切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 908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
    5734
    光币
    22822
    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。 %i:Sf  
    0P_qtS  
    成像示意图
    l.Iov?e1S  
    首先我们建立十字元件命名为Target Yjx*hv&?  
    %#7Yr(&  
    创建方法: XDRw![H,~  
    v!JQ;OX  
    面1 : hi^@969  
    面型:plane d ]R&mp|'  
    材料:Air 'tm%3` F  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box ~ (I'm[  
    hE@s~ ~JYd  
    eD2u!OKW!  
    辅助数据: 9)}Nx>K  
    首先在第一行输入temperature :300K, F l@%?  
    emissivity:0.1; uczOSd  
    c0h:Vqk-  
    w a7)  
    面2 : pCb3^# &o  
    面型:plane ziPE(B  
    材料:Air Q4i@y6z  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box V/"P};n  
    OiAP%7i9  
    5F&xU$$a-  
    位置坐标:绕Z轴旋转90度, ~?`V$G=?,  
    :!Ea.v  
    rXgU*3 RG  
    辅助数据: 3z5w}qN] M  
    vy&q7EX<i  
    首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; 6d4)7PL  
    AM?62  
    ksb.]P d.  
    Target 元件距离坐标原点-161mm; w%Vw*i6o  
    cG{>[Lf  
    4K{<R!2I  
    单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 {\u=m>2U|  
    9OI&De5?=V  
    (^,4{;YQ5  
    探测器参数设定: 9b88):[qO  
    AXBf\ )[  
    在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane "kH Ft|%@  
    ]m&cVy&  
    $w%n\t>B  
    uv>T8(w  
    fjGY p  
    dB`3"aSN7  
    元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 V) Oj6nD]  
    GBMCw  
    光源创建: `*Ar6  
    WJ D1U?`  
    光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 @-9u;aL  
    #RIo6 3  
    =gG_ %]``R  
    我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 rwYlg:  
    --X1oC52A  
    我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线 dG {D2~#  
    F^knlv'  
    `VJJ"v<L  
    功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 YSQB*FBz  
    U2~7qC,!Do  
    创建分析面: !+Ia#(  
    8+gti*C?\  
    N^u,C$zP9C  
    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。 8`edskWrU  
    e<Pbsj  
    P8Nzz(JF  
    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。 -&3WN!egq  
    w"p,6Ew  
    FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 eYJ6&).F  
    x^s2bb  
    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。 +1`Zu$|  
    将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, HkgmZw,  
    P[|FK(l  
    f(Hh(  
    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。 3F/05}d`  
    }digw(  
    绿色字体为说明文字, &PfCY{_  
    +W=  
    '#Language "WWB-COM" *T acV p  
    'script for calculating thermal image map =e<;B_ ~.  
    'edited rnp 4 november 2005 a-P 'h1hbH  
    ?k6P H"M  
    'declarations BC/oh+FW3  
    Dim op As T_OPERATION u!iBAr5  
    Dim trm As T_TRIMVOLUME 8A|{jH74  
    Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling %&D,|Yl6  
    Dim temp As Double $-Ud&sjn  
    Dim emiss As Double A (:7q4  
    Dim fname As String, fullfilepath As String #Kr\"o1]  
    BseK?`]U"  
    'Option Explicit K2= `.  
    &3jq'@6  
    Sub Main x2 s%qZ#  
        'USER INPUTS OK=lp4X  
        nx = 31 $}{u6*u.,  
        ny = 31 HkGA$  
        numRays = 1000 T?p' R  
        minWave = 7    'microns $]&0`F  
        maxWave = 11   'microns zvvF 9  
        sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 a!`b`r -4  
        fname = "teapotimage.dat" yQ^k%hHa  
    I|RMxx y;  
        Print "" +Lq;0tRC  
        Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" D][e uB  
    5kX#qT=  
        detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 KJ7[DN'(  
    ! OM P]  
        Print "found detector array at node " & detnode M 5mCG  
    vcsrI8+  
        srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 w|~d3]BqT  
    ER z@o_  
        Print "found differential detector area at node " & srcnode nG0Uv%?{pj  
    ZcTxE]Y  
        GetTrimVolume detnode, trm MhE'_sq  
        detx = trm.xSemiApe ^ X&`:f  
        dety = trm.ySemiApe ] D(laqS;"  
        area = 4 * detx * dety -EwtO4vLJ  
        Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety Fv[. %tW  
        Print "sampling is " & nx & " by " & ny 3f 1@<7*  
    (9;qV:0`  
        'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling ?DAW~+,!7o  
        pixelx = 2 * detx / nx D.e4S6\&  
        pixely = 2 * dety / ny ?;\xeFy!  
        SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False Dv7/eRt  
        Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 gq$]jWtCD  
    c|f)k:Q  
        'reset the source power 8,E#vQ55}(  
        SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) b4_"dg~gK  
        Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" .Yl*kG6r  
    l\vvM>#S  
        'zero out irradiance array oXCZpS  
        For i = 0 To ny - 1 =r<0l=  
            For j = 0 To nx - 1 z0@)@4z!  
                irrad(i,j) = 0.0 fO!S^<9,-  
            Next j oB3,"zY  
        Next i D,aJ`PK~  
    9!XW):  
        'main loop ^':Az6Z  
        EnableTextPrinting( False ) MoKGnb  
    ` ,B&oV>  
        ypos =  dety + pixely / 2 $EHnlaG8r  
        For i = 0 To ny - 1 NNWbbU3wjh  
            xpos = -detx - pixelx / 2 8}Pd- .se  
            ypos = ypos - pixely |+?ABPk"  
    /]/3)@wT  
            EnableTextPrinting( True ) !fFmQ\|)4S  
            Print i 3I)!.N[m  
            EnableTextPrinting( False ) F8q&v"  
    # ;,b4O7@  
    Zi+>#kDV  
            For j = 0 To nx - 1 m6qmZ2<  
    5t$ZEp-  
                xpos = xpos + pixelx $qN+BKd]3  
    kcH ?l  
                'shift source @@U'I^iG  
                LockOperationUpdates srcnode, True >x%Z^ U  
                GetOperation srcnode, 1, op @Q"%a`mKH  
                op.val1 = xpos "RuH"~o  
                op.val2 = ypos / jI>=:z  
                SetOperation srcnode, 1, op S.o@95M   
                LockOperationUpdates srcnode, False [CH%(#>i~  
    U!@3['  
    raytrace }r&^*" 2=  
                DeleteRays &[BDqi  
                CreateSource srcnode a#X[V5|6Q  
                TraceExisting 'draw Pnb?NVP!^9  
    f-5vE9G3y7  
                'radiometry dQ*3s>B[  
                For k = 0 To GetEntityCount()-1 Ez^U1KKOE7  
                    If IsSurface( k ) Then aHKv*-z-  
                        temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) EP#3+B sH  
                        emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) XVi?- /2  
                        If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then V@jR8zv|_  
                            ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) 89F^I"Im(  
                            frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) &6/# O  
                            irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi [guJd";  
                        End If M*)}F  
    zJ42%0g  
                    End If 3=!\>0;E-  
    [((P ,v*  
                Next k ^ N]u  
    &?(r# T  
            Next j \AOVdnM:  
    /?l@7  
        Next i be`\ O  
        EnableTextPrinting( True ) <`EZ^S L;  
    (3C6'Wt  
        'write out file %n`wU-?lK  
        fullfilepath = CurDir() & "\" & fname ]zHUF!a*  
        Open fullfilepath For Output As #1 9;u$a^R.  
        Print #1, "GRID " & nx & " " & ny %s~MfK.k  
        Print #1, "1e+308" /jih;J|  
        Print #1, pixelx & " " & pixely |`9POl=  
        Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 Ip]-OVg  
    pR2QS  
        maxRow = nx - 1 .63:G<  
        maxCol = ny - 1 #_{3W-35*  
        For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) ]Y;E In  
                row = "" h^ ex?  
            For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) ^- T!(P:  
                row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string M xUj7ae  
            Next colNum                     ' end loop over columns RKaCX:  
    U3MfEM!x  
                Print #1, row NKd!i09`  
    *M;!{)m?  
        Next rowNum                         ' end loop over rows W[A;VOj0$  
        Close #1 uJ,>Y# ?  
     :0ZFbIy  
        Print "File written: " & fullfilepath yyfm  
        Print "All done!!" agX-V{l.  
    End Sub >=c<6#:s<9  
    %qRbl4  
    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: wwVK15t  
    +`l >_u'  
    <jXXj[M2  
    找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 ^R\0<\'  
      
    ^2OBc  
    m\|I.BUG  
    打开后,选择二维平面图: yWsV !Ub  
    6rMGl zuRo  
     
    分享到