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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。 #+G`!<7/@f TA;,>f* 成像示意图 >]/dOH,A 首先我们建立十字元件命名为Target <Jwo?[a ^, wnp@ 创建方法: yYX :huw K-@bwB7~s 面1 : TzF0/T! 面型:plane \R Z3Hh 材料:Air o;;,iHu* 孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box 0vckoE ,+-h7^{` n-OWwev) 辅助数据: d}% (jJ(I 首先在第一行输入temperature :300K, 7^wE$7hS emissivity:0.1; <!!nI%NC z93nYY$`Y 9[{sEg=C$e 面2 : uBRw>"c_*8 面型:plane Q\WXi 材料:Air ~d+O/:=K_ 孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box A$m<@%Sz F@^N|;_2 FO^24p 位置坐标:绕Z轴旋转90度, LUul7y'" !E0fGh T{HfP 辅助数据: uu@<&.r\C <G9<"{ 首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; 88YC0!Ni .EzSSU7n) sL
mW\\kA> Target 元件距离坐标原点-161mm; L8Dm9} Hn^sW
LT
hg&u0AQ2 单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 ?o>6S
EGW 24O
d] f PL!tk^;6- 探测器参数设定:
2%]t3\XW un&> 在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane i&pMF O SZE `J:w Vy r]
x l]>!`'sJL VLx T"]f `W="g6( 元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 x3_,nl pKYLAt+^> 光源创建: *NF&Y %0 qc@4 光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 -BjEL; 1"d\mE %cd]xQpCp 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。 d(\ 1 }l 6T]Q.\5BZ 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。 "V:XhBG? c%b\CP\)W ID+,[TM` 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。 JkJhfFV VAt>ji7c 创建分析面: dkETM, g\qX7nIH? O/nqNQ?< 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。 a0)vvo=bz ^Jn|*?+l [(!Q-8 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。 Jfe~ ,cI Le_CIk 5YL FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 Y'?Iznb VDPxue 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。 ?3n=m%W,J* 将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, D.
77WjwQ 8R&z3k;!t ~xP
Szf 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。 YdPlN];[ ^NcTWbs-T 绿色字体为说明文字, _AVy:~/ y B1W>s8& '#Language "WWB-COM" VN?<[#ij 'script for calculating thermal image map zkH<aLRB 'edited rnp 4 november 2005 qmQFHC_ }1l}- w`F 'declarations KX]-ll Dim op As T_OPERATION T..-)kL+p Dim trm As T_TRIMVOLUME O^y$8OKEi, Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling {E3;r7 Dim temp As Double p0"BO4({{ Dim emiss As Double $&bU2 ] Dim fname As String, fullfilepath As String 9tW3!O^_ 1a \=0=[ 'Option Explicit Pxap;;\ o@Dk%LxP Sub Main F>p%2II/ 'USER INPUTS AsV8k_qZL nx = 31 <?{ SU
ny = 31 ))c*_n numRays = 1000 :/ ~):tM minWave = 7 'microns 9c#L{in maxWave = 11 'microns =B 1`R%t sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 ^!N;F" fname = "teapotimage.dat" h]G6~TYI5 :k Rv Print "" I #Arr#% Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" ,oy4V ^B& QSO5 z2| detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 KB$ vQ@N >?H_A Print "found detector array at node " & detnode J+-,^8) A{xSbbDk
srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 g`y/_ **"zDY*?W Print "found differential detector area at node " & srcnode lsTe*Od Lx|w~+k} GetTrimVolume detnode, trm ,:\zXESy4 detx = trm.xSemiApe 37GHt9l dety = trm.ySemiApe cj,&&3sbV area = 4 * detx * dety HJ2O@e Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety n:%'{}Jw Print "sampling is " & nx & " by " & ny yTMGISX5 D_L'x" 'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling (cbB% pixelx = 2 * detx / nx O% j,:t'" pixely = 2 * dety / ny rElG7[+)p SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False P7M0Ce~iW Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 $\=6."R5< &q kl*#] 'reset the source power dA3`b*nC SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) L>|A6S#y8/ Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" [C*Xk{e \H}@-*z+) 'zero out irradiance array |qFN~ ! For i = 0 To ny - 1 ]kU~#WT For j = 0 To nx - 1 ^^W`Lh%9 irrad(i,j) = 0.0 hNgcE,67q Next j mo97GW Next i *;~{_Disz hU=f?jo/ 'main loop J{v6DYhi EnableTextPrinting( False ) 4.$hHFqS^5 ^$^Vd@t>a ypos = dety + pixely / 2 dvH67 x For i = 0 To ny - 1 -F~9f> xpos = -detx - pixelx / 2 mAtG&my) ypos = ypos - pixely 0.3[=a43 **
"s~ EnableTextPrinting( True ) I=Lj_UF4 Print i )xXrs^ EnableTextPrinting( False ) G+%5V5GS jw&}N6^G 0Mzc1dG: For j = 0 To nx - 1 "1\RdTw n,R[O_9u[ xpos = xpos + pixelx yM\tbT/l +b:h5, 'shift source WHh2fN'A5 LockOperationUpdates srcnode, True wN%DM)*k GetOperation srcnode, 1, op _@}MGWlAPt op.val1 = xpos U~QCN[gh op.val2 = ypos 5#A1u
Nb SetOperation srcnode, 1, op E,nYtn|B LockOperationUpdates srcnode, False xHR+((
\1c`) raytrace tue%L]hc DeleteRays }G0.Lq+a CreateSource srcnode jTxChR TraceExisting 'draw Hr64M0V3B =FC;d[U 'radiometry 2&G1Q'! For k = 0 To GetEntityCount()-1 uR[PKLh If IsSurface( k ) Then #h|,GvmF<b temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) q2"'W|I emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) "Ezr- 4 If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then "=0lcbC ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) &B>uPZ] frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) w1/T>o irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi 2ucsTh@ End If (Os
OPTp I@3c QxI End If 6d?2{_} , bm]dz;ljh Next k hSf#;=9' @=|
b$E Next j I}CA-8 P(gID Next i R< |