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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。 K-(C5 "j_  
    lBG5~<NT  
    成像示意图
    #VZ-gy4$\B  
    首先我们建立十字元件命名为Target 7 }t=Lx(  
    X#W6;?Z\  
    创建方法: -hK^*vJ  
    p:| 7d\r  
    面1 : 8M4GforP  
    面型:plane ? _[ q{i{  
    材料:Air Oxi^&f||`  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box UOe@R|79q  
    m9'bDyyK  
    b^~4k; <  
    辅助数据: YEiw!  
    首先在第一行输入temperature :300K, I'J-)D`  
    emissivity:0.1; |>JRJ"CFE  
    C]zG@O !  
    .%\R L/  
    面2 : M VE:JNm  
    面型:plane 2 I.Q-'@  
    材料:Air ! 4 "$O@U4  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box ?;rRR48T9E  
    Mf9x=K9  
    w\JTMS$  
    位置坐标:绕Z轴旋转90度, t4zKI~cO  
    Fp+fZU  
    pW<l9W  
    辅助数据: OQ3IkE`G  
    [Z[ p@Ux  
    首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; BE!WCDg,  
    }F_=.w0  
    ?,r}@89pY  
    Target 元件距离坐标原点-161mm; Mn*v&O:  
    O V^?cA  
    y<ZT~e  
    单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 wWJM./y  
    FdxV#.BE  
    \NL*$SnxP  
    探测器参数设定: No'Th7=|S  
    r#mH[|@W~  
    在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane KctbNMU]k  
    _10I0Z0  
    T\TKgO=)  
    zrA =?[  
    *)T7DN8  
    Vpxsg CS  
    元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 ](k}B*Ab h  
    E`q)vk   
    光源创建: d?[8VfAnh  
    Y-y}gc_L  
    光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 kybDw{(}gc  
    _WBWFGj  
    V4?]NFK  
    我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 z| m-nIM  
    Oz5Ze/HBN  
    我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线 %Xl(wvd   
    j2%M-y4E  
    TdrRg''@  
    功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 E#yG}UWe  
    UmP\;  
    创建分析面: (+9^)No  
    5eX+9niY  
    ?,UO$#Xm  
    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。 NY%=6><t!  
    ;/(<yu48  
    8sU}[HH*1  
    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。 >'{'v[qR[G  
    kXZG<?  
    FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 SuJ4)f;'0  
    pLpWc~#  
    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。 ~ ll+/w\4  
    将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, RA:3ZV  
    3\?yjL^  
    ;<s0~B#9}  
    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。 F t;[>o  
    fsV_>5I6  
    绿色字体为说明文字, 6V @ [< d  
    +`~kt4W  
    '#Language "WWB-COM" 8'VcaU7Nh  
    'script for calculating thermal image map HhT6gJWrU  
    'edited rnp 4 november 2005 w4;1 ('  
    DZU} p  
    'declarations `j(-y`fo  
    Dim op As T_OPERATION e-YMFJtoK}  
    Dim trm As T_TRIMVOLUME |BE`ASW;  
    Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling @l@erCw@  
    Dim temp As Double c~n:xblv  
    Dim emiss As Double e~Z>C>J  
    Dim fname As String, fullfilepath As String %8! }" Xa  
    E3 aj  
    'Option Explicit +Am\jsq  
    Aw7_diK^  
    Sub Main FSkz[D_}  
        'USER INPUTS YjwC8#$  
        nx = 31 ;+R  
        ny = 31 L%0G >2x  
        numRays = 1000 m7.6;k.  
        minWave = 7    'microns =LojRY  
        maxWave = 11   'microns bLyaJ%pa\/  
        sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 c>yqq'  
        fname = "teapotimage.dat" >jg"y  
    Et+WLQ6)  
        Print "" O" ,*N  
        Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" W3 2]#M=  
    Tj,1]_`=V$  
        detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 |E9iG  
    VgcLG ]tE[  
        Print "found detector array at node " & detnode vjO@"2YEw  
    (z.eXoP@>  
        srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 okQ<_1e{  
    \[W)[mH_  
        Print "found differential detector area at node " & srcnode *BAR`+;U  
    )XoIb[s"  
        GetTrimVolume detnode, trm VL| q`n  
        detx = trm.xSemiApe ynU20g  
        dety = trm.ySemiApe /}#@uC  
        area = 4 * detx * dety {K42PmQL  
        Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety S[I-Z_S  
        Print "sampling is " & nx & " by " & ny nx'Yevi0$  
    [W*Q~Wvp  
        'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling ~SR9*<  
        pixelx = 2 * detx / nx &u~#bDh  
        pixely = 2 * dety / ny YuKg|<WO  
        SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False 7':qx}c#!1  
        Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 O#B2XoZa+  
    QK@[ b3-h1  
        'reset the source power db0]D\  
        SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) 8AuOe7D9A  
        Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" [7@9wa1v!  
    NX9K%J  
        'zero out irradiance array J0O wzO  
        For i = 0 To ny - 1 %Ae43  
            For j = 0 To nx - 1 VDy\2-b8d  
                irrad(i,j) = 0.0 BoHpfx1C  
            Next j |++\"g  
        Next i x{#W84  
    ,7mB`0j>  
        'main loop 7dtkylW  
        EnableTextPrinting( False ) s\3OqJo%)  
    yHjuT+/wM,  
        ypos =  dety + pixely / 2 m9 D' yXZ  
        For i = 0 To ny - 1 vvmG46IgZ  
            xpos = -detx - pixelx / 2  mB<*we  
            ypos = ypos - pixely (hFyp}jkk  
    |h* rkLY  
            EnableTextPrinting( True ) {'$+?V"&  
            Print i /7jb&f   
            EnableTextPrinting( False ) ^M~Z_CQL2  
    FoB^iA6 e  
    8m"jd+  
            For j = 0 To nx - 1 vj hh4$k  
    &^1{x`Qo=  
                xpos = xpos + pixelx ~zph,bk  
    d_aHUmI^"  
                'shift source ~1.B fOR8  
                LockOperationUpdates srcnode, True AOscewQ  
                GetOperation srcnode, 1, op $BUm,  
                op.val1 = xpos y`8 bx94jB  
                op.val2 = ypos w$4*/D}Y  
                SetOperation srcnode, 1, op hG8<@  
                LockOperationUpdates srcnode, False EUjA-L(  
    ?{rpzrc!*  
    'raytrace wjc&S'[  
                DeleteRays M~,N~ N1  
                CreateSource srcnode gUHx(Fi[4  
                TraceExisting 'draw iWp 6^g  
    :hFKmoy#  
                'radiometry @M&qH[tK-A  
                For k = 0 To GetEntityCount()-1 p4^&G/'  
                    If IsSurface( k ) Then +Hk r\  
                        temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) r}i}4K[1  
                        emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) S:8 WBY]M  
                        If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then fOJTy0jX8  
                            ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) )zK@@E  
                            frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) lFZl}x  
                            irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi A5?q&VS}p  
                        End If (C.<H6]=  
    "X,*VQl:  
                    End If B!1Bg9D  
    _bn "c@s  
                Next k gAr=fq-|  
    ToX--w4  
            Next j |qz&d=>  
    za!8:(  
        Next i N~~ sM"n  
        EnableTextPrinting( True ) ;LqpX!Pi f  
    YDYN#Ob(;  
        'write out file i !;9A6D  
        fullfilepath = CurDir() & "\" & fname bYBEh n  
        Open fullfilepath For Output As #1 $0XR<D  
        Print #1, "GRID " & nx & " " & ny ;(&S1Rv9  
        Print #1, "1e+308"  L30$  
        Print #1, pixelx & " " & pixely t-Uo  
        Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 z)Lw\H^/  
    u~7fK  
        maxRow = nx - 1 7KL@[  
        maxCol = ny - 1 Q?>DbT6  
        For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) lc\{47LwZ  
                row = "" o[)*Y`xq<w  
            For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) >!Dp'6  
                row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string K5^`,}Q^  
            Next colNum                     ' end loop over columns n?*r,)'  
    @Yn+ir0>O  
                Print #1, row _p^$.\k"  
    K<q#2G0{  
        Next rowNum                         ' end loop over rows HZqk)sN  
        Close #1 3JEg3|M(  
    }0,dG4Oo=  
        Print "File written: " & fullfilepath i>O8q%BnJ  
        Print "All done!!" Y_)xytJ$  
    End Sub foUB/&Ee  
    SHT`  
    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: 0f#xyS 3  
    cx]H8]ch7  
    u|LDN*#DW  
    找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 ohjl*dw  
      
    2"HG6"Rr  
    6MNrH  
    打开后,选择二维平面图: WPAT\Al&AE  
    U"=Lzo.0  
     
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    离线谭健
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    只看该作者 1楼 发表于: 2023-04-07
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