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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。 !9gpuS[  
_*}D@yy&  
成像示意图
O4`.ohAZ  
首先我们建立十字元件命名为Target 8/2Wq~&  
DzhLb8k  
创建方法: VP< zOk7  
'[6]W)f  
面1 : %o9mG<.T  
面型:plane e}O&_ j-  
材料:Air \u.5 _ g  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box 7Vf XE/  
>#dLT~[\a  
}vZfp5Y  
辅助数据: lLVD`)  
首先在第一行输入temperature :300K, oG22;  
emissivity:0.1; 7/&taw%i  
g&RhPrtl  
]l }v  
面2 : bZSt<cH3  
面型:plane :M;|0w*b  
材料:Air 9Cd=^Im5  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box no\G >#  
y-@`3hYM@  
Af]BR_-  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, gs}&a3d7k  
/p;OZf]  
fC"? r6d  
辅助数据: DB"z93Mr<K  
=Q;dYx%I5  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; zKk=R6w  
x15&U\U  
Nba1!5:M  
Target 元件距离坐标原点-161mm; Lniz>gSc  
WjVm{7?{  
M+-odLltw  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 JWu0VLo  
Hj-n 'XZ  
rU>l(O'b  
探测器参数设定: cooicKS7  
<F}j;mX  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane REc90v2"  
1Xcj=I- 4  
mr>E'd.'  
P2>_qyX  
MR,>]| ^  
%7[d5[U~ZA  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 1h]nE/T.O  
4D.h~X4  
光源创建: 1jK2*y  
uf )!SxT  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 Hm 0;[i  
A;xH{vo{  
c8l\1ce?7  
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。 nKwOSGPQt  
9nd,8Nji  
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。 Yg!fEopLb  
'uqY%&U  
ckdCd 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。 0CeBU(U+|R  
m 2%  
创建分析面: ZV/g_i #  
9$sx+=(  
&)Vuh=  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 )\e0L/K@  
F{&0(6^p!  
~!fOl)F  
到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 c~Y  g(  
_P_R`A)"  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 Urm(A9|N  
V'N]u (^  
FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 utdus:B#0  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, :Mu]* N  
30cb+)h(  
U4NA'1yo  
打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 Y0Rk:Njc  
r*Z p-}  
绿色字体为说明文字, 0$R}_Ok  
xCU pMB7  
'#Language "WWB-COM" s9b+uUt%  
'script for calculating thermal image map `g'9)Xf4KT  
'edited rnp 4 november 2005 D<4cpH  
p ^I#9(PT  
'declarations R5cpmCs@R  
Dim op As T_OPERATION U)S!@ 2(4  
Dim trm As T_TRIMVOLUME I!p[:.t7  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling covK6SH  
Dim temp As Double $=!_ !tr  
Dim emiss As Double rV/! VJ6x  
Dim fname As String, fullfilepath As String dJ,,yA*  
%c&< {D}r  
'Option Explicit $0 ~_)$i :  
K"=I,Vr:  
Sub Main ?h-:,icR  
    'USER INPUTS ESY\!X:|  
    nx = 31 3AC/;WB9  
    ny = 31 <`=(Ui$fD  
    numRays = 1000 oe1$;K>.7  
    minWave = 7    'microns N9AM% H$7  
    maxWave = 11   'microns m@c\<-P  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 Cbr>\;sc2Z  
    fname = "teapotimage.dat" )cRP6 =  
c ^+{YH;k  
    Print "" ;LFs.Jc<  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" "xMnD(p  
uPL|3ACS  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 ,a@jg&Mb]  
$mDlS  
    Print "found detector array at node " & detnode w;DRC5V>  
=8 Jq'-da  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 I(0 *cWO  
OR-fC  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode FP h1}qS  
sy+tLDMd  
    GetTrimVolume detnode, trm >}!})]Xw9  
    detx = trm.xSemiApe af;~<o a  
    dety = trm.ySemiApe \XgpwvO".  
    area = 4 * detx * dety s% (|z  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety rTYMN  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny ]@mV9:n{  
H1kxY]_/  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling fpPHw)dTd  
    pixelx = 2 * detx / nx J4^aD;j  
    pixely = 2 * dety / ny 5(&'/U^  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False <lHVch"(^$  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 [<A|\d'x  
H6%%n X  
    'reset the source power =MokbK2  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) ycSC'R  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" ~"#[<d  
^Y+P(o$HM  
    'zero out irradiance array %Ig3udcY?  
    For i = 0 To ny - 1 /4#A|;d_  
        For j = 0 To nx - 1 Pa\"l'!>^  
            irrad(i,j) = 0.0 L{AfrgN  
        Next j ?CUGJT  
    Next i rIZ^ix-N  
:]k`;;vh  
    'main loop 8k -l`O~  
    EnableTextPrinting( False ) DmpG35Jk  
-k"5GUc|  
    ypos =  dety + pixely / 2 ?*2Uw{~}  
    For i = 0 To ny - 1 &Uu8wFbIJ  
        xpos = -detx - pixelx / 2 K&>+<bJ_  
        ypos = ypos - pixely 1;N5@0%p  
zTvGku[3  
        EnableTextPrinting( True ) KO5! (vi@  
        Print i $@Kwsoh'  
        EnableTextPrinting( False ) `78)|a*R.  
kB $?A8Olu  
! 4{T<s;q  
        For j = 0 To nx - 1 !;s5\91  
0L|D1_k[  
            xpos = xpos + pixelx N@r`+(_t  
68-2EWq  
            'shift source s\A4y "  
            LockOperationUpdates srcnode, True P\2UIAPa\b  
            GetOperation srcnode, 1, op T?V!%AqY:  
            op.val1 = xpos Rt2<F-gY  
            op.val2 = ypos "`&1"*  
            SetOperation srcnode, 1, op T+U,?2nF:  
            LockOperationUpdates srcnode, False @fO[{V  
k@/s-^ry3  
raytrace R8![ $mkU  
            DeleteRays TG@ W:>N(  
            CreateSource srcnode vv5 uU8  
            TraceExisting 'draw  {;| >Qn  
s(MLBV5)w  
            'radiometry C)xM>M_CB  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 WXX)_L$2  
                If IsSurface( k ) Then 7\nR'MOZ  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) o+I'nFtnI  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) Qvl3=[S  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then nb,+!)+  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) akB+4?+s)  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) _@:O&G2nB  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi +JrbC/&  
                    End If \GEf,%U<K  
Z%\*\6L)  
                End If @_4E^KgF  
X4{O/G  
            Next k ;'~GuZ#I  
)CM3v L {  
        Next j ]p5]n*0X  
t0-)\kXcA  
    Next i rI.CCPY~s  
    EnableTextPrinting( True ) >y{oC5S  
)$oboAv#  
    'write out file yhJA{nL=  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname "Q <  
    Open fullfilepath For Output As #1 k2Y *  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny w:+wx/\  
    Print #1, "1e+308" cH>3|B*y  
    Print #1, pixelx & " " & pixely N~t4qlC/  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 '&42E[0P  
Bq4^nDK  
    maxRow = nx - 1 #9FY;~  
    maxCol = ny - 1 7ts`uI<E@7  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) j'M=+  
            row = "" \PJpy^i  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) Zm+QhnY|  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string }{S f*  
        Next colNum                     ' end loop over columns .&2Nm&y$ K  
W&`{3L  
            Print #1, row 1Q>D^yPI[  
|';oIYs|$  
    Next rowNum                         ' end loop over rows -jdhdh  
    Close #1 tX@G`Mr(  
5eJMu=UpR  
    Print "File written: " & fullfilepath ilr'<5 rq  
    Print "All done!!" sm9/sX!  
End Sub 5vo5t0^o  
$-ICTp  
在输出报告中,我们会看到脚本对光源的孔径和功率做了修改,并最终经过31次迭代,将所有的热成像数据以dat的格式放置于: -gK*&n~  
Iq["(!7E5  
@r=v*hu  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 HBp$   
  
.bloaeu-  
TcKt   
打开后,选择二维平面图: vn(ji=  
y13Y,cz~B  
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