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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。 LV9R ]  
A/9<} m  
成像示意图
k2lo GvBJ  
首先我们建立十字元件命名为Target hc$m1lLn  
ox<6qW  
创建方法: k"7ZA>5jk  
;*K;)C  
面1 : 8MW-JZ  
面型:plane {88|J'*L  
材料:Air BbFLT@W4  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box RpU i'  
C3.]dsv:  
l %zbx"%x  
辅助数据: > mCH!ey  
首先在第一行输入temperature :300K, })8D3kzX)  
emissivity:0.1; o S{hv:)>  
%qJgtu"8  
|j/Y#.k;{0  
面2 :  0zr%8Q(Q  
面型:plane nT 4Ryld  
材料:Air M-;Mw Lx  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box AEf[:]i]  
e6J>qwD?  
Tw%1m  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, vx6lud0k}  
t~}c"|<t  
DdISJWc'`5  
辅助数据: Ymnh%wS  
+p _?ekV\  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; 82)=#ye_P  
(VkO[5j  
4uE )*1  
Target 元件距离坐标原点-161mm; _ZJQE>]nWu  
~c+=$SL-=  
2_bEo  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 uDcs2^2l  
D@5h$ m5  
IEM{?  
探测器参数设定: 1H%p|'FKA  
S+Ia2O)BA  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane Z9h4 pd  
u"T9w]Z\  
?&qQOM~b-\  
fhdqes])  
>'m&/&h  
'b[O-6v  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 J pj[.Sq  
M a{@b$>  
光源创建: jL)Y'  
ut]&3f''  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 }U9dzU14  
f `b6E J  
fMHw=wJQ  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 oFt_ yU-  
`6YN/"unfp  
我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 18kWnF]n=  
rHybP6C<  
&eO.h%@  
功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 a3:45[SO4e  
4QPHT#eqX  
创建分析面: HsRoiqo  
Cnc=GTR i  
[EVyCIcY,h  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 {w ,^Z[<  
.R4,fCN  
S<*1b 6%D  
到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 uHZjpMoM  
"NEKz  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 /r&4< @  
X=Y(,ZR(&  
FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 ;Hp78!#,  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, wT3D9N.  
 *ni0.  
9qzHy}A  
打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 GsD?Z%t~%  
8MU7|9 Q  
绿色字体为说明文字, 6/'X$}X  
7bVKH[  
'#Language "WWB-COM" 1} _<qk9  
'script for calculating thermal image map ;_ 1Rk&o!  
'edited rnp 4 november 2005 }lq$Fi/  
\|4F?Y  
'declarations ignOF  
Dim op As T_OPERATION tp ky  
Dim trm As T_TRIMVOLUME RN&8dsreZp  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling +,i_G?eX  
Dim temp As Double ,WoB)V.{(  
Dim emiss As Double gId :IR  
Dim fname As String, fullfilepath As String ,>kXn1 ,  
c*(=Glzn  
'Option Explicit D51O/.:U2  
od!s5f!  
Sub Main `sv]/8RN  
    'USER INPUTS R$it`0D4o  
    nx = 31 or)fx/%h  
    ny = 31 dry%aT  
    numRays = 1000 R&'Mze fb  
    minWave = 7    'microns FELW?Q?k  
    maxWave = 11   'microns =*UVe%N4  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 r $LU$F  
    fname = "teapotimage.dat" d(5j#?  
,z((?h,nm  
    Print "" 2@&"*1(Xu  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" 7 lq$PsC  
!l9 #a{#6l  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 )Dcee@/7S  
xKT;1(Mk  
    Print "found detector array at node " & detnode O=u.J8S2  
)%: W;H  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 Z ]OX6G  
u)D!RhV&  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode  |>Pv2  
Z#GR)jb+  
    GetTrimVolume detnode, trm n*~#]%4  
    detx = trm.xSemiApe ?.Ml P,/K  
    dety = trm.ySemiApe  Kc3/*eu;  
    area = 4 * detx * dety LsK fCB}  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety a=[|"J<M  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny nxuR^6 Ai  
E/d\ebX|  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling I(9+F  
    pixelx = 2 * detx / nx "?J f#  
    pixely = 2 * dety / ny "(a}}q 9-  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False PJh97%7  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 JgldC[|7  
?CpM.{{s  
    'reset the source power ]/mRMm9"3h  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) Sh<A936/E  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" 6U] "i  
z+?48 }  
    'zero out irradiance array L\t!)X-4  
    For i = 0 To ny - 1 A&Q!W)=  
        For j = 0 To nx - 1 S.owVMQ  
            irrad(i,j) = 0.0 ?bG82@-  
        Next j ZgzYXh2  
    Next i ^;EwZwH[  
.R@euIva  
    'main loop YgkQF0+  
    EnableTextPrinting( False ) G;AV~1i:~  
(=s%>lW|  
    ypos =  dety + pixely / 2 `u8=~]rblj  
    For i = 0 To ny - 1 w< |Lx#L}  
        xpos = -detx - pixelx / 2 7$:Jea  
        ypos = ypos - pixely rT{ 2  
K$ |!IXs  
        EnableTextPrinting( True ) & y7~  
        Print i .zdmUS :  
        EnableTextPrinting( False ) H4e2#]*i7  
Nbm$ta  
i]zTY\gw8M  
        For j = 0 To nx - 1 [\"<=lb`  
\H/}| ^+@  
            xpos = xpos + pixelx PW-sF  
I#CS;Yh95  
            'shift source Lor__ K  
            LockOperationUpdates srcnode, True /oU$TaB>(  
            GetOperation srcnode, 1, op A) TO<dl  
            op.val1 = xpos )B Xl|V,  
            op.val2 = ypos h56s~(?O  
            SetOperation srcnode, 1, op @<p9 O0  
            LockOperationUpdates srcnode, False '\LU 8VC  
Ua>.k|>0  
'raytrace 1++Fs  
            DeleteRays S!~p/bB[+I  
            CreateSource srcnode z%/<|`  7  
            TraceExisting 'draw +L}R|ihkI  
A:,V)  
            'radiometry j!?bE3r~  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 .J9\Fr@  
                If IsSurface( k ) Then 2}#VB;B  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) ~ZRtNL9   
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) Qkg([q4  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then 7, :l\t  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) uulzJbV,K  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) L(kW]  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi Z4PAdT  
                    End If %lN4"jtx  
@S  Quc  
                End If ~RnBs`&!  
{=kW?  
            Next k 3+:uV  
=&;}#A%m  
        Next j ny+_&l^R~(  
]"\XTL0  
    Next i >4AwjS }H  
    EnableTextPrinting( True ) Yk#$-"c/a  
G)y'exk  
    'write out file aW$))J)0  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname LfG$?<}hR  
    Open fullfilepath For Output As #1 _jrkR n1"  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny 5lakP?  
    Print #1, "1e+308" '5SO3/{b  
    Print #1, pixelx & " " & pixely %{";RfSVX%  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 0XrOOYmx  
=zKbvwe%X  
    maxRow = nx - 1 ZUeA&&{  
    maxCol = ny - 1 >U') ICD~  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X)   [IW6F  
            row = "" *Ja,3Qq  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) <=!|U0YV  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string ? 1b*9G%i  
        Next colNum                     ' end loop over columns \b|Q`)TK  
-*&C "%e  
            Print #1, row ` oXL  
3 p9LVa  
    Next rowNum                         ' end loop over rows 2/FH9T;e".  
    Close #1 7)v`l1  
%p.hwgvnp  
    Print "File written: " & fullfilepath vke]VXU9z  
    Print "All done!!" u:O6MO9^  
End Sub >CPoeIHK  
( 0Z3Ksfj1  
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: `_H^k !^  
'O]Ja-  
Kkz2N  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 8\ WOss)al  
  
I~I$/j]e`  
W/| C  
打开后,选择二维平面图: DM@&=c  
z6J fu:_N!  
谭健 2023-04-07 08:20
感谢分享 $5m_)]w4a  
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