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infotek 2022-01-24 09:30

十字元件热成像分析

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在探测器上,并显示其热成像图。 4ggVj*{v  
7,pjej  
成像示意图
WafdE  
首先我们建立十字元件命名为Target fl!mYCPv  
7ZF}0K$^B  
创建方法: <h'8w  
iP~sft6  
面1 : U3mXm?f  
面型:plane 1zdYBb6;j  
材料:Air `^O'V}T  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box tH-gaDj_  
UqD5 A~w  
3cmbK  
辅助数据: ^OHZ767v  
首先在第一行输入temperature :300K, V[#6yMU@  
emissivity:0.1;  Vil@?Y"  
EwTS!gL  
11i"nR|  
面2 : L=d$"Q  
面型:plane V^j3y`K  
材料:Air S/a/1 n$ U  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box ' " Bex`  
=ft9T&ciD  
; qO@A1Hq  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, $`E4m8fX  
Z$Z`@&U=  
{;U}:Dx  
辅助数据: 8&i;hZm  
Q]!6uA$A  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; [Dnusp7e  
jeY4yM  
EJO.'vQ  
Target 元件距离坐标原点-161mm; t$aVe"uM  
7 2`/d`  
G?>qd}]y0L  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 !$xzA X,  
ZQ@3P7T  
!>\9t9  
探测器参数设定: N0]z/}hd@  
pMOD\J:l,  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane >Ja0hS{*  
Z&TD+fT<  
8a7YHUL<3i  
r i,2clp  
TV<Aj"xw  
X z8$Xz,O  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 4 uShM0qa  
aWdUuid  
光源创建: k9cK b f@  
6s'[{Ov  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 [S%J*sz~  
!5NGlqEF#  
&/HoSj>HS  
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。 E`~i-kf  
*`%4loW  
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。 OthG7+eF  
dZF8 R  
9-B@GFB;8  
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。 k@7kNMl  
gEE9/\>%-  
创建分析面: g/x_m.  
[;<<4k(nL  
nz>K{(  
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。 (yfXMp,x  
Vfb<o"BQk  
+9TV:T  
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< Ty|(gd  
#iiwD|  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 8*vFdoE_oO  
B+|IZoR  
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。 h5 j<u  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, 7$K}qsr<  
$]Jf0_  
Ny]lvgu9X  
打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 a"k'm}hVY$  
A3j"/eKi2  
绿色字体为说明文字, N_0pO<<cs  
TFYw  
'#Language "WWB-COM" a`s/qi  
'script for calculating thermal image map wBLsz/  
'edited rnp 4 november 2005 rJX\6{V!_  
&h\7^=s.  
'declarations V>AS%lXj  
Dim op As T_OPERATION 2g0K76=Co:  
Dim trm As T_TRIMVOLUME Y^yG/F  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling L -YNz0A  
Dim temp As Double {|Bd?U;  
Dim emiss As Double 0Lx3]"v  
Dim fname As String, fullfilepath As String %oR>Uo  
h+5 @I%WX  
'Option Explicit }Iip+URG  
 UPR/XQ  
Sub Main b22LT52  
    'USER INPUTS +3)[> {~1Z  
    nx = 31 CGkI\E  
    ny = 31 eJW[ ]!  
    numRays = 1000 *N`;I@Q"[  
    minWave = 7    'microns Fk aXA.JE  
    maxWave = 11   'microns UP?D@ogl<  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 *{Yh6 {  
    fname = "teapotimage.dat" 6A.P6DW  
>r=6A   
    Print ""  J+lGh9G  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" (m/aV  
w1c w1xX*  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 ldYeX+J _  
g9`[Y~  
    Print "found detector array at node " & detnode "U*5Z:8?9  
I=o'+>az  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 vkuc8 li  
dGU8+)2cn  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode x_k S g  
IyOpju)?  
    GetTrimVolume detnode, trm jAZ >mo[  
    detx = trm.xSemiApe p0Z:Wkz]  
    dety = trm.ySemiApe W~<m[#:6C  
    area = 4 * detx * dety v~f'K3fLp  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety so*/OBte  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny -w\M-wc/$  
$e*B:}x}  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling d- h"JZ9  
    pixelx = 2 * detx / nx JdO)YlM-  
    pixely = 2 * dety / ny qfa}3k8et  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False  `Klrr  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 'u1=XX h  
1 #q^uqO0  
    'reset the source power *Wso3 6an  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) 0d";Hh:  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" X>{p}vtvf>  
qF'~F`6  
    'zero out irradiance array ><K!~pst}  
    For i = 0 To ny - 1 (_ U^  
        For j = 0 To nx - 1 05"qi6tncz  
            irrad(i,j) = 0.0 F3Ap1-%z  
        Next j -~\f2'Q  
    Next i WcU@~05b  
Xo8DEr  
    'main loop JtFiFaCxY  
    EnableTextPrinting( False ) rw]yKH  
P:^=m*d  
    ypos =  dety + pixely / 2 /p 5=i  
    For i = 0 To ny - 1 VKNp,Lf  
        xpos = -detx - pixelx / 2 Z}+yI,  
        ypos = ypos - pixely [Y$V\h=V  
1AT'S;`  
        EnableTextPrinting( True ) <wa(xDBw  
        Print i p1~*;;F  
        EnableTextPrinting( False ) YmgCl!r@  
R1/q3x  
LN\[Tmd &  
        For j = 0 To nx - 1 ED/FlL{  
v8~YR'T0`V  
            xpos = xpos + pixelx `s%QeAde  
&XtRLt gS  
            'shift source n/AW?'  
            LockOperationUpdates srcnode, True 5 q65nF  
            GetOperation srcnode, 1, op lJ&y&N<O  
            op.val1 = xpos ]4o?BkL  
            op.val2 = ypos A="fj  
            SetOperation srcnode, 1, op H-2_j  
            LockOperationUpdates srcnode, False &[~[~m|  
N+J>7_k   
raytrace vhpvO >Q  
            DeleteRays 8YKQIt K  
            CreateSource srcnode ;'^, ,{  
            TraceExisting 'draw N Bz%(? \  
LABNj{=D!  
            'radiometry 'hF@><sqk  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 ($S Lb6  
                If IsSurface( k ) Then 1eD.:_t4  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) /PW&$P1.]"  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) CV3DMA  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then r.<JDdj  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) HY*\ k#  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) nB&j   
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi hfv%,,e  
                    End If 0D~=SekQ 9  
@RVOXkVo  
                End If KuXkI;63J>  
!^L-T?y.2  
            Next k (tKMBxQo8  
L {qJ-ln:  
        Next j o%qkqK1  
hDvpOIUL1  
    Next i 4| f}F  
    EnableTextPrinting( True ) ,ux+Qz5(  
A?,A( -0C  
    'write out file bjzx!OCpV  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname n|C|&  
    Open fullfilepath For Output As #1 'Sa!5h  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny j 3P$@<  
    Print #1, "1e+308" v|&s4x?D  
    Print #1, pixelx & " " & pixely ,C:o`fQ\  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 ]EN&SWh  
+*.1}r&  
    maxRow = nx - 1 Ue!Q."  
    maxCol = ny - 1 DY.58IHg1  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) u E.^w;~2=  
            row = "" d.cCbr:  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) RUX8qT(Z  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string -_|]N/v\  
        Next colNum                     ' end loop over columns y\z > /q  
R@n5AN(  
            Print #1, row =fWdk\Wv  
;"@:}_t  
    Next rowNum                         ' end loop over rows I4~^TrznRa  
    Close #1 @|=UrKAN  
! Rvn'|!  
    Print "File written: " & fullfilepath (Fqa][0  
    Print "All done!!" G#lg|# -#  
End Sub QiU_hz6?v  
Hg whe=P  
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: Ux_<d?p  
j+Zt.KXjT  
+* D4(  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 TvM24Orct  
  
m^A]+G#/  
!tBeuemN%  
打开后,选择二维平面图: 4>k I^  
4+Ti7p06&\  
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