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    [分享]十字元件热成像分析 [复制链接]

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    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。 uUw5l})%Fi  
    dGTsc/$  
    成像示意图
    gKCX|cULY  
    首先我们建立十字元件命名为Target G9@0@2aY8  
    W'TaBuCb  
    创建方法: 8sK9G` k  
    xi; `ecqS<  
    面1 : HLHz2-lI  
    面型:plane i(+p0:< 0  
    材料:Air ,3 u}x,  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box 5QO9Q]I#_\  
    `pZm?}K  
    ##4HYQ%E  
    辅助数据: 0'o:#-  
    首先在第一行输入temperature :300K, B^jc3 VsR  
    emissivity:0.1; k+l b@!  
    b*Q&CL  
    mU9kVx1+  
    面2 : %GIr&V4|  
    面型:plane lCHO;7YHX  
    材料:Air _2 osV[e  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box u,Kly<0j  
    &XUiKnNW  
     qA5r  
    位置坐标:绕Z轴旋转90度, L\z~uo3:  
    Hg (Gl  
    eO[b1]WLP  
    辅助数据: n>U5R_T  
    {+Cy U!O  
    首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; 2SR:FUV/  
    mXfXO*Cnp  
    &~U ]~;@  
    Target 元件距离坐标原点-161mm; G'aDb/  
    1D!<'`)AY  
    'a.qu9PJ  
    单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 }|5Pr(I  
    b9dLt6d  
    >t_6B~x9  
    探测器参数设定: dzrio-QU~  
    ! #2{hQRu  
    在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane GF=g<H M  
    4)o  
    [Cv/{f3]u{  
    w_u\sSQ`!  
    CYYU 7  
    W-lN>]5}m  
    元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 @cB$iP=Z4  
    {h`uV/5@`  
    光源创建: hp L;bM'  
    zjoq6  
    光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 \=0Vi6!Mc  
    Rr|VD@%  
    *$ %a:q1U  
    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。 0v$~90)  
    Nf1-!u7  
    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 TT3|/zwn  
    %FIE\9  
    UFb )AnK  
    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。 0}q uG^%_  
    Z!X0U7& U  
    创建分析面: ;q6Ki.D  
    LTx,cP  
    h2 ;F  
    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。 7o5BXF  
    _~iw[*#u  
    -5QZJF2~  
    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。 Aj+F |l  
    >[=^_8M  
    FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 scLll,~  
    3HY9\'t6  
    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。 QbpFE)TYJ|  
    将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, s( q_ o  
    t"/q]G5  
    M}v/tRI  
    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。 >]5P 3\AQV  
    dT1H  
    绿色字体为说明文字, :T !'N\7  
    **gXvTqI  
    '#Language "WWB-COM" IG9VdDj  
    'script for calculating thermal image map ur7q [n  
    'edited rnp 4 november 2005 @A ^;jk  
    H-fX(9  
    'declarations LvUj9eVb/L  
    Dim op As T_OPERATION ..'_o~Ka  
    Dim trm As T_TRIMVOLUME gn".u!9j  
    Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling PGV/ h  
    Dim temp As Double Bad:n o\W  
    Dim emiss As Double mZ"4&U  
    Dim fname As String, fullfilepath As String P:]^rke~&  
    O2dW6bt  
    'Option Explicit N `F~n%N  
    |02gupqqi  
    Sub Main GKc`xIQ  
        'USER INPUTS dP]\Jo=Yh  
        nx = 31 H6 HVu |  
        ny = 31 I- >Ss},U  
        numRays = 1000 Cg?&wj<  
        minWave = 7    'microns +@k+2?] FO  
        maxWave = 11   'microns j@uOOhy  
        sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 p/@smke  
        fname = "teapotimage.dat" I( 7NQ8H x  
    o@i#|kx,  
        Print "" bsA-2*Q+  
        Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" s?,Ek  
    C-6F]2:  
        detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 )6,=f.%  
    H{?vbqQ  
        Print "found detector array at node " & detnode "v({ ,  
    <oA7'|Bu<  
        srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 7f!YoW;1  
    TOXfWEU3>  
        Print "found differential detector area at node " & srcnode y^v6AM  
    8=uu8-l8g  
        GetTrimVolume detnode, trm 6){]1h"  
        detx = trm.xSemiApe ?FF4zI~  
        dety = trm.ySemiApe 9}F*P669f  
        area = 4 * detx * dety [dIXR  
        Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety X1-'COQS%&  
        Print "sampling is " & nx & " by " & ny d,Yw5$i  
    H0`]V6+<f  
        'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling (VEpVn3{  
        pixelx = 2 * detx / nx yS(fILV  
        pixely = 2 * dety / ny G5aieD.#  
        SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False dS!:JO27  
        Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 z Q`jP$2  
    @ H7d_S  
        'reset the source power _zn.K&I-*k  
        SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) m\r@@!  
        Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" %'7lbpy,f  
    >\=3:gb:  
        'zero out irradiance array ~8P!XAU56%  
        For i = 0 To ny - 1 UK O[r;  
            For j = 0 To nx - 1 :LRYYw  
                irrad(i,j) = 0.0 ,\  
            Next j Za3]d+qm  
        Next i :xv!N*Le  
    ( b~T]3Es  
        'main loop +|'c>,?2H  
        EnableTextPrinting( False ) au+kNF|Q  
    ``Dq  
        ypos =  dety + pixely / 2 _%!c+f7  
        For i = 0 To ny - 1 u:gN?O/G  
            xpos = -detx - pixelx / 2 p~^D\jR.  
            ypos = ypos - pixely UT=tT )4b  
    ()Y4v  
            EnableTextPrinting( True ) %gyLCTw  
            Print i !K}~/9Z=m  
            EnableTextPrinting( False ) q6SXWT'Sa  
    w2Jf^pR  
    f'-i o<.  
            For j = 0 To nx - 1 F6OpN "UM'  
    =`:K{loxq  
                xpos = xpos + pixelx dWUm\t'#  
    )ufg9"\  
                'shift source oe |)oTv  
                LockOperationUpdates srcnode, True mdmvT~`  
                GetOperation srcnode, 1, op m~P CB_ifW  
                op.val1 = xpos o-{[|/)Tk  
                op.val2 = ypos P+PR<ZoI{f  
                SetOperation srcnode, 1, op =Ja]T~0A  
                LockOperationUpdates srcnode, False -pa )K"z  
    eg?<mKrZ  
                'raytrace }Q?c"H!/  
                DeleteRays ];a=Pn-:}G  
                CreateSource srcnode V=qwwYz~  
                TraceExisting 'draw $Ifmc`r1  
    !?p%xj?  
                'radiometry !\i\}feb  
                For k = 0 To GetEntityCount()-1 /#-C4"|  
                    If IsSurface( k ) Then RIXMJ7e7  
                        temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) E4W -hq~  
                        emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) SHbtWq}T  
                        If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then 0]=i}wL 8  
                            ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) u7[ykyV  
                            frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) ;04Ldb1{|3  
                            irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi X*39c b(b  
                        End If g[I b,la_a  
    RGg(%.  
                    End If [*HN"  
    #qI= Z0Y  
                Next k ~ ! 3I2  
    7,|c  
            Next j /VzI'^  
    m~Bl*`~M  
        Next i j>x-"9N  
        EnableTextPrinting( True ) 2f:Eof(B  
    ]*FVz$>XM  
        'write out file n\5RAIg  
        fullfilepath = CurDir() & "\" & fname tqeZ#w7  
        Open fullfilepath For Output As #1 7L@K _ZJ  
        Print #1, "GRID " & nx & " " & ny T/xp?Vq6/  
        Print #1, "1e+308" \2}bi:e 6  
        Print #1, pixelx & " " & pixely & )vC;$vD`  
        Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 0 79'(%  
    gk+h8 LZ  
        maxRow = nx - 1 Nwt" \3  
        maxCol = ny - 1 Eam  
        For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) Jn3 An  
                row = "" T G{k0cdOT  
            For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) x.zbD8l/9  
                row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string {]_r W/  
            Next colNum                     ' end loop over columns no] z1D  
    8 <7GdCME  
                Print #1, row ]Xf% ,iu  
    IWveW8qJ  
        Next rowNum                         ' end loop over rows 2@~M4YJf  
        Close #1 6{+{lBm=y  
    f=!VsR2o  
        Print "File written: " & fullfilepath o{EC&-  
        Print "All done!!" $:j G-r  
    End Sub \, &co  
    C2xL1`  
    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: FwY&/\J7V  
    QgD g}\P  
    T?1Du"d8  
    找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 0zCw>wBPW  
      
    MJCzo |w  
    T<@cd|`  
    打开后,选择二维平面图: kbfC|5S  
    VY"9?2?/  
    QQ:2987619807
    #8bsxx!s  
     
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