx / nx d#u*NwY}  
        pixely = 2 * dety / ny g&fq)d  
        SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False IaYaIEL-  
        Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 w3 K>IDWI7  
    Dz<vIMLF{  
        'reset the source power Fh~ pB>t  
        SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) C~c|};&%  
        Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" Qt"i  
    \PM5B"MDZ  
        'zero out irradiance array ^$~&e :{  
        For i = 0 To ny - 1 MxLi'R=  
            For j = 0 To nx - 1 r(p@{L185  
                irrad(i,j) = 0.0 ?;ovh nY)  
            Next j (dQsR sA  
        Next i ldRisL  
    Qkx}A7sK  
        'main loop Q=#@g  
        EnableTextPrinting( False ) Fg^Z g\X3  
    3?uah' D5  
        ypos =  dety + pixely / 2 ^-dhz88wV  
        For i = 0 To ny - 1 df7 xpV  
            xpos = -detx - pixelx / 2 NzG] nsw  
            ypos = ypos - pixely Cd'K~Ch3  
    K yDPD'  
            EnableTextPrinting( True ) f#| wb~  
            Print i %%^by  
            EnableTextPrinting( False ) gbjql+Mx+  
    \ 3FOI  
    B;^YHWJ6i  
            For j = 0 To nx - 1 aJSBG|IC  
    V@`A:Nc_>  
                xpos = xpos + pixelx Hi#f Qji  
    <gjA(xT5  
                'shift source  3;f}w g  
                LockOperationUpdates srcnode, True mecm,xwm  
                GetOperation srcnode, 1, op G&dz<f  
                op.val1 = xpos r"=6s/q7  
                op.val2 = ypos _OvIi~KW+  
                SetOperation srcnode, 1, op z1m$8-4  
                LockOperationUpdates srcnode, False m!^z{S  
    n--w-1  
                'raytrace 2sYOO>  
                DeleteRays epQdj=h  
                CreateSource srcnode eWU@ @$9  
                TraceExisting 'draw BOWR}n!g  
    >NAg*1  
                'radiometry y({EF~w  
                For k = 0 To GetEntityCount()-1 i3U_G^8  
                    If IsSurface( k ) Then +=g9T`YbE  
                        temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) T56%3i  
                        emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) V^qkHm e  
                        If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then H* vd  
                            ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) 7N}==T89[  
                            frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) Q}kXxud  
                            irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi OQ*rxL cA  
                        End If $pfN0/`(  
    b";D*\=x  
                    End If V8+8?5'l  
    kqt.?iJw  
                Next k 6/l{e)rX2o  
    3B3l)eX  
            Next j l@<yC-Xd  
    } DQ KfS  
        Next i &]P1IQ  
        EnableTextPrinting( True ) W~2T/~M  
    [ @`Ki  
        'write out file ~#nbD-*#  
        fullfilepath = CurDir() & "\" & fname q+?>shqsZ  
        Open fullfilepath For Output As #1 vz}_^8O  
        Print #1, "GRID " & nx & " " & ny Bxs0m]  
        Print #1, "1e+308" 3FhkK/@  
        Print #1, pixelx & " " & pixely ,B||8W9  
        Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 z3(:a'  
    0uwe,;   
        maxRow = nx - 1 :Mzkm^7B  
        maxCol = ny - 1 pPnJf{  
        For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) boWaH}?0'  
                row = "" XpoEZ|0  
            For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) K %Qj<{)  
                row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string .|x" '3#  
            Next colNum                     ' end loop over columns OYayTKxN  
    JF-ew"o<E  
                Print #1, row Yb=Z `)  
    U[WR?J4~LX  
        Next rowNum                         ' end loop over rows H*VZ&{\7  
        Close #1 x&YcF78  
    D<UX^hU   
        Print "File written: " & fullfilepath uZkh.0yB  
        Print "All done!!" $R_RKyXzo  
    End Sub BY!M(X jrZ  
    O.^1r  
    在输出报告中,我们会看到脚本对光源的孔径和功率做了修改,并最终经过31次迭代,将所有的热成像数据以dat的格式放置于: Dvz}sQZ  
    ,BuEX#ZaBl  
    fd/?x^Z  
    找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 ?^3Q5ye  
      
    z57|9$h}w  
    mmx; Vt$i  
    打开后,选择二维平面图: j/*4Wj[  
    ua HB\Uc  
    QQ:2987619807
    =VPJ m\*V  
     
    分享到