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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。 8=$XhC  
poAJl;T  

成像示意图
HN7tIz@Frc  
首先我们建立十字元件命名为Target 3: GwX4yW  
2OUx@Vj  
创建方法: %.d.h;^T  
/Pe xtj<  
面1 : z6)N![ X  
面型:plane )P7ep  
材料:Air rG?5z"  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box QcrhgR  
xS UpVK  
'o)Y!VYnJF  
辅助数据:  el2Wk@*  
首先在第一行输入temperature :300K, LilK6K  
emissivity:0.1; 5Xr})%L  
w=]A;GgA  
`^Ll@Cx"  
面2 : FaCW +9B  
面型:plane - BWf.  
材料:Air a+HK fK  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box FdE?uw  
2FZ T  
cO]w*Hti  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, Je|:\Qk  
kcUn GiP  
3ibQbk  
辅助数据: E G+/2o+W  
+@]k[9  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; OCu_v%G 0  
M @KQOAzt  
eyh}O  
Target 元件距离坐标原点-161mm; &Z>??|f  
2OpA1$n6  
o@N[O^Q V  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 DTH}=r-  
a& 0g0n6  
Sed 8Q-m  
探测器参数设定: AmC9qk8Q  
c/ImK`:)4a  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane ~ S<aIk0l  
A{4,ih"5  
:[+8(~| za  
-BP10-V  
Y2tVq})!  
]&H"EHC<$  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 Z$INmo6  
w0;4O)H$O  
光源创建: Io*H}$Gf  
*lA+ -gkK*  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 E`.hM}h  
r+m.! +  
OvQzMXU^I  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 Uhr2"Nuuy  
[K,P)V>K  
我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 @5wc 3y  
FRR05%K  
iS)-25M'  
功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 qE2VUEv5Y  
ZHjL8Iq  
创建分析面: V-7l+C5  
g_{N^wS  
~tWh6-:|{J  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 Z[w}PN,xV  
)V~=B]  
9#7W+9  
到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 .]h/M,xg  
,vmn{gz  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 WPsfl8@D  
vGlVr.)  
FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 [/q Bvuun  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, E,tdn#_|  
sgi5dQ  
'u x!:b"  
打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 5PZ!ZO&  
mST8+R@S  
绿色字体为说明文字,  s&pnB  
x5MS#c!7  
'#Language "WWB-COM" y>w;'QR&a  
'script for calculating thermal image map O!nS3%De  
'edited rnp 4 november 2005 xE;O =mI  
?ckV 2  
'declarations ;AJQ2  
Dim op As T_OPERATION z]rr Q=dAA  
Dim trm As T_TRIMVOLUME =K0%bI  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling :0B 7lDw  
Dim temp As Double 4@{?4k-cq  
Dim emiss As Double hsY?og_H  
Dim fname As String, fullfilepath As String X uE: dL?  
nl 'MWP  
'Option Explicit OS; T;  
xE@/8h  
Sub Main [5~mP`He  
    'USER INPUTS 6Ot~Q  
    nx = 31 ;$&\ :-6A#  
    ny = 31 -GFZFi  
    numRays = 1000 siI%6Gn;  
    minWave = 7    'microns In_"iEo,  
    maxWave = 11   'microns 3%?tUt  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 F^bY]\-5  
    fname = "teapotimage.dat" % Q6 za'25  
B2j1G JEO  
    Print "" \Aro Sy9  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" bD,X.  
u*Xp%vNe  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 2H4vK]]Nl  
Bz_'>6w  
    Print "found detector array at node " & detnode t}_ #N'`  
="YGR:  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 0)Ephsw  
 iiQn/%  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode :1UMA@HP  
~>(~2083*;  
    GetTrimVolume detnode, trm ISNL='%  
    detx = trm.xSemiApe b v_ UroTr  
    dety = trm.ySemiApe ^C'0Y.H S  
    area = 4 * detx * dety ujxr/8mjV  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety A811VL^  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny op9dYjG7  
K2 M=)B  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling ~i;{+j6Ho!  
    pixelx = 2 * detx / nx uRko[W(  
    pixely = 2 * dety / ny &;-zy%#l  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False dW4jkjap  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 a,vS{434J  
+v;z^+  
    'reset the source power Ll|_Wd.K,  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) >E+g.5 ,:W  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" JnsJ]_<  
CfU|]<  
    'zero out irradiance array =lJ ?yuc  
    For i = 0 To ny - 1 ;Z{D@g+  
        For j = 0 To nx - 1 9 5mf  
            irrad(i,j) = 0.0 DSz[,AaR]  
        Next j WSHPh hM  
    Next i GVXdyi  
kh0cJE\_^  
    'main loop EB*sd S  
    EnableTextPrinting( False ) z/{X{+Z  
D|9+:Y  
    ypos =  dety + pixely / 2 v~Q'm1!O4\  
    For i = 0 To ny - 1 uAPVR  
        xpos = -detx - pixelx / 2 N;|^C{uz  
        ypos = ypos - pixely vt#;j;liG  
B}d&tH2^s  
        EnableTextPrinting( True ) |[>@Kk4  
        Print i ,_3hbT8Q  
        EnableTextPrinting( False ) z l r !   
*XTd9E^tXq  
0y9 b0G  
        For j = 0 To nx - 1 p +i 1sY  
xN-,gT'!  
            xpos = xpos + pixelx 5^Qa8yA>7  
yc](  
            'shift source qG6s.TcG  
            LockOperationUpdates srcnode, True zi-_l  
            GetOperation srcnode, 1, op =hKAwk/^  
            op.val1 = xpos Z0Z6a Zeb  
            op.val2 = ypos @yuiNj .T  
            SetOperation srcnode, 1, op y>a?<*Y+e  
            LockOperationUpdates srcnode, False +& r!%j7  
n"EKVw7Y  
$6"(t=%{  
\~5|~|9<  
            'raytrace jfuHZ^YA  
            DeleteRays aas.-N T  
            CreateSource srcnode xR1G  
            TraceExisting 'draw A;TP~xq\  
A0DGDr PD  
            'radiometry LCHMh6  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 j<<d A[X  
                If IsSurface( k ) Then ;/K2h_=3z  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) cszvt2BIg  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) 5}#wp4U  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then @RoZd?  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) /5ZX6YkeH  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) n"(!v7YNp  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi [*',pG  
                    End If Wgwd?@uK  
z]G|)16  
                End If Jxe+LG  
W$c@C02<  
            Next k x}] 56f  
W7>2&$  
        Next j 9@ tp#  
^po@U"  
    Next i OR <+y~Rv  
    EnableTextPrinting( True ) 4yl{:!la  
ffrIi',@  
    'write out file XIW0Z C   
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname x;/LOa{LR  
    Open fullfilepath For Output As #1 UnhVppnex  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny 1 R5 pf  
    Print #1, "1e+308" &R94xh%@(  
    Print #1, pixelx & " " & pixely 9njl,Q:  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 Mbi]EZ  
7zM:z,  
    maxRow = nx - 1 ks4`h>i  
    maxCol = ny - 1 <)VgGjZ-H  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) 6}4})B2  
            row = "" CXlbtpK2k  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) d#ir=+o{h  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string g68p9#G  
        Next colNum                     ' end loop over columns (`tRJWbdz  
OK [J h  
            Print #1, row #oUNF0L@6  
2{OR#v~  
    Next rowNum                         ' end loop over rows m#7(<#  
    Close #1 l:85 _E  
F/>_PH57  
    Print "File written: " & fullfilepath COrk (V  
    Print "All done!!" FwCb$yE#M  
End Sub [,zq  
lPTx] =G  
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: ~ Z\:Nx  
)g0fN+Mb  
}r,\0Wm  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 %Sr+D{B  
  
]R__$fl`8  
>[}oH2oi  
打开后,选择二维平面图: rd%%NnT"  
+a1x;  
\/a6h   

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)  L * n K> +  
eim+oms  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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