切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 1981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
    6655
    光币
    27424
    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。 .Z 7t E?  
    ccv  
    成像示意图
    |TJ gH<I  
    首先我们建立十字元件命名为Target p&}m')  
    `@ Z$+  
    创建方法: 1mV ' ~W  
    >u%Bn \G  
    面1 : K%9!1'  
    面型:plane ?r;F'%N=  
    材料:Air S*r }oX0  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box kU:Q&[/jzH  
    4gZR!J  
    b?k,_; \  
    辅助数据: ?(s9dS,7wZ  
    首先在第一行输入temperature :300K, 319 4]  
    emissivity:0.1; r0z8?  
    ]_ LAy  
    JNU9RxR  
    面2 : /p-k'387  
    面型:plane aV f sF|,  
    材料:Air Z){fie4WM  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box BDp(&=ktq  
    NX8w(~r,:  
    !rx5i  
    位置坐标:绕Z轴旋转90度, RCkmxO;b&  
    ~Q- /O~  
    KYhL}C+  
    辅助数据: af'ncZ@U  
    a#0*#&?7@  
    首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; |}l/6WHB  
    h\C1:0x{  
    R]Fa?uQW  
    Target 元件距离坐标原点-161mm; c3fd6Je5  
    ~H ctXe'x  
    eT F s9$  
    单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 I/h(*~/  
    K/&  
    m=`V  
    探测器参数设定: %*L8W*V  
    Ornm3%p+e  
    在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane p,4S?c r>a  
    0s4]eEXH  
    +5ql`C  
    N,)rrBD  
    y_IF{%i  
    i;2V   
    元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 2$Z4 >!  
    ud(w0eX  
    光源创建: Lz- (1~o  
    pfk)_;>,  
    光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 -P]onD  
    6%VRQ#g!  
    t-FrF</ 0  
    我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 P\X$fD  
    G!GGT?J  
    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 o`jVd,aj  
    YZ0Q?7l7  
    Mc|UD*Z  
    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。 :JxuaM8  
    A*{V%7hs&  
    创建分析面: K?wo AuY  
    EU7mP MxJ  
    Nrp1`qY  
    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。 e=6C0fr  
    }5gQ dj[Y  
    %tz foiJ%P  
    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。 g<4@5OQKu  
    {NIE:MXX  
    FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 CwzDkr&QC_  
    J16(d+  
    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。 "CQ:<$|$  
    将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, p\|*ff0  
    ID=^497  
    ^paM{'J\\)  
    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。 (d5kD#.N  
    "IdN*K  
    绿色字体为说明文字, XuW>GT/  
    n ^C"v6X  
    '#Language "WWB-COM" pL'+sW  
    'script for calculating thermal image map [)p>pA2GZj  
    'edited rnp 4 november 2005 >]8H@. \  
    NHz hGg]  
    'declarations (^Hpe5h&  
    Dim op As T_OPERATION xCiq;FFR  
    Dim trm As T_TRIMVOLUME ~d6zpQf7>  
    Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling $]]|#}J  
    Dim temp As Double Bt-2S,c,o  
    Dim emiss As Double arj?U=zy  
    Dim fname As String, fullfilepath As String -6>T0-  
    e/!xyd  
    'Option Explicit g)~"-uQQ  
    )KD*G;<O]L  
    Sub Main 5@@ilvwzz  
        'USER INPUTS \ssqIRk  
        nx = 31 0W >,RR)  
        ny = 31 `GT{=XJfY  
        numRays = 1000 _0e;&2')  
        minWave = 7    'microns uY|-: =  
        maxWave = 11   'microns r5\|%5=J  
        sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 ^NiS7)FX  
        fname = "teapotimage.dat" wtnC^d$  
    /jv4# 9  
        Print "" 'e06QMp@  
        Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" a{7'qmN1  
    q*4=sf,>  
        detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 Vq<\ix Ri  
    6w:M_tDM  
        Print "found detector array at node " & detnode 6` @4i'.  
    Z |CL:)h  
        srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 =L&}&pT  
    DF!*S{)  
        Print "found differential detector area at node " & srcnode &ywU^hBh  
    ^8eu+E.{  
        GetTrimVolume detnode, trm E#m|Sq  
        detx = trm.xSemiApe }&O}t{gS*  
        dety = trm.ySemiApe a$ FO5%o  
        area = 4 * detx * dety 1x~dsM;q  
        Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety %gE*x #  
        Print "sampling is " & nx & " by " & ny },LO]N|  
    v46 5Z  
        'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling HTU?hbG(  
        pixelx = 2 * detx / nx +Q+>{HK  
        pixely = 2 * dety / ny wz=c#}0dB  
        SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False WvJidz?5  
        Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 Zf~Z&"C)  
    -kz9KGkPb+  
        'reset the source power 1iTI8h&[@  
        SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) CDU$Gi  
        Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" I8:A]  
    _)? 59  
        'zero out irradiance array ,4tuWO)"  
        For i = 0 To ny - 1 >Kjl>bq  
            For j = 0 To nx - 1 HSsG0&'-Y  
                irrad(i,j) = 0.0 V*1hoC#  
            Next j "MNI_C#{  
        Next i nkn4VA?"  
    yO`HL'SMo  
        'main loop (6#, $Ze   
        EnableTextPrinting( False ) \=NS@_t,  
    I@/+=  
        ypos =  dety + pixely / 2 4V9S~^v|  
        For i = 0 To ny - 1 \&Zp/;n  
            xpos = -detx - pixelx / 2 =AIeYUh  
            ypos = ypos - pixely ydm2'aV  
    T z?0E"yx  
            EnableTextPrinting( True ) 3q*p#l~  
            Print i LW '3m5  
            EnableTextPrinting( False ) EYD24  
    ;S.o` z1GI  
    yrVk$k#6}  
            For j = 0 To nx - 1 m#.N  
    A4>j4\A[M  
                xpos = xpos + pixelx M\rZr3  
    .L#U^H|  
                'shift source zo>@"uH4  
                LockOperationUpdates srcnode, True y}bliN7;1e  
                GetOperation srcnode, 1, op U1^3 &N8  
                op.val1 = xpos f\U(7)2  
                op.val2 = ypos M!)~h<YL  
                SetOperation srcnode, 1, op "vL,c]D  
                LockOperationUpdates srcnode, False _(%;O:i  
    yJn<S@)VT:  
    raytrace ^ 9`O ^  
                DeleteRays wX Kg^%t\  
                CreateSource srcnode cWS 0B $$  
                TraceExisting 'draw si=m5$V  
    2{;~Bg d  
                'radiometry DO{Lj# @  
                For k = 0 To GetEntityCount()-1 rctGa ,l  
                    If IsSurface( k ) Then SW WeN#Q  
                        temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) 0 F-db  
                        emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) =Y`e?\#`  
                        If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then fDD^?/^  
                            ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) &cHA xker  
                            frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) O@-|_N*;K  
                            irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi e[l#r>NT  
                        End If uoi~JF  
    H05xt$J  
                    End If VteMsL/H  
    Lh rU fy  
                Next k mP[ZlS~"  
    GMW,+  
            Next j # ; 3v4P  
    jWNF3\  
        Next i w6&p4Jw/H?  
        EnableTextPrinting( True ) k!)Pl,nJ  
    %s* F~E  
        'write out file  O3~7  
        fullfilepath = CurDir() & "\" & fname :xy4JRcF  
        Open fullfilepath For Output As #1 G{]tB w  
        Print #1, "GRID " & nx & " " & ny O~DdMW  
        Print #1, "1e+308" R8N*. [  
        Print #1, pixelx & " " & pixely o/4U`U)Q0v  
        Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 !}I+)@~\w  
    !si}m~K!_  
        maxRow = nx - 1 nv'YtmR  
        maxCol = ny - 1 V<ExR@|}.%  
        For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) EAZLo;  
                row = "" C2(VYw  
            For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) O0RV>Ml'&  
                row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string "rU 2g  
            Next colNum                     ' end loop over columns n =qu?xu  
    ni~1)"U.  
                Print #1, row &MJ cLM]  
    !cNw 8"SIU  
        Next rowNum                         ' end loop over rows 4#Cm5xAt6  
        Close #1 J>N^FR9  
    MN<uIqG  
        Print "File written: " & fullfilepath *iiyU}x  
        Print "All done!!" /5N`E uw  
    End Sub s ~>0<3{5  
    "(+p1  
    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: `BzjDI:a  
    n@_aTY  
    w{89@ XRC  
    找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 |f{(MMlj  
      
    B2T=O%  
    U^ ;H{S  
    打开后,选择二维平面图: u#)ARCx,w  
    N:~CN1  
     
    分享到