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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。 r~t7Z+PXF  
_Fjv.VQ,  
成像示意图
_XtY/7n  
首先我们建立十字元件命名为Target BcWReyO<M  
i=UJ*c  
创建方法: %Z|*!A+wN5  
WBdb[N6\  
面1 : !{LwX Kf  
面型:plane m9S5;kB]  
材料:Air X35hLp8 M  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box 3@J wL{C  
o\#e7Hqbh  
r+crE %-  
辅助数据: vC1 `m  
首先在第一行输入temperature :300K, fQh!1R  
emissivity:0.1; C 0wq  
,\b5M`<c  
ljRR  
面2 : 4{=Em5`HbO  
面型:plane *np|PyLP:  
材料:Air ZhU2z*qN#  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box i|e-N?l  
jw)t"S/E  
1^mO"nX  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, X-)6.[9f  
MtljI6  
YDJc@*D  
辅助数据: u/:@+rTV_  
d!cx%[  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; i&#c+iTH  
r=;k[*;{  
ek<U2C_u#  
Target 元件距离坐标原点-161mm; 6IA~bkc}  
\} 5\^&}_  
d>f5T l\E  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 qdhD6#r  
F/h)azcn  
ESAh(A)8  
探测器参数设定: mb/Y  
rQF%;  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane EW)]75o{QF  
[&$z[/4:8c  
\W4SZR%u  
r BaK$Ut  
:hr%iu  
vhKD_}}aP  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 98l#+4 +  
RAvV[QkT  
光源创建: }0I! n@  
TAP/gN'  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 oPi)#|jcb  
1mf_1spB  
&A>J>b  
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。 1K!7FiqY  
XS>4efCJ  
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。 |e!Sm{#!  
K:y>wyzl  
l`d=sOB^  
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。 jd#{66:  
 u >x2  
创建分析面: g\ 2Y605DM  
]C_6I\Z#=W  
l#Iof)@#  
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。 /IgTmXxxj  
NWFZ:h@v  
`*! .B  
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。 8<xJmcTEwO  
wI)W:mUZZ  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 #+XKfumLk  
2e+DUZBoC  
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。 0&<{o!>k  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, 7:]I@Gc'  
wEk9(|  
h)sc-e  
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。 % 30&6"  
.iw+ #  
绿色字体为说明文字, y2)~ljR  
Hc}(+wQN%  
'#Language "WWB-COM" Xf:-K(%e  
'script for calculating thermal image map =r`>tWs  
'edited rnp 4 november 2005 07n=H~yU  
P'zA=Rd&~>  
'declarations 9n1O@~  
Dim op As T_OPERATION M^H357r%  
Dim trm As T_TRIMVOLUME *T 6<'a  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling nlh%O@,  
Dim temp As Double Bp9 u6R  
Dim emiss As Double H`kfI"u8  
Dim fname As String, fullfilepath As String ="MG>4j3.F  
d^4!=^HN  
'Option Explicit 6*CvRb&  
r"^P>8  
Sub Main &r jMGk"&  
    'USER INPUTS 1--5ok h  
    nx = 31 ZM0vB% M|  
    ny = 31 IpHGit28  
    numRays = 1000 J-b Z`)[Q  
    minWave = 7    'microns sOv:/'  
    maxWave = 11   'microns fAXF_wj  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 x]w%?BlS  
    fname = "teapotimage.dat" [Qr#JJ  
pLNv\M+  
    Print "" {o AJL  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" H&l/o  
uPt({H  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 z" 4$mh  
;=aj)lemCr  
    Print "found detector array at node " & detnode 0jG8Gmh!  
|G } qY5_  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 EQ\/I( =l  
*}Vg]3$4  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode \K55|3~R  
:(E.sT "R  
    GetTrimVolume detnode, trm 1)w^.8f  
    detx = trm.xSemiApe V-IXtQR  
    dety = trm.ySemiApe *i?#hTw  
    area = 4 * detx * dety AKu]c-  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety vjmNS=l  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny H+6+I53  
G*JasHFs  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling PVLLuv  
    pixelx = 2 * detx / nx 90X<Qs  
    pixely = 2 * dety / ny }I`"$2   
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False 0M-=3T  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 Z7J8%ywQ  
'9.L5*wh]  
    'reset the source power xim'TVwvC  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) LR%]4$ /M  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" f0S$p R  
Lk#8G>U  
    'zero out irradiance array ?$J#jhR?  
    For i = 0 To ny - 1 5bBY[qp  
        For j = 0 To nx - 1 sYE|  
            irrad(i,j) = 0.0 0w<vc}{t  
        Next j  h&}z@  
    Next i ]O]6O%.ao  
L.X"wIs^  
    'main loop LYhjI  
    EnableTextPrinting( False ) j2^Vz{  
&!N9.e:-]  
    ypos =  dety + pixely / 2 RA^6c![  
    For i = 0 To ny - 1 2K wr=t  
        xpos = -detx - pixelx / 2 !-B$WAV  
        ypos = ypos - pixely S+2we  
5d|hP4fEc  
        EnableTextPrinting( True ) `8M{13fv  
        Print i l^!raoH]q  
        EnableTextPrinting( False ) I'[gGK4 F  
D6N 32q@  
>W>3w  
        For j = 0 To nx - 1 x<d2/[(}mT  
Z@(m.&ZRx  
            xpos = xpos + pixelx zpgRK4p,I"  
r|av|7R  
            'shift source 'nJ,mZx  
            LockOperationUpdates srcnode, True @}\wec_   
            GetOperation srcnode, 1, op M,w5F5  
            op.val1 = xpos b=+3/-d  
            op.val2 = ypos &+|bAn9AJ  
            SetOperation srcnode, 1, op L+ K,Y:D!W  
            LockOperationUpdates srcnode, False ;r?s7b/>  
40=*Ul U-  
raytrace >v#6SDg  
            DeleteRays lq}m0}9<  
            CreateSource srcnode ;suY  
            TraceExisting 'draw !(A<  
d C>[[_  
            'radiometry /`s{!t#Y  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 ,4mb05w;d  
                If IsSurface( k ) Then Kt3T~k  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) <H,E1kGw9  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) YgV"*~  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then hm, H3pN  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) 0g'MF  S  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) SDu%rr7sQ  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi >zX`qv&>  
                    End If lK Ry4~O  
^UmhSxQ##  
                End If \ORE;pG  
T-F8[dd^/  
            Next k Y>2oU`ly,  
EG!Nsb^,  
        Next j X?7s  
'i:S=E F  
    Next i !ZS5}/ZU  
    EnableTextPrinting( True ) s:xt4<  
Owz>g4l r  
    'write out file Z6fR2A~Q[  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname *RD<*l  
    Open fullfilepath For Output As #1 '$h0l-mQ  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny 4Q(w D  
    Print #1, "1e+308" \2Yo*jE}  
    Print #1, pixelx & " " & pixely RveEA/&&  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 /u~L3Cp(  
g?rK&UTU  
    maxRow = nx - 1 ' -td/w  
    maxCol = ny - 1 t vp kc;  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) Wgm{ ]9Q  
            row = "" 1}q(Pn2  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) Bq~?!~\?.  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string 04c`7[  
        Next colNum                     ' end loop over columns 0zpA<"S  
zB8J|uG  
            Print #1, row Rhzcm`"  
T5eJIc3a"  
    Next rowNum                         ' end loop over rows .2 }5Dc,eR  
    Close #1 x75 3o\u!  
$r1{N h  
    Print "File written: " & fullfilepath xJ^pqb  
    Print "All done!!" TOsHb+Uv  
End Sub YR"IPyj  
W]5sqtF;6  
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: T,uJO<  
vv1W<X0e<  
& &:ZY4`  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 ,-V7~gM%}  
  
Zr|\T7w 3  
oz'^.+uvE  
打开后,选择二维平面图: ^o(C\\>{&  
 z:d+RMA  
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