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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。 P-ZvW<M  
$Zyuhji^  
成像示意图
6kp)'wz`  
首先我们建立十字元件命名为Target aiX&`   
Kq")|9=d  
创建方法: CfW#Wk:8J  
BaIpX<$T  
面1 : =k<b* 8  
面型:plane s7yKx g+`{  
材料:Air =b$g_+  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box :i>LESJq  
0Lj;t/mG  
Z]Xa:[  
辅助数据: ?x ",VA  
首先在第一行输入temperature :300K, }BS EK<W  
emissivity:0.1; e- `9-U%6  
UZt3Ua&J  
8#$HKWUK  
面2 : H 2I  
面型:plane mIf)=RW  
材料:Air H9jlp.F  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box H$ nzyooh  
pRjEuOc  
!Dc?9W!b  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, j6^.Q/{^  
ds(X[7XGW  
I*U7YqDC9  
辅助数据: 4;~xRg;u&*  
NblPVxS  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; NUiv"tAY  
2A  
G?F!Z"S  
Target 元件距离坐标原点-161mm; axnVAh|}S  
T#rUbi>""  
R|Bi%q|4P  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 >1Iw!SO+  
#pRbRT9  
MA tF,  
探测器参数设定: kxe{HxM$Z  
9Q(Lnu  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane _Rj bm'kC  
SKf;Fe  
S~ckIN]  
-"yma_  
-"Kjn`8  
nUq@`G  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 g[b;1$  
6G4~-_  
光源创建: D {E,XOi  
q\P{h ij  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 D'g@B.fXd  
&Kc45  
BpFX e7  
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。 D@w&[IF  
 w D  
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。 2bXCFv7}  
]S(nA!]  
N["M "s(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。 A\/DAVnI  
"OP$n-*@%  
创建分析面: fCb&$oRr!  
1N]-WCxQ  
1(aib^!B  
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。 ,!AYeVq  
6a]Qg99\  
qCk`398W  
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@.ruG$  
$\oe}`#o  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 iF##3H$c  
z5^Se!`5  
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。 v>hc\H1P  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, 4[r:DM|8  
vKbGG   
4}Os>M{k  
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。 A9HgABhax  
3gCP?%R  
绿色字体为说明文字, U&+lw=  
1- GtZ2  
'#Language "WWB-COM" D#ED?Lqf  
'script for calculating thermal image map j}%C;;MPH  
'edited rnp 4 november 2005 tp V61L   
W}^>lM\8  
'declarations ~:="o/wo  
Dim op As T_OPERATION pR:cnkVF  
Dim trm As T_TRIMVOLUME *q1sM#;5  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling zW95qxXg  
Dim temp As Double >y@3`u]  
Dim emiss As Double nzi)4"3O  
Dim fname As String, fullfilepath As String AIQ]lQ(  
/h!iLun7I  
'Option Explicit "Bn]-o|r  
rYyEs I#qo  
Sub Main !E/%Hv1  
    'USER INPUTS ]\=M$:,RZ  
    nx = 31 W<H^V"^  
    ny = 31 rYA4(rYq  
    numRays = 1000 sgeME^v  
    minWave = 7    'microns SI l<\  
    maxWave = 11   'microns :e4[isI  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 }'TZ)=t{J  
    fname = "teapotimage.dat" ~o/e0  
s9YP =)I  
    Print ""  0c:j wtf  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" q1M16qv5  
X@7e 7  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 j0K}nS\ P  
 gY@$g  
    Print "found detector array at node " & detnode 8:UV;5@  
!7kca#,X  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 cM+s)4TPL  
ki_Py5  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode (AgM7H0  
e0u* \b  
    GetTrimVolume detnode, trm Y'i_EX|  
    detx = trm.xSemiApe %xI,A'#  
    dety = trm.ySemiApe g~=#8nJ  
    area = 4 * detx * dety & AlX).  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety @k2nID^>  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny -Z%B9ql'  
:~]ha  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling >&N8Du*[  
    pixelx = 2 * detx / nx 2f@gR9T  
    pixely = 2 * dety / ny )0Lv-Gs  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False A ptzBs/  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 Mi"dFx^Md  
{p(.ck ze+  
    'reset the source power iY1JU -S  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) H23-%+*J  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" Vg4N7i  
{e8.E<f-  
    'zero out irradiance array 8CKI9  
    For i = 0 To ny - 1 w;Na9tR  
        For j = 0 To nx - 1 B?J #NFUb  
            irrad(i,j) = 0.0 x5}Ru0Z  
        Next j u=h/l!lR  
    Next i hpJi,4r.d  
QR($KW(  
    'main loop  OL|UOG  
    EnableTextPrinting( False )  qTL]  
@{!c [{x,T  
    ypos =  dety + pixely / 2 }-R|f_2Hp  
    For i = 0 To ny - 1 H-o>| C  
        xpos = -detx - pixelx / 2 Yl#r9TM  
        ypos = ypos - pixely Y_49UtJIg  
@t6B\ ?4'T  
        EnableTextPrinting( True ) (1(dL_?  
        Print i bytAdS$3  
        EnableTextPrinting( False ) H`;q@  
kMz^37IFMG  
QvH=<$  
        For j = 0 To nx - 1 fWywegh  
bm_'giQ:  
            xpos = xpos + pixelx 4b B)t#  
SablF2doa  
            'shift source EI*B(  
            LockOperationUpdates srcnode, True _fu?,  
            GetOperation srcnode, 1, op ?HBNd&gZ1G  
            op.val1 = xpos /}\EMP  
            op.val2 = ypos lXS.,#lp  
            SetOperation srcnode, 1, op *94<rlh{"  
            LockOperationUpdates srcnode, False W"_")V=QBz  
OFTyN^([@  
raytrace c1?_L(  
            DeleteRays 2WRa@;Tj  
            CreateSource srcnode `r:n[N=Y&  
            TraceExisting 'draw /L8Q[`;.  
l* =\0  
            'radiometry 8(e uWS  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 WCc,RI0   
                If IsSurface( k ) Then Uv~r]P)  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) 5 #)5Z8`X  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) %o4ZD7@ '  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then +wU9d8W  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) ao]Dm#HiO  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) 9H9 P'lx9  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi WKib$(%f6  
                    End If @-9I<)Z/2  
0L_ JP9e  
                End If "/e:V-W   
6\7b E$K  
            Next k v"VpE`z1#  
~.?,*q7  
        Next j yF-EHNNf  
IvFxI#.ju  
    Next i d7.}=E.L  
    EnableTextPrinting( True ) (*>%^C?  
 $^F L*w  
    'write out file FA}dKE=c Q  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname zrqQcnx9(m  
    Open fullfilepath For Output As #1 C:+-T+m[  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny ' XJ>;",[  
    Print #1, "1e+308" Y[l*>}:w  
    Print #1, pixelx & " " & pixely ztcV[{[g  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 uOzol~TU)  
50#iC@1  
    maxRow = nx - 1 $9!2c/  
    maxCol = ny - 1 .v?x>iV  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) +{(f@,&~{  
            row = "" >?/Pl"{b  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) uURm6mVt9:  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string o gec6u}  
        Next colNum                     ' end loop over columns F7!g+LPc<  
$l05VZ  
            Print #1, row TYv'#{  
x3j)'`=15  
    Next rowNum                         ' end loop over rows wldv^n hM  
    Close #1 y:t@X~  
6'YT3=  
    Print "File written: " & fullfilepath km@V|"ac _  
    Print "All done!!" d??;r:  
End Sub #NU@7Q[4  
c2Q KI~\x  
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: a_jw4"Sb  
a8D7n Ea  
s!WGs_1@  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 )ry7a .39b  
  
S$~T8_m^U  
BC:d@  
打开后,选择二维平面图: tB S+?N  
8DAHaS;  
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