切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 1328阅读
    • 0回复

    [技术]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
    6401
    光币
    26150
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-01-24
    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。 4a)qn?<z  
    .+[[m$J  
    成像示意图
    6K<vyr40  
    首先我们建立十字元件命名为Target _&w!JzpXT  
    _bMs~%?~/  
    创建方法: >/'WU79TYE  
    'mmyzsQ \6  
    面1 : g?@(+\W  
    面型:plane Uw)K [T  
    材料:Air n!tCz<v  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box lXz<jt@5  
    R`$Odplh>  
    )O7Mfr  
    辅助数据: MCYrsgg}  
    首先在第一行输入temperature :300K, $fh?(J  
    emissivity:0.1; o} %  
    C2`END;  
    Y,&)%Eo<  
    面2 : H-UMsT=g]  
    面型:plane '-v~HwC+/T  
    材料:Air aMj3ov8p  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box f'%}{l: ss  
    Y@.:U*  
    $!fz87-p>  
    位置坐标:绕Z轴旋转90度, *YDx6\><  
    (cCB3n\20  
    TAGqRYgi  
    辅助数据: LL,~&5{  
    p$"*U[%l  
    首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; ~^3B(feQ]  
    FNm8j#c~Q  
    EIf~>AI  
    Target 元件距离坐标原点-161mm; dB1bf2'b#  
    'vCFT(C-  
    b1s1;8Q  
    单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 *~-~kv4-  
    r<b g->lX  
    d ch(HB}[  
    探测器参数设定: i-/'F  
    L:%h]-  
    在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane ;>Kxl}+R  
    f:BW{Cij;y  
     lual'~  
    Zo&U3b{Dy  
    L;v#9^Fq  
    5SK.R;mn  
    元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 IXC: Q  
    ;,IGO7R  
    光源创建: `Y'}\>.#  
    5$9j&&R  
    光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 p-Q1abl  
    xEZvCwsb  
    ?N`W,  
    我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 y|1-,u.$  
    Ejn19{  
    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 Lo !kv*  
    -lLq)  
    h],_1!0  
    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。 aA\v  
    O*c +TiTb  
    创建分析面: >pn?~  
    :]?I|.a  
    B?Pu0 _|s  
    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。 %)]{*#N4  
    `+i<:,z-gs  
    jgukW7H  
    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_ Xk:  
    Plt~l3_  
    FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 h( Iti&  
    MF>?! !  
    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。 HQ4o^WC  
    将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, [x9eamJ,H  
    UF0PWpuO  
    Y2Y/laD  
    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。 B 6|=kl2C  
    Uv.{=H:  
    绿色字体为说明文字, Xo$(zGb  
     X&(1DE  
    '#Language "WWB-COM" \ocJJc9  
    'script for calculating thermal image map .`iOWCS  
    'edited rnp 4 november 2005 @0+@.&Z  
    fF<~2MiKw  
    'declarations \vpUl  
    Dim op As T_OPERATION Dy0RZF4_  
    Dim trm As T_TRIMVOLUME ql^n=+U  
    Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling PYW~x@]k%,  
    Dim temp As Double CSIW|R@   
    Dim emiss As Double ys09W+B7  
    Dim fname As String, fullfilepath As String wR\%tumk  
    Br;1kQ%eC  
    'Option Explicit ".~,(*  
    Ptn0;GC  
    Sub Main MT}9T  
        'USER INPUTS O*T(aM3r  
        nx = 31 jIg]?4bW[  
        ny = 31 >'7Icx  
        numRays = 1000 l g~Gkd6  
        minWave = 7    'microns `BF+)fs  
        maxWave = 11   'microns arET2(h  
        sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 :[,-wZiT~6  
        fname = "teapotimage.dat" 8FU8E2zo  
    `Z0FQ( r_  
        Print "" <U$x')W  
        Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" 1Sx2c  
    bRfac/:}  
        detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 UM3}7|  
    'H zF/RKh  
        Print "found detector array at node " & detnode Wv8?G~>  
    _?CyKk\I  
        srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 :)p\a1I[*  
    Z<@0~t_:?p  
        Print "found differential detector area at node " & srcnode ;M1#M:  
    nD{o8;  
        GetTrimVolume detnode, trm Jx!#y A;  
        detx = trm.xSemiApe W2&o'(P\  
        dety = trm.ySemiApe F}wy7s2i  
        area = 4 * detx * dety T]HeS(  
        Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety B/0Xqyu  
        Print "sampling is " & nx & " by " & ny jEVDz  
    oIrO%v:'!  
        'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling =;ClOy9  
        pixelx = 2 * detx / nx j 4!$[h  
        pixely = 2 * dety / ny <A^sg?s<'  
        SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False 3K!(/,`  
        Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 O`K2mt\%  
    2RG6m=Y8y  
        'reset the source power -Aaim`06bv  
        SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) <hvs{}TS  
        Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" vJ9I z  
    FUzN }"\1  
        'zero out irradiance array HCfme<'  
        For i = 0 To ny - 1 ( RO-~-  
            For j = 0 To nx - 1 =h0vdi%{  
                irrad(i,j) = 0.0 G!dx)v  
            Next j eu={6/O  
        Next i 2. '` mGu  
    %e^GfZ  
        'main loop {ppzg`G\  
        EnableTextPrinting( False ) K*I!:1;3N  
    e`n+U-)z  
        ypos =  dety + pixely / 2 lg"aB  
        For i = 0 To ny - 1 DK)T2{:  
            xpos = -detx - pixelx / 2 17$'r^t,S  
            ypos = ypos - pixely ,2YZB*6h{  
    3{$vN).  
            EnableTextPrinting( True ) (qglD  
            Print i ' _d4[Olu  
            EnableTextPrinting( False ) Yw] 7@  
    v%:VV*MxF  
    A:y HClmn  
            For j = 0 To nx - 1 &hEn3u  
    0civXZgj  
                xpos = xpos + pixelx \?SvO  
    <qg4Rz\c]  
                'shift source m8@&-,T   
                LockOperationUpdates srcnode, True G/*;h,NbNr  
                GetOperation srcnode, 1, op pHT]2e#  
                op.val1 = xpos hw$!LTB2  
                op.val2 = ypos L!>nl4O>`  
                SetOperation srcnode, 1, op m g,1*B'  
                LockOperationUpdates srcnode, False i.k7qclL`  
    b7XB l  
    raytrace o]E L=j  
                DeleteRays k&2=-qgVR  
                CreateSource srcnode JIhEkY  
                TraceExisting 'draw ]{oZn5F  
    z/u^  
                'radiometry ,AmwsXN"F  
                For k = 0 To GetEntityCount()-1 s1q8r!2\w  
                    If IsSurface( k ) Then q`,%L1c4  
                        temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) q.p.$)  
                        emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) s$).Z(6  
                        If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then  g5 T  
                            ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) W:,Wex^9n  
                            frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) ak7kb75o  
                            irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi 9.8%Iw  
                        End If V"m S$MN  
    U.KQjBi  
                    End If MjU|XQS:  
    As<B8e]  
                Next k l|=4FIMD  
    O&1qL)  
            Next j RFMPh<Ac  
    +? h}e  
        Next i 3w</B- |nQ  
        EnableTextPrinting( True ) s'h;a5Q1'Q  
    qT48Y  
        'write out file 8LbwEKl  
        fullfilepath = CurDir() & "\" & fname ;eN ^'/4A  
        Open fullfilepath For Output As #1 !bP%\)5  
        Print #1, "GRID " & nx & " " & ny 5?lc%,-&  
        Print #1, "1e+308" [ n7>g   
        Print #1, pixelx & " " & pixely L.Qz29\  
        Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 Lm TFvZ  
    * :O"R  
        maxRow = nx - 1 HR}O:2'  
        maxCol = ny - 1 fes s6=k  
        For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) X*QS/\  
                row = "" -}#HaL#'K  
            For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) j-":>}oW2.  
                row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string ]1|P|Jp  
            Next colNum                     ' end loop over columns nN\H'{Wzd  
    uMJ \  
                Print #1, row 6RnzT d  
    ;f =m+QXU  
        Next rowNum                         ' end loop over rows  Y !?'[t  
        Close #1 L=l&,ENy  
    Qc; kj  
        Print "File written: " & fullfilepath b6bs .  
        Print "All done!!" _y@].G  
    End Sub 4f([EV[6dK  
    iQ;p59wSzL  
    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: )S caT1I  
    <h/%jM>9/  
    1u 9hA~rj  
    找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 ?13qDD:  
      
    Cf 2@x  
    cJ;Nh>ey  
    打开后,选择二维平面图: wI$ a1H  
    FJ:^pROpm  
     
    分享到