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infotek 2023-04-06 08:38

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。 qra5&Fvb  
tx01*2]pX  
成像示意图
~pj/_@S@x  
首先我们建立十字元件命名为Target f3Cjj]RFv  
/?Fa<{  
创建方法: {Tym#  
=a3qpPkx  
面1 : Xv1mjHZCC  
面型:plane (>gAnebN L  
材料:Air 84$#!=v  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box ,c\3b)ax  
^qD@qJ  
6Jf\}^4@k  
辅助数据: X6lR?6u%|  
首先在第一行输入temperature :300K, FtL{ f=  
emissivity:0.1; %T:7I[f  
^@0-E@ {c  
D/=  AU  
面2 : *K1GX  
面型:plane yhi6RDS  
材料:Air drZ1D s  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box PgYq=|]`  
8!uqR!M<C  
(1my9k5C  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, nQW`X=Ku  
j*aYh^  
!\%0O`b^4  
辅助数据: CH/*MA  
&\0V*5tI  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; C3 m#v[+  
v<qiu>sbz}  
5%E.UjC  
Target 元件距离坐标原点-161mm; #r4S%  
M~1 n#  
iqj ZC80  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 :6Q`! in  
5wws8w  
O]Mz1 ev|  
探测器参数设定: 5c~OG6COx  
8v)PDO~D}A  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane cNd2XQB9=  
oqOXRUy  
8I'Am"bc \  
75pz' Cb  
S2jO  
.RNr^*AQ  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 +I+7@XiZ  
{,|J?>{  
光源创建: +AT!IZrB2i  
8'(|1  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 '5mzlR  
LK^t ](F  
2_4m}T3   
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。 ]eJjffx  
jR^>xp;  
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。 UJ'}p&E  
`euk&]/^.)  
$^2 j#]uX  
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。 MpV6Vbp  
F+`DfI]/m  
创建分析面: 0-^wY8n-=  
?'_Q^O>  
@42!\1YT  
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。 QcQ:hHF  
7b2N'^z}  
J@{yWgLg  
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。 "KY9MBzPD  
GA{Q6]B  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 A|BvRZd  
6' M"-9?G  
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。 U~SOHfZ%(  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, nJTV@m XVq  
$?OuY*ZeY9  
HHbkR2H1  
打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 VxOrrs7Z  
VK+#!!Ha  
绿色字体为说明文字, <mc[-To  
MR90}wXE  
'#Language "WWB-COM" 1u\fLAXn  
'script for calculating thermal image map a$c7d~p$I  
'edited rnp 4 november 2005 i6[,m*q~2x  
:B=p%C  
'declarations T x_n$ &  
Dim op As T_OPERATION Fc;)p88[  
Dim trm As T_TRIMVOLUME t/,k{5lX  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling )T6+}   
Dim temp As Double 'iN8JO>  
Dim emiss As Double wovWEtVBU  
Dim fname As String, fullfilepath As String 0;Y_@UVj  
OC'cP[$ _  
'Option Explicit 9-+6Ed^2  
46'EZ@#s  
Sub Main }6P]32d  
    'USER INPUTS a$I; L  
    nx = 31 %S22[;v{N  
    ny = 31 ?K7m:Dx  
    numRays = 1000 c@{,&,vsj  
    minWave = 7    'microns 35yhe:$nf  
    maxWave = 11   'microns XcA4EBRj  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 ^/HE_keY  
    fname = "teapotimage.dat" O'deQq[  
voaRh@DZ%/  
    Print "" S<Q6b_D  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" l\5}\9yS  
d]h[]Su/?  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 FXFQ@q*}v  
\z8TYx@  
    Print "found detector array at node " & detnode p/WEQ2   
&adKKYN  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 ~ K^Z4  
tkWWR%c"  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode 9VIsLk54^  
+D1;_DU  
    GetTrimVolume detnode, trm VLtb16|  
    detx = trm.xSemiApe Tk/K7h^  
    dety = trm.ySemiApe A 20_a;V  
    area = 4 * detx * dety C,-V>bx g  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety lp?geav  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny NF0} eom  
*D]/V U  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling =#1iio&  
    pixelx = 2 * detx / nx G <m{o  
    pixely = 2 * dety / ny Y&k'4Y%  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False }(J6zo9(x  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2  ~J"*ahl  
yq[C?N &N  
    'reset the source power :4Sj2  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) -BACdX  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" >'Nrvy%&0  
a&ZH  
    'zero out irradiance array ,[+gE\z{{u  
    For i = 0 To ny - 1 ~&k1P:#R  
        For j = 0 To nx - 1 Old5E&  
            irrad(i,j) = 0.0 L<QqQ"`  
        Next j " I`<s<  
    Next i W3 2mAz;  
^`=Z=C$fj  
    'main loop o?^j1\^  
    EnableTextPrinting( False ) "S#0QH%5  
~mK9S^[  
    ypos =  dety + pixely / 2 i/oaKpPN  
    For i = 0 To ny - 1 LUKdu&M  
        xpos = -detx - pixelx / 2 |)pT"`  
        ypos = ypos - pixely w{K_+}fAC  
} RG  
        EnableTextPrinting( True ) v"_hWJ)  
        Print i Y.F:1<FAtf  
        EnableTextPrinting( False ) #)=P/N1  
7Y @ &&  
v.\1-Q?  
        For j = 0 To nx - 1 T -C2V$1  
wvJm)Mj+  
            xpos = xpos + pixelx %S.R@C[3  
 z{``v|K  
            'shift source A#2 Fd7&  
            LockOperationUpdates srcnode, True B4[onYU  
            GetOperation srcnode, 1, op A(Ugam~}  
            op.val1 = xpos 8K6yqc H  
            op.val2 = ypos 0l^-[jK)  
            SetOperation srcnode, 1, op &c ayhL/%  
            LockOperationUpdates srcnode, False WZ@nuK.39T  
}#'O b  
'raytrace e}kEh+4  
            DeleteRays IR(JBB|xNQ  
            CreateSource srcnode `IkWS7|  
            TraceExisting 'draw 5cgDHs  
(tx6U.Oy  
            'radiometry N!/^s":  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 rMfp%DMA  
                If IsSurface( k ) Then 7DKbuUK  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) Skp&W*Ai  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" )  yYp!s  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then z~L(kf4  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) @aY 8VL7C0  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) O|?>rK  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi gI'4g ZH  
                    End If =+'4u  
t_x \&+W  
                End If ,>`wz^z  
`kVy1WiY  
            Next k _CciU.1k&,  
_rY,=h{+  
        Next j M7fw/i  
M{3He)&  
    Next i "S_t%m&R  
    EnableTextPrinting( True ) ;6U=fBp7<  
+/-#yfn!TR  
    'write out file ,N?~je.  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname NK~j>>^;v  
    Open fullfilepath For Output As #1 D7olu29  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny iaLsIy#h  
    Print #1, "1e+308" y5RcJM  
    Print #1, pixelx & " " & pixely b Zn:q[7  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 1ePZs$  
b{b2L.  
    maxRow = nx - 1 M`9qo8zCi  
    maxCol = ny - 1 k/u6Cw0/  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) KArR.o }  
            row = "" gieTkZ  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) [ C,<Q  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string C~yfuPr\B  
        Next colNum                     ' end loop over columns XWf8ZZj  
YRfs8I^rg  
            Print #1, row Gvb>M=9  
ic%<39  
    Next rowNum                         ' end loop over rows *[wy- fu  
    Close #1 \=kH7 !  
w9SPkPkYE  
    Print "File written: " & fullfilepath .a8N 5{`  
    Print "All done!!" <_dyUiT$J  
End Sub 4askQV &hj  
\A6MVMF8  
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: 5IOOVYl  
SsIy;l  
J{ P<^<m_  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 >8"oO[U5>  
  
w-C ~ Ik  
j\B]>PP5  
打开后,选择二维平面图: mS p -  
Kyt.[" p  
谭健 2023-04-07 08:20
感谢分享 AjKP -[  
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