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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。 7P} W
* ?d* z8w 成像示意图
_O?`@g?i 首先我们建立十字元件命名为Target GblA9F7 "69s)~ 创建方法: J4hL_iCQ O2V 面1 : !t"4!3 面型:plane { qk1_yP 材料:Air |]bsCmD 孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box p%ki>p )E| :
6jbt: N%@Qf~ 辅助数据: JtE M,tK 首先在第一行输入temperature :300K, 6jaEv# emissivity:0.1; xo^b&ktQd +|3@=.V A`%k:@ 面2 : w7L{_aom 面型:plane )$2QZ
qX 材料:Air [g|_~h 孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box ic:zsuEm iT+8|Yia SO/c}vnBB 位置坐标:绕Z轴旋转90度, 'ms-*c&
vO^m;[' .^`{1% 辅助数据: T=DbBy0- <_L,t 1H{ 首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; :U|1 xgB .vf'YNQ% Pm6pv;WK Target 元件距离坐标原点-161mm; NWESP U):w LH.]DVj fUWG*o9 单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 ,L2ZinU: %6 zBSje >b}o~F^J 探测器参数设定: C}j"Qi` P= BZ+6DS 在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane KfEx"94 2QcOR4_V b~P`qj[ \!X8
rBzuKQK}J k9R4Y\8P 元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 ?=msH=N<l ! I:%0D 光源创建: s]0{a.Cpv oSKXt}sh 光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 p<FzJ nc29j_Id oCv.Ln1;Z 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。 x8B}ZIbT9 r|8d
4 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。 n38p !oS Xu'&ynID <$$yw=ef 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。 $)i")=Hy Lg+Ac5y}` 创建分析面:
_"yh.N& -7[@R;FS 2zA4vZkbcw 到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 ?!:ha;n ^)S;xb9 M/'sl; 到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 r,3DTBe HRCT} FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 )EuvRLo{S7 1=c\Rr9] FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 eK=xrk 将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, Fyx|z'4b M)+H{5bt `AtBtjs RV 打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 X7MM2V U$.@]F4& 绿色字体为说明文字, g)[V(yWu 4[r0G+ '#Language "WWB-COM" xrz,\eTb 'script for calculating thermal image map t9` .bx8 'edited rnp 4 november 2005 dq6m>;` 3S@7]Pg 'declarations 6<SAa#@ey Dim op As T_OPERATION xh,qNnGGi Dim trm As T_TRIMVOLUME [PM2\#K Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling }OR@~V{Gj Dim temp As Double )[6U^j4 Dim emiss As Double J?1 uKR Dim fname As String, fullfilepath As String ^ogt+6c 286;=rN]* 'Option Explicit bHYy }weZ Yui3+}Ms Sub Main orpri O|qD 'USER INPUTS dr}`H,X"3 nx = 31 mHTXni<! ny = 31 ZohCP numRays = 1000 TDKki(o=~ minWave = 7 'microns tjGn|+|k maxWave = 11 'microns CS5?Ti6 sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 BwGfTua fname = "teapotimage.dat" -H@:* z&)A,ryW0 Print "" %#:{UR)E Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" W~;`WR;. ]L $\
# detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 |Nn)m py!|\00} Print "found detector array at node " & detnode &< `N T D F?*-4I- srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 ^WgX Qtn [< ?s?Ci Print "found differential detector area at node " & srcnode &*,#5. wC+u73599 GetTrimVolume detnode, trm [Cz-i detx = trm.xSemiApe u#$]?($}d dety = trm.ySemiApe n8
i] z area = 4 * detx * dety @7]yl&LZ Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety u@UMP@"# Print "sampling is " & nx & " by " & ny eS\Vib =_2jK0+}l 'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling )e+>w=t pixelx = 2 * detx / nx Y0@"fU35 pixely = 2 * dety / ny O)*+="Rg SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False HGs $* Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 4#xDgxg\f ?m}s4a 'reset the source power @[<><uTH SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) nu[ML Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" L-WT]&n_ m@2QnA[4 'zero out irradiance array Smn;(K For i = 0 To ny - 1 Uw. `7b>B For j = 0 To nx - 1 Nho>f irrad(i,j) = 0.0 >}8j+t&T Next j rdP[<Y9 Next i {_[N<U:QT& i Dp)FQ$ 'main loop x7&B$.>3 EnableTextPrinting( False ) dO<ERY HZC"nb}r4 ypos = dety + pixely / 2 {yHCXFWlS For i = 0 To ny - 1 QvlObEhcS xpos = -detx - pixelx / 2 ghG**3xr ypos = ypos - pixely g0=z&2Q[_) 5h=}j EnableTextPrinting( True ) .+3g*Dv{& Print i 1~Y<//5E EnableTextPrinting( False ) q s6]- :Uzm
DrUO- For j = 0 To nx - 1 &tLgG4pd 2ozax)GY xpos = xpos + pixelx XH 4 nLZTK&7} 'shift source z,[Hli*0 LockOperationUpdates srcnode, True f;o5=)Y GetOperation srcnode, 1, op {l1.2! op.val1 = xpos .Ni\\ op.val2 = ypos TCwFPlF| SetOperation srcnode, 1, op X;
\+<LE LockOperationUpdates srcnode, False y1eWpPJa 6
6EV$*dRL raytrace SuJ aL-; DeleteRays ar!R|zmf CreateSource srcnode jjRi*^d9 TraceExisting 'draw B
dj!ia;H dC3o9 'radiometry h,u,^ r For k = 0 To GetEntityCount()-1 i/;\7n If IsSurface( k ) Then 1y@i}<9F temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) Xv5wJlc!d emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) {Qf=G|Ah If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then <s31W3<v ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) p?%y82E frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) ul6]!Iy irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi urs,34h End If pSH=%u> +aCv&sg End If TTX5EDCrC W fN2bsx> Next k KEo,m hP%M?MKC Next j g#pr yYz oQ/E}Zk@ Next i Tj`,Z5vy EnableTextPrinting( True ) .]Y$o^mf B?gOHG*vd> 'write out file x*\Y)9Vgy fullfilepath = CurDir() & "\" & fname k<nZ+! M Open fullfilepath For Output As #1 ~|DUt Print #1, "GRID " & nx & " " & ny wtLO!=B Print #1, "1e+308" I3{PZhU. Print #1, pixelx & " " & pixely Fh&G;aEq Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 !7O+ogL R6<X%*&% maxRow = nx - 1 "+R+6< |