首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> 讯技光电&黉论教育 -> 十字元件热成像分析 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

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。 hu} vYA7ZH  
Z3YKG{g  
成像示意图
||*F. p  
首先我们建立十字元件命名为Target 2A@oa9  
[;7zg@Sa  
创建方法: A?lR[`'u\  
[ dVBsi  
面1 : AaxQBTB  
面型:plane 0,)2\`99#k  
材料:Air A D<>)(  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box {]8|\CcY?  
0SWqC@AR%  
-C(Yl=  
辅助数据: %AtT(G(n  
首先在第一行输入temperature :300K, 6;:D!},'c  
emissivity:0.1; I}o} # OJ  
; U7P{e05  
P (7Q8i'  
面2 : H"^9g3 U  
面型:plane 'h0>]A 2|X  
材料:Air %z1^  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box T(Q ~b  
`pCy:J?d>l  
[jlum>K  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, J ;z`bk^  
|>xuH#Q  
S'qT+pP  
辅助数据: _V1:'T8  
>itabG-&  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; rjWtioZEa  
'R'hRMD9o  
1hCU"|VH:  
Target 元件距离坐标原点-161mm; /;Hqv`X7  
ogQfzk  
:x[()J~N  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 c%hXj#;  
+%,oq ]<[,  
^78N25RU(  
探测器参数设定: { V(~  
o$;&q *  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane g9JZ#BgZ  
9M7P|Q  
PDw+Q  
C{^I}p  
CP; <B1  
b/m.VL  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 QgYt(/S  
bcy  
光源创建: %5zIh[!1$  
sCY  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 }T\.;$f  
gt.F[q3  
v9r.w-  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 Y7g%nz[[  
DjN1EP\Xx  
我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 p.8  
!LpjTMYs  
y0T#Qq  
功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 Ad-5Zn c5  
Dzu//_u  
创建分析面: s:xJ }Ll  
w0j'>4  
\MmOI<Hd-  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 zb4@U=?w}  
`W+-0F@Y?@  
:NWIUN  
到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 Wp:vz']V  
x`C"Z7t  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 AhA&=l i;  
*My9r.F5o  
FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 `@1e{ ?$  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, DBaZcO(U  
u ynudO  
F7b% x7b  
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。 >jmHe^rH  
XY? Cl  
绿色字体为说明文字, }0anssC  
<>f;g "qS  
'#Language "WWB-COM" Xr8fmJtg'  
'script for calculating thermal image map t,/8U  
'edited rnp 4 november 2005 s1::\&`za  
Pvt!G  
'declarations (X\]!'A  
Dim op As T_OPERATION y5aPs z  
Dim trm As T_TRIMVOLUME 7R79[:uwJ  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling O9?.J,,mVh  
Dim temp As Double zvq}7,  
Dim emiss As Double Vi^vG`L9  
Dim fname As String, fullfilepath As String =Gzs+6A8  
Pn9;&`t  
'Option Explicit D~i5E9s5  
8`)* ?Q9~  
Sub Main j8 2w 3  
    'USER INPUTS }s'=w]m  
    nx = 31 C<T6l'S{?  
    ny = 31 iQ2}*:Jc$  
    numRays = 1000 p&<n_b  
    minWave = 7    'microns (91ts$jH  
    maxWave = 11   'microns Y7q Q` |  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 }|;j2'(R  
    fname = "teapotimage.dat" d&|5Rk ~  
F[jqJzCz  
    Print "" `\"<%CCe  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" K$}K2w  
/!t:MK;  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 [ypE[   
ZWS:-]P.  
    Print "found detector array at node " & detnode wVI_SQ<8V  
w<h8`K`3  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 h/:LC 7  
l4taD!WD/  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode tg 'gR  
-!5l4  
    GetTrimVolume detnode, trm r|uR!=*|?  
    detx = trm.xSemiApe [9 :9<#?o^  
    dety = trm.ySemiApe "O$WfpKX  
    area = 4 * detx * dety ^pew'p HQ  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety ,/V~T<FI  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny Uea2WJpX  
[X]hb7-&  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling c'VCCXe  
    pixelx = 2 * detx / nx ft@#[Bkx  
    pixely = 2 * dety / ny kxyOe[7 S  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False 1uKIO{d @  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 5$> buYF  
Dt7z<1-)l  
    'reset the source power Tyaqa0  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) %qeNC\6N  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" {0fQE@5@  
>b0 Bvx-  
    'zero out irradiance array 0i8\Lu6  
    For i = 0 To ny - 1 7 u Q +]d  
        For j = 0 To nx - 1 jg%mWiKwK7  
            irrad(i,j) = 0.0 <Tbl |9  
        Next j VE/m|3%t  
    Next i |cuKC \  
3rN}iSF^  
    'main loop \Jc}Hzug  
    EnableTextPrinting( False ) * &#M`,#  
~X<$ l+5  
    ypos =  dety + pixely / 2 wfu`(4  
    For i = 0 To ny - 1 dikX_ Q>D  
        xpos = -detx - pixelx / 2 KX!/n`2u  
        ypos = ypos - pixely !~7lY]_U  
g co;8e_  
        EnableTextPrinting( True ) -R];tpddR5  
        Print i 0%HAa|L,,  
        EnableTextPrinting( False ) 6kR3[]:16v  
*Ev8f11i&  
fo>_*6i74  
        For j = 0 To nx - 1 %Rr_fSoV  
%Y#W#G  
            xpos = xpos + pixelx 1_9Ka V  
9X#]Lg?b  
            'shift source &io+*  
            LockOperationUpdates srcnode, True }9z$72;Qdq  
            GetOperation srcnode, 1, op 7rGp^  
            op.val1 = xpos yF |28KJ  
            op.val2 = ypos I'n}6D.M  
            SetOperation srcnode, 1, op MX!N?k#KhP  
            LockOperationUpdates srcnode, False n >E1\($  
} 21!b :a  
'raytrace c;yp}k]\  
            DeleteRays pxyFM@Z](  
            CreateSource srcnode S @!z'$&  
            TraceExisting 'draw UIIsgNca  
, :KJ({wM  
            'radiometry <+%y  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 #!yX2lR  
                If IsSurface( k ) Then e!C,<W&B\  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) R Eo{E  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) hQ L@q7tUr  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then @l_rB~  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) Y|/,*,u+  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) j#p3<V S4  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi s{Y-Vdx  
                    End If :Us+u-~  
Pum&\.l  
                End If Ts=TaRwWf  
hHOx ]  
            Next k 4Uwcc):f  
zY4y]k8D*  
        Next j &wkb r2P  
!{g>g%2!  
    Next i W ,]Ua]  
    EnableTextPrinting( True ) (v}l#M7w  
&t6SI'  
    'write out file ,K&L/*  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname v.,D,6qZ  
    Open fullfilepath For Output As #1 ~Hx>yn94e  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny c,G[Rk  
    Print #1, "1e+308" Z)u_2e  
    Print #1, pixelx & " " & pixely ^8?px&B y:  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 o> 1+m  
=C)2DWJ1  
    maxRow = nx - 1 +J42pSxzoo  
    maxCol = ny - 1 JRtDjZ4>  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) f{(D+7e}  
            row = "" THCvcU?X  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) f/,8sGkX;  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string y;.5AvfD  
        Next colNum                     ' end loop over columns uF D  
hb)83mH}  
            Print #1, row rZ RTQ  
#%z@yg  
    Next rowNum                         ' end loop over rows 5'wFZ=>vMt  
    Close #1 zmFKd5  
,C'mE''x  
    Print "File written: " & fullfilepath j4#S/:Q<7  
    Print "All done!!" ySlGqR1H  
End Sub PnI_W84z  
>T\^dHtz  
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: h4~VzCR4x\  
@.QuIm8,  
k/Ao?R=@gI  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 J b7^'P  
  
oPF n`8dQ  
,!^;<UR:  
打开后,选择二维平面图: S'IQbHz*  
7;sF0oB5e  
谭健 2023-04-07 08:20
感谢分享 TSRl@QVy  
查看本帖完整版本: [-- 十字元件热成像分析 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计