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infotek 2024-11-19 07:54

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。 X8Bd3-B  
Wf+cDpK  

成像示意图
[_BP)e  
首先我们建立十字元件命名为Target Cjn#00  
wON!MhA;  
创建方法: ` 'DmDg  
KjD/o?JUr  
面1 : }7b%HTF=  
面型:plane w'>pY  
材料:Air =Qy<GeY  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box j`{?OYD  
$o+j El>  
~n moz/L  
辅助数据: 2=*H 8'k  
首先在第一行输入temperature :300K, 1KU! tL  
emissivity:0.1; u+9hL4  
tHU2/V:R  
)*$lp'~7N  
面2 : /J]5H  
面型:plane d-oMQGOklb  
材料:Air iDpSj!x/_  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box z<MsKD0Q  
p?02C# p  
/4yo`  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, +Q/R{#O  
&sl0W-;0  
f[]dfLS"W  
辅助数据: ?>VLTp8]  
x'8x   
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1;  {y)=eX9  
]}V<*f  
M`0V~P`^  
Target 元件距离坐标原点-161mm; =7?4eYHC  
?al'F  q  
ko!)s  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 )~X2 &^orW  
?w$kue  
v_yw@  
探测器参数设定: irZ])a  
D ;RiGW4  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane Mc)}\{J  
W<'m:dq  
zOJ%}  
&1Ok`_plO  
Kf3"Wf^q   
=0 #O U  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 Lw1Yvtn  
<]ox;-56  
光源创建: wH*-(*N "  
d z|or9&  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 )705V|v  
IYv`IS"  
j/DzCcp7  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 ;[ZEDF5H  
@@f"%2ZR[  
我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 yWmJ~/*lG  
0S"mVZ*P  
KR} ?H#%  
功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 /'SNw?&  
*VCXihgo  
创建分析面: w?L6!)oiz  
7g^]:3f!   
!aUs>1i  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 gt) I(  
RU|Q ]Ymx  
soxc0OlN  
到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 G/E+L-N#`  
}J}-//[A  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 l$KA)xbI  
A`%k:@  
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。 J0WxR&%a)  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, )$2QZ qX  
Z-%\ <zT  
=IZT(8  
打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 2k~l$p>CN!  
s S+MqBh&I  
绿色字体为说明文字, gT. sj d  
&u."A3(  
'#Language "WWB-COM" h'llK6_)  
'script for calculating thermal image map yZY\MB/  
'edited rnp 4 november 2005 :U|1xgB  
P\tB~SZ*  
'declarations Pm6p v;WK  
Dim op As T_OPERATION NWESP U):w  
Dim trm As T_TRIMVOLUME J3V= 46Yc  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling HQdxL*N%^  
Dim temp As Double I9A~Ye 5O&  
Dim emiss As Double n` _{9R  
Dim fname As String, fullfilepath As String 5Pc;5 o0C  
7~h<$8Y(T  
'Option Explicit Z?q] bSIT  
:LQYo'@yB  
Sub Main  tU5zF.%  
    'USER INPUTS UW={[h{.|@  
    nx = 31 KAJi  
    ny = 31 1ba~SHi  
    numRays = 1000 !qQl@j O  
    minWave = 7    'microns x;.Jw 6g  
    maxWave = 11   'microns d'gfQlDny  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 WDYeOtc  
    fname = "teapotimage.dat" C[AqFo  
! I:%0D  
    Print "" 9<?M8_  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" oH?b}T=9jz  
VT)oLj/A  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 D/gw .XYL  
iq8<ov  
    Print "found detector array at node " & detnode B"w?;EeV.  
wU36sCo  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 < NY^M!  
!*&V- 4  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode ,8uqdk-D  
Lg+Ac5y}`  
    GetTrimVolume detnode, trm 1-uxC^u?|#  
    detx = trm.xSemiApe %wg -=;d4  
    dety = trm.ySemiApe NiEUW.0  
    area = 4 * detx * dety :RTC!spy  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety tY<4%~%X  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny >>)b'c  
NNR`!Pty  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling | j`@eF/"  
    pixelx = 2 * detx / nx uAq~=)F>,  
    pixely = 2 * dety / ny -0 a/$h  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False YlQ=5u^+  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 {4}yKjW%z  
/Iy]DU8  
    'reset the source power IMFDM."s  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) bo>*fNqAIy  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" ek\ xx  
4[r0G+  
    'zero out irradiance array 'F3f+YD  
    For i = 0 To ny - 1 t9`.bx8  
        For j = 0 To nx - 1 dq6m>;`  
            irrad(i,j) = 0.0 $9#H04.x  
        Next j {\"x3;3!6  
    Next i xh,qNnGGi  
6vo;!V6  
    'main loop <z&/L/bl"  
    EnableTextPrinting( False ) t#})Awy^R  
,eW%{[g(  
    ypos =  dety + pixely / 2 #U4F0BdA  
    For i = 0 To ny - 1 r'r%w#=`t  
        xpos = -detx - pixelx / 2 BO ;tCEV?  
        ypos = ypos - pixely rQs)O<jl  
dr}`H,X"3  
        EnableTextPrinting( True ) {hjhL: pg  
        Print i ZohCP  
        EnableTextPrinting( False ) TDKki(o=~  
l`{\"#4  
}5[qo`M  
        For j = 0 To nx - 1 BwGfTua  
#e1>H1eU  
            xpos = xpos + pixelx Wx}8T[A}  
29"'K.r  
            'shift source Oh`69 k  
            LockOperationUpdates srcnode, True \)N9aV  
            GetOperation srcnode, 1, op w~A{(- dx  
            op.val1 = xpos B$ PP&/  
            op.val2 = ypos Dlae;5 D  
            SetOperation srcnode, 1, op X6X $Pve  
            LockOperationUpdates srcnode, False QB uMJm  
Su7?;Oh/yI  
<n];mfh1  
 .-c4wm}  
            'raytrace x%m%_2%Z  
            DeleteRays 9'giU r  
            CreateSource srcnode /QWvW=F2<  
            TraceExisting 'draw KIf dafRL  
1\ ~ "VF*{  
            'radiometry VcO0sa f`  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 - q1?? u  
                If IsSurface( k ) Then |(E FY\  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) R6.hA_ih  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) '&tG?gb&  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then +H-6eP  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) jyUjlYAAv`  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) 3>AMII  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi W)2p@j59A  
                    End If :Zbg9`d*  
)._;~z!  
                End If OmpND{w  
A@[o;H}XP  
            Next k 8,4"uuI  
mb TEp*H  
        Next j %KhI>O<  
v5#j Z$<F  
    Next i %COX7gV  
    EnableTextPrinting( True ) *20jz<  
qZtzO2Mt  
    'write out file x.!V^HQSN  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname {0wIR_dGX  
    Open fullfilepath For Output As #1 Z, Yb&b  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny 4K#>f4(U`g  
    Print #1, "1e+308" 5h=}j  
    Print #1, pixelx & " " & pixely .+3g*Dv{&  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 q]ku5A\y  
+US!YU  
    maxRow = nx - 1 !Y0Vid  
    maxCol = ny - 1 (l~AV9!m:  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) !*d I|k  
            row = "" TOB-aAO  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) x:NY\._  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string r1`x=r   
        Next colNum                     ' end loop over columns SumF  2  
;>EM[u  
            Print #1, row "Y =;.:qe  
2 /\r)$ 2i  
    Next rowNum                         ' end loop over rows o4F2%0gJ  
    Close #1 pHXm>gTd,J  
l|JE#  
    Print "File written: " & fullfilepath VK\X&Y3l  
    Print "All done!!" #Yj1w  
End Sub }_M~2L?i  
y*jp79G  
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= y}y  
8yR.uMI$/  
B[Ku\A6&  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 / |;RV"  
  
b7?uq9  
H7&8\ FNa  
打开后,选择二维平面图: 0y'H~(  
c \J:![x  
`_Zg3_K.dS  

春头 2024-11-19 21:56
这是什么光学软件模拟的呢?
infotek 2024-11-20 09:31
春头:这是什么光学软件模拟的呢? (2024-11-19 21:56)  K-^\" W8  
Gt8M&S-;  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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