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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。 'qZW,],5  
    N >FKy'.gk  
    成像示意图
    cc,^6[OH@  
    首先我们建立十字元件命名为Target sF|5XjQ  
    (\\eo  
    创建方法: kDEPs$^  
    I;e=0!9U  
    面1 : PH1p2Je  
    面型:plane fKeT,U`W  
    材料:Air 0 t Fkd  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box }p}[j t  
    aoTM  
    1,6}_MA  
    辅助数据: #yI mKEYX  
    首先在第一行输入temperature :300K, k3u "A_"c  
    emissivity:0.1; J3e96t~u  
    GC>e26\:  
    FG%X~L<d,)  
    面2 : wb]%m1H`:  
    面型:plane _Tf4WFu2  
    材料:Air BUWqI dg  
    孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box <oR a3Gi(%  
    /35R u}c  
    ".W8)  
    位置坐标:绕Z轴旋转90度, q)Lu_6 mg  
    wfNk=)^$  
    U7K,AflK?M  
    辅助数据: M.x=<:upp  
    C9~52+S  
    首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; :Pvzl1  
    \?Z{hmN  
    ?j40} B]]d  
    Target 元件距离坐标原点-161mm; .LZwuJ^;  
    0O9Ni='Tn  
    9f2UgNqe9  
    单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 4[.oPK=i  
    <D:.(AUeO  
    1M}5>V{  
    探测器参数设定: V,mw[Hw  
    ZX>AE3wk  
    在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane }@;ep&b*  
    6eT5ktf  
    G!"YpYml  
    gG]Eeu+z   
    OHeT,@(mh  
    E8pB;\Z(  
    元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 MXw hxk#E  
    v{(^1cX  
    光源创建: *G{^|z  
    ~tBYIkvWT  
    光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 /LvRP yj@  
    pk^K:Xs}  
    o$#G0}yn  
    我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 +wEac g>>E  
    =-8bsV/l  
    我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线 X.Rb-@  
    e4!:c^?  
    yUZb #%n  
    功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 F ~^Jmp7Y  
    LW[9  
    创建分析面: ;%<,IdhN  
    ]~aF2LJ_q  
    xD5:RE~g  
    到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 iH/6M  
    `+o 2DA)#(  
    v3aYc:C  
    到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 *A"~m !=  
    ToJ$A`_!`  
    FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 N>XS=2tzN  
    g+pml*LJ  
    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。 #:[t^}  
    将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, q=%RDG+  
    4x  
    {[+mpKq  
    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。 9f hsIe  
    PmKeF}  
    绿色字体为说明文字, np8gKV D  
    \HKxh:F'  
    '#Language "WWB-COM" )TVFtI=,NN  
    'script for calculating thermal image map Nd$W0YN:  
    'edited rnp 4 november 2005 hp#W 9@NR  
    t=Xv;=daB  
    'declarations ~\Hc,5G  
    Dim op As T_OPERATION l:j4Ft 8  
    Dim trm As T_TRIMVOLUME M_"L9^^>N  
    Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling VFRi1\G  
    Dim temp As Double IFF92VD&  
    Dim emiss As Double q(`/Vo4g(  
    Dim fname As String, fullfilepath As String @JD;k>  
    NWMFtT  
    'Option Explicit 9aze>nxh.  
    .NYbi@bk(<  
    Sub Main )n2 re?S  
        'USER INPUTS ~/98Id}v  
        nx = 31 l|kSsP:GO  
        ny = 31 +kzo*zW$L  
        numRays = 1000 f"%{%M$K  
        minWave = 7    'microns nEJY5Bz$  
        maxWave = 11   'microns KwPOO{4]g  
        sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 /atW8 `&  
        fname = "teapotimage.dat" Dpl A?  
    gP0LCK>  
        Print "" n ~shK<!C  
        Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" yXHUJgjl/  
    @cFJeOC|  
        detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 _3TY,l~  
    IOqwCD[  
        Print "found detector array at node " & detnode !bN*\c  
    _*1`@  
        srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 nlW +.a[  
    v^d]~ !h  
        Print "found differential detector area at node " & srcnode umt.Um.m2  
    1Cv-  
        GetTrimVolume detnode, trm b[o"7^H  
        detx = trm.xSemiApe AlAYiUw{  
        dety = trm.ySemiApe ]pH-2_  
        area = 4 * detx * dety uVJDne,R  
        Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety LR".pH13  
        Print "sampling is " & nx & " by " & ny  |8My42yf  
    y:~ZLTAv  
        'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling " @v <Bk  
        pixelx = 2 * detx / nx B{'( L |  
        pixely = 2 * dety / ny Cjc6d4~  
        SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False }]lr>"~y}  
        Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 {q `jDDM  
    ??M"6k  
        'reset the source power ZWc]$H?  
        SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) qz0;p=$8Z  
        Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" .J)I | '  
    +n{#V;J  
        'zero out irradiance array i} .&0Fp  
        For i = 0 To ny - 1 y5 *Z 3"<  
            For j = 0 To nx - 1 a&c6.#E{y  
                irrad(i,j) = 0.0 0K`#>}W#X  
            Next j n1ly y0%u  
        Next i 7UVzp v  
    OY;*zk  
        'main loop * +"9%&?  
        EnableTextPrinting( False ) f !I[>&n  
    DU5c=rxW  
        ypos =  dety + pixely / 2 j4jTSLQ\  
        For i = 0 To ny - 1 x4;"!Kq\  
            xpos = -detx - pixelx / 2 G6/p1xy>o:  
            ypos = ypos - pixely bdC8zDD  
    y\Ic@-aWI  
            EnableTextPrinting( True ) [|(N_[E|6  
            Print i j bVECi-  
            EnableTextPrinting( False ) :.Jf0  
    x[h^[oF0  
    gkES5Q  
            For j = 0 To nx - 1 \m(VdE  
    eg(6^:z?f  
                xpos = xpos + pixelx xJ>fm%{5  
    Pv_Jm  
                'shift source #_6I w`0  
                LockOperationUpdates srcnode, True YG3J$_?y0  
                GetOperation srcnode, 1, op )Im#dVQs=  
                op.val1 = xpos `j,Yb]~s79  
                op.val2 = ypos /178A;J y  
                SetOperation srcnode, 1, op mRL"nC  
                LockOperationUpdates srcnode, False v!<gY m&  
    sf)EMh3Z  
    'raytrace DI:]GED" =  
                DeleteRays pR(jglm7-  
                CreateSource srcnode ,]46I.]  
                TraceExisting 'draw [x+FcXb  
    oW ::hB  
                'radiometry dIN$)?aB0  
                For k = 0 To GetEntityCount()-1 d:BG#\e]v  
                    If IsSurface( k ) Then coW:DFX  
                        temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) B8": 2HrW$  
                        emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) (gP)%  
                        If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then R=gb'  
                            ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) l`oZ) ?ur  
                            frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) QRHu 3w  
                            irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi >/l? g5{  
                        End If )'l:K.F  
    O(fM?4w  
                    End If "iy  
    qTdheX/  
                Next k RL!Oi|8  
    >AVVEv18  
            Next j &]`(v}`]  
    3EJj9}#x"'  
        Next i [pbo4e,4O  
        EnableTextPrinting( True ) [<n2Uz7MP  
    zk$FkbX  
        'write out file 1oR7iD^  
        fullfilepath = CurDir() & "\" & fname U#lCj0iUt,  
        Open fullfilepath For Output As #1 dP3CG8w5  
        Print #1, "GRID " & nx & " " & ny );#JL0I  
        Print #1, "1e+308" '@o;-'b  
        Print #1, pixelx & " " & pixely |2O]R s  
        Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 l4F%VR4KT  
    +"rDT1^V  
        maxRow = nx - 1 wH>a~C:  
        maxCol = ny - 1 Gr*r=s  
        For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) J1( 9QN[w  
                row = "" @$ne{2J3  
            For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) g%sluT[#  
                row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string 8EW_V$>R  
            Next colNum                     ' end loop over columns @:+8?qcP  
    `, OG7hg  
                Print #1, row n6wV.?8  
    !hJ+Lp_  
        Next rowNum                         ' end loop over rows Jl( &!?j  
        Close #1 '~5LY!H(pT  
    T1ut"Zu  
        Print "File written: " & fullfilepath 6eLR2  
        Print "All done!!" &v56#lG  
    End Sub '*K:  lx  
    YmL06<Mh  
    在输出报告中,我们会看到脚本对光源的孔径和功率做了修改,并最终经过31次迭代,将所有的热成像数据以dat的格式放置于: s2h@~y  
    ^yWL,$  
    }JF13beU  
    找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 MLXNZd   
      
    3x`|  
    *:Y%HAy*  
    打开后,选择二维平面图: ,f~J`3(&  
    ] ] !VK  
     
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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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