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    [技术]十字元件热成像分析 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-04-06
    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。 _"H\,7E  
    f"\klfrRI_  
    成像示意图
    e7n0=U0  
    首先我们建立十字元件命名为Target Q6 o1^s  
    X?ZLmP7|  
    创建方法: zNGUll$  
    /J"fbBXwY  
    面1 : GXLh(d!C  
    面型:plane v}5YUM0H`  
    材料:Air i,;a( Sy4  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box s 7%iuP  
    %Y/;jC Y  
    rkh%[o 9"/  
    辅助数据: ~T9QpL1OJ  
    首先在第一行输入temperature :300K, 9I5AYa?  
    emissivity:0.1; M4;M.zxJv  
    (,mV6U%  
    qb=%W  
    面2 : @b2?BSdUp  
    面型:plane SH"<f_  
    材料:Air ?|NsaW  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box [# X} (  
    "`S?q G  
    eMEKR5*-O  
    位置坐标:绕Z轴旋转90度, qxyY2&  
    3DCR n :  
    8.%wnH  
    辅助数据: 7On.y*  
    :|&6x!  
    首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; U![$7k>,pr  
    247vU1  
    gs.+|4dv  
    Target 元件距离坐标原点-161mm; xHx_! )7  
    %PPy0RZ^  
    7N5M=f.DS(  
    单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 a3:45[SO4e  
    4QPHT#eqX  
    HsRoiqo  
    探测器参数设定: Cnc=GTR i  
    @^# 9N!Fj]  
    在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane VWYNq^<AT  
    >pol'=  
    ?J+*i d  
    +?QHSIQo  
    'm<L}d  
    !K=$Q Uq  
    元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 -J'ked  
    o8A8fHl  
    光源创建: cYOcl-*af  
     *ni0.  
    光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 9qzHy}A  
    GsD?Z%t~%  
    (KvN#d 1\  
    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。 6/'X$}X  
    %3=T7j  
    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 gH"a MEC  
    gtY7N>e  
    uTl"4;&j  
    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。 OzH\YN  
    kA2)T,s74  
    创建分析面: $j!:ET'V  
      LR4W  
    Q2m 5&yy@s  
    到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 !af;5F  
    }`2+`w%uZ  
    tqt~F2u  
    到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 >*|Eyv_  
    %X\Rfn0J"  
    FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 }\A 0g}  
    _?$')P|  
    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。 O|9Nl*rXz  
    将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, )wEXCXr!  
    ^g<Lu/5w  
    Sl \EPKZD  
    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。 Tjj27+y*\  
    i!<(R$ Lo  
    绿色字体为说明文字, a94 nB  
    ^R+CkF4l l  
    '#Language "WWB-COM"  ?f5||^7  
    'script for calculating thermal image map "`pg+t&  
    'edited rnp 4 november 2005 mndEB!b  
    6Tq2WZ}<'  
    'declarations 5mZ9rLn  
    Dim op As T_OPERATION :X1Y  
    Dim trm As T_TRIMVOLUME D{+D.4\  
    Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling X&i" K'mV  
    Dim temp As Double Sx_j`Cgy  
    Dim emiss As Double 4i29nq^n  
    Dim fname As String, fullfilepath As String SS;'g4h\6  
    *@YQr]~ ;  
    'Option Explicit n*~#]%4  
    k6;pi=sYNW  
    Sub Main B]>rcjD  
        'USER INPUTS wA87|YK8*  
        nx = 31 3 "|A5>Vo  
        ny = 31 V* ,u;*  
        numRays = 1000 Wl,I%<&j}  
        minWave = 7    'microns pQm-Hr78j  
        maxWave = 11   'microns ^w*vux|F  
        sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 \J6e/ G  
        fname = "teapotimage.dat" |fn%!d`2  
    %nkbQ2^  
        Print "" hg `N`O  
        Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" A<[w'"  
    `_{,4oi  
        detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 c[?&;# feV  
    O-+!KXHd[  
        Print "found detector array at node " & detnode 8ePzU c\#  
    NE@P8pQ>  
        srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 7. eiM!7g  
    ><)fK5x  
        Print "found differential detector area at node " & srcnode u3PM 7z!~  
    t\ 9Y)d  
        GetTrimVolume detnode, trm hnv0Loe.IW  
        detx = trm.xSemiApe p"n3JV.~k+  
        dety = trm.ySemiApe A+hT2Ew@t}  
        area = 4 * detx * dety (`f)Tt=`  
        Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety (=s%>lW|  
        Print "sampling is " & nx & " by " & ny u z:@  
    pzDz@lAwR  
        'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling :*Z@UY   
        pixelx = 2 * detx / nx 8w3Wy<}y  
        pixely = 2 * dety / ny VmTgD96  
        SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False /5:qS\Zl  
        Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 pf_`{2.\uO  
    0MOn>76$N  
        'reset the source power p"NuR4   
        SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) uU8L93  
        Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" gL wNHS  
    Mwd.S  
        'zero out irradiance array p/jAr+XM  
        For i = 0 To ny - 1 RSF@Oo{  
            For j = 0 To nx - 1 #Xun>0  
                irrad(i,j) = 0.0 `Jl_'P}  
            Next j JjQTD-^  
        Next i ]8XIw`:f  
    Q".p5(<  
        'main loop mP ^*nB@,  
        EnableTextPrinting( False ) "(E%JAwZ^W  
    I,?!NzB  
        ypos =  dety + pixely / 2 elb}] +  
        For i = 0 To ny - 1 zm^ 5WH  
            xpos = -detx - pixelx / 2 _jk+$`[9PL  
            ypos = ypos - pixely l8N5}!N  
    ^|%7}=e  
            EnableTextPrinting( True ) j(Tk6S  
            Print i 1);E!D[  
            EnableTextPrinting( False ) -k@Uo(MB  
    h,2?+}Fn  
    yTU'voE.|  
            For j = 0 To nx - 1 (FNX>2Mv  
    RS  Vt  
                xpos = xpos + pixelx ~fly6j|u  
    S L~5[f  
                'shift source S >\\n^SbT  
                LockOperationUpdates srcnode, True x/#.%Ga#T  
                GetOperation srcnode, 1, op v7D3aWoe  
                op.val1 = xpos _v=zFpR  
                op.val2 = ypos <+; cgF!+  
                SetOperation srcnode, 1, op &}lRij&`  
                LockOperationUpdates srcnode, False q&EwD(k  
    'J#uD|9)  
    'raytrace -<gQ>`(0  
                DeleteRays VDPq3`$+v{  
                CreateSource srcnode coc :$Sr%  
                TraceExisting 'draw ' ui`EL%  
    [E/^bM+  
                'radiometry 0,[- 4m  
                For k = 0 To GetEntityCount()-1 C~VyM1inD  
                    If IsSurface( k ) Then d Y]i AJ  
                        temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) I6F $@  
                        emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" )  2dBjc{  
                        If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then 3a6  
                            ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) w'!J   
                            frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) |#(g 8ua7  
                            irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi *", BP]]  
                        End If h>jp.%oOu  
    bR|1* <  
                    End If AV["%$ :  
    [fXC ;c1  
                Next k k.w}}78N2N  
    zH?&FtO  
            Next j ~dj4Q eu  
    tsqWnz=)  
        Next i jh.e&6  
        EnableTextPrinting( True ) I}7= \S/@  
    . aqP=  
        'write out file Zl`sY5{1  
        fullfilepath = CurDir() & "\" & fname vke]VXU9z  
        Open fullfilepath For Output As #1 u:O6MO9^  
        Print #1, "GRID " & nx & " " & ny {Ng HH]]O  
        Print #1, "1e+308" 9mH+Ol#(  
        Print #1, pixelx & " " & pixely v D4<G{  
        Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 v_ W03\  
    "]{"4qV1=  
        maxRow = nx - 1 o[CjRQY]P  
        maxCol = ny - 1 'QEQyJ0EB  
        For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) &>o?0A6  
                row = "" vH9Gf  
            For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) q5(Z   
                row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string FUU/=)^P$  
            Next colNum                     ' end loop over columns .TWX,#  
    <S%kwS  
                Print #1, row r<L>~S>yb  
    ) _O 6_  
        Next rowNum                         ' end loop over rows #pw=HHq*(  
        Close #1 V{G9E  
    PyfOBse}r  
        Print "File written: " & fullfilepath C:d$   
        Print "All done!!" 6J%+pt[tu  
    End Sub BHBMMjY5  
    .Qeml4(`3  
    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: GCEq3 ^/  
    C]+T5W\"<B  
    M.R] hI  
    找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 Nd4!:.  
      
    PNMf5'@m  
    -"e$ VB  
    打开后,选择二维平面图: %?WmWs0  
    )z#M_[zC>  
     
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    在线谭健
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    只看该作者 1楼 发表于: 2023-04-07
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