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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。 sx/g5 ?zh  
.M_;mhRI  
成像示意图
fxc~5~$>  
首先我们建立十字元件命名为Target o2jnmv~  
Y &#<{j':  
创建方法: NoPM!.RU{  
v+\E%H  
面1 : tmm\V7sJ  
面型:plane [%b<%m}L-  
材料:Air r"0nUf*og:  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box V,>#!zUv  
BkIvoW_  
#Q;#A |EZ  
辅助数据: D,X$66T ^  
首先在第一行输入temperature :300K, 8x+K4B"oe  
emissivity:0.1; s_RYYaM  
6z/8n f +u  
Wve ^2lkoK  
面2 : #M_QSD}&  
面型:plane zis-}K<   
材料:Air ,x_g|J _Y  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box bjR&bIA:  
& ??)gMM[  
`pLp+#1 `R  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, {"@Bf<J#  
0ai4%=d-  
wl! 'Bck=  
辅助数据: M>0~Ek%3  
!FO92 P16  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; ;E*ozKpm  
Qi[T!1  
PUa~Apj '  
Target 元件距离坐标原点-161mm; PY`V]|J  
IPJs$PtKok  
(s}9N   
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点  u0i @.  
:pNZQX  
~r!jVK>^  
探测器参数设定: h; {?z  
a8dR.  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane Jq.26I=  
S:DB%V3  
Wqy8ZgSC  
vnIxI a  
$bD!./fl  
>.B+xn =  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 n)pBK>+  
r"rEVx#1=  
光源创建: ph69u #Og  
%S@XY3jZY  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 {5*+  
 dedi6Brl  
m 81\cg  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 +LrW#K;  
t7lRMCN  
我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 sz}Nal$AC  
@89mj{  
&9^c-;Vs  
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"AY7vq@!P  
^GL0|G=(1  
创建分析面: QI!:+8  
1tg   
H#6J7\xcS  
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。 jQf1h|e  
}~\J7R'  
VeCpz[r  
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。 kV-a'"W5  
k ^+h>B-;  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 .k[Ptx>  
$BNn1C8[  
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(*jZ  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, vR:t4EJ`  
M"~B_t,Nw  
SUx\qz)  
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。 g%^Zq"  
;/ p)vR  
绿色字体为说明文字, ujDAs%6MZ  
[D /q%  
'#Language "WWB-COM" LG51e7_gFi  
'script for calculating thermal image map ' Bdvqq  
'edited rnp 4 november 2005 J&h 3,  
8B\,*JGY2  
'declarations $k}+,tHtJO  
Dim op As T_OPERATION `(16_a  
Dim trm As T_TRIMVOLUME GY0<\-  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling 8f#YUK sW=  
Dim temp As Double W*VQ"CW{^]  
Dim emiss As Double 6 0QElJ9D  
Dim fname As String, fullfilepath As String mAXTO7  
e?F r/n  
'Option Explicit Be?mIwc_g  
RU[{!E  
Sub Main q-p4k`]  
    'USER INPUTS XMuZ 'I  
    nx = 31 nj)M$'  
    ny = 31 >>&~;PG[  
    numRays = 1000 {jr>Z"/q  
    minWave = 7    'microns 7!Fu.Ps >  
    maxWave = 11   'microns Qg1LT8  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 mnG\UK,k  
    fname = "teapotimage.dat" `/Z8mFs Y  
hLO nX<%a  
    Print "" [NC^v.[1[  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" TS@EE&Wq  
D*_ F@}=  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 5tQffo8t  
-cJ(iz9!  
    Print "found detector array at node " & detnode vzy/Rq  
Cc9<ABv?  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 c1b@3  
EYMwg_  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode SyTcp?H  
YW>|gE  
    GetTrimVolume detnode, trm m;8_A|$A  
    detx = trm.xSemiApe C\E Z8  
    dety = trm.ySemiApe } %rF}>$A  
    area = 4 * detx * dety lD\lFN(:  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety ])0&el3-  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny @$Z5A g!  
7dN]OUdi  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling 'X{7b <  
    pixelx = 2 * detx / nx D3BX[  
    pixely = 2 * dety / ny :|P"`j  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False hnH:G`[F  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 b- %7@j  
k' pu%nWN  
    'reset the source power "'s`?  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) x7t"@Gz  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" >0B [  
21G] d  
    'zero out irradiance array pLrNYo*d  
    For i = 0 To ny - 1 ?=f\oH$  
        For j = 0 To nx - 1 \-`L}$  
            irrad(i,j) = 0.0 QMHeU>  
        Next j et/mfzV  
    Next i Mx0c # d.  
B8;_h#^q  
    'main loop  Zna }h{  
    EnableTextPrinting( False ) G74<sD  
v]Pw]m5=U  
    ypos =  dety + pixely / 2 K\=bpc"Fy  
    For i = 0 To ny - 1 cb|`)"<HN  
        xpos = -detx - pixelx / 2 >8 VfijK  
        ypos = ypos - pixely Cg8{NNeD  
i8u9~F   
        EnableTextPrinting( True ) 2 R1S>X  
        Print i [Zi\L>PHO  
        EnableTextPrinting( False ) K.*zqQKlI|  
Xgr|~(^  
st'Y j  
        For j = 0 To nx - 1 80l(,0`,  
es&+5  
            xpos = xpos + pixelx >/ HC{.k  
5#q ^lL  
            'shift source [uZU p*.V  
            LockOperationUpdates srcnode, True q>!T*BQ  
            GetOperation srcnode, 1, op P@ 1D  
            op.val1 = xpos f}nGWV%,  
            op.val2 = ypos ]^ZC^z;H  
            SetOperation srcnode, 1, op 9S.R%2xw`  
            LockOperationUpdates srcnode, False uh`~K6&*\w  
1QjrL@$>15  
raytrace (#\3XBG  
            DeleteRays ]wdudvS@6r  
            CreateSource srcnode }# w>>{Q  
            TraceExisting 'draw JI@~FD&  
7A3e-51 >  
            'radiometry =]U[   
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 tJ2l_M^  
                If IsSurface( k ) Then KDg!Y(m{  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) z8vF QO\I"  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) \`|,wLgH  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then I{B8'n{cN  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) "c1vW<;  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) Ya304Pjd  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi T-f+<Cxf  
                    End If |;9OvR> A  
$N:m 9R  
                End If 5wP(/?sRy  
2*%0m^#^6  
            Next k Hagj^8  
[ivJ&'vB  
        Next j h`&mW w  
9FH=Jp  
    Next i }5zH3MPQH  
    EnableTextPrinting( True ) N[dhNK"  
kf&id/|  
    'write out file $?wX*  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname :m@(S6T m  
    Open fullfilepath For Output As #1 dRas9g  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny WoesE:NiR  
    Print #1, "1e+308" 3PI{LU  
    Print #1, pixelx & " " & pixely ^9qncvV  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 YC*S;q  
'X@j  
    maxRow = nx - 1 X B65,l  
    maxCol = ny - 1 B7N?"'$i  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) ~`8`kk8  
            row = "" (p^q3\  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) J=zh+oLCV  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string  _U#ue  
        Next colNum                     ' end loop over columns 8%vk"h:u:  
]*I&104{  
            Print #1, row }w"laZ*  
Il*wVNrZI  
    Next rowNum                         ' end loop over rows [8O`VSV3  
    Close #1  1=W>zC  
k@KX=mG<  
    Print "File written: " & fullfilepath CO 5?UgA  
    Print "All done!!" j Dy  
End Sub .NwHr6/s*  
*8X: fq  
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: }3M\&}=8  
]U'KYrh  
1w1(FpQO.  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 oy/#,R_n%  
  
HQv#\Xi1  
2Hy$SSH  
打开后,选择二维平面图: !3?HpR/nV  
9dSKlB5J  
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