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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(pp2rlR  
y0sR6TY)f  

成像示意图
]V^iN=(_5  
首先我们建立十字元件命名为Target ]A~WIF  
A\4D79>x  
创建方法: 1eS&&J5  
4Jp:x"w  
面1 : X{5vXT\/y  
面型:plane eD,.~Y#?=  
材料:Air 01wX`"I  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box cG[l!Z  
.+PI}[g  
2BQ j  
辅助数据: zQcL|  (N  
首先在第一行输入temperature :300K, v- 2:(I V  
emissivity:0.1; d' !]ZWe  
wxKX{Bs  
kVkU)hqR  
面2 : [%q@]\U$s  
面型:plane |:nn>E}ZA/  
材料:Air smlpD3?va  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box "|EM;o  
B,?T%  
x-$&g*<  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, Vc 1\i  
%RTBV9LIXr  
T -.%  
辅助数据: YmL06<Mh  
Oxm>c[R  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; ``,fodA8  
h}[-'>{  
%'b M){  
Target 元件距离坐标原点-161mm; {#ZlM  
joFm]3$;  
V3&RJ k=b  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 PC~Y8,A|.t  
y&6FybIz  
gH$ Mr  
探测器参数设定: <f ZyAa3}  
9Vg?{v!yn  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane ,vr? 2k  
Njxv4cc  
F}F&T  
~5NXd)2+Ks  
BBaQ}{F8>2  
v&9y4\j  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 i`(XLi}k  
w^Sz#_2  
光源创建: Lb!Fcf|h  
B-xGX$<z  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 . k#U]M  
'9laa=H%8  
*QpMF/<?  
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。 r /YMLQ  
y`VyQWW  
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。 Jb0`42  
bn#"?6Z2  
? E1<!~  
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。 -z-C*%~  
J*r*X.  
创建分析面: 6^V=?~a&z  
eX?OYDDC0j  
UvJ}b  
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。 %>yG+Od5Z  
]_Vx{oT7  
VyXKZ%\dQ/  
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。 8hu<E4]L  
@D.}\(  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 S ^"y4- 2  
>W%EmnLK  
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! o'}nA  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, 35A|BD) q  
RM]\+BK  
:{PJI,  
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。 o15-ZzE-  
J28M@cn  
绿色字体为说明文字, QCD .YFM  
#pT"BSz]  
'#Language "WWB-COM" c' ^?/$H|  
'script for calculating thermal image map l>2E (Y|  
'edited rnp 4 november 2005 ({ 8-*  
xmNB29#  
'declarations Lco~,OE  
Dim op As T_OPERATION $I!XSz"/e  
Dim trm As T_TRIMVOLUME ~,d,#)VE2q  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling 5 f@)z"j  
Dim temp As Double HD@$t)mn  
Dim emiss As Double TcyNIx  
Dim fname As String, fullfilepath As String XtXEB<4Z  
H7?Vybg~  
'Option Explicit m.JBOq=  
7yG#Z)VE  
Sub Main 7G:s2432  
    'USER INPUTS "$~':) V"  
    nx = 31 :I"2V  
    ny = 31 ZEXc%-M  
    numRays = 1000 Um }  
    minWave = 7    'microns 9?A)n4b;  
    maxWave = 11   'microns xN>npP   
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 Htay-PB }  
    fname = "teapotimage.dat" gD0eFTN  
'@cANGg7[  
    Print "" n#/_Nz  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" A|CmlAW~^  
&LmJ!^#  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 G[B=>Cy  
&Q9qq~  
    Print "found detector array at node " & detnode QsGiclU  
4qN{n#{+]  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 >L|;|X!m9\  
@:;)~V  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode d4m=0G`  
q?,).x nN  
    GetTrimVolume detnode, trm W$QcDp]#p}  
    detx = trm.xSemiApe O1rvaOlr  
    dety = trm.ySemiApe qBU-~"2t  
    area = 4 * detx * dety Gn22<C/  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety B5gj_^  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny S_iMVHe  
UN7EF/!Zz  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling fr,7rS/w{l  
    pixelx = 2 * detx / nx g-qP;vy@"q  
    pixely = 2 * dety / ny SIe="YG]<  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False lackB2J9 A  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 [N FFB96  
h~A/y!s  
    'reset the source power >@BnV{ d  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) d]`CxI]  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" 9 ^o-EC!_  
H1 2Fw'2  
    'zero out irradiance array !y#"l$"xK  
    For i = 0 To ny - 1 6f;fx}y  
        For j = 0 To nx - 1 |VKK#J/  
            irrad(i,j) = 0.0 oYHj~t  
        Next j  ,t}vz 7  
    Next i hrmut*<|  
qsL) }sC^8  
    'main loop ?8HHA: GP  
    EnableTextPrinting( False ) y@]_+2Vo  
du+y5dw  
    ypos =  dety + pixely / 2 r)qnl9?;`]  
    For i = 0 To ny - 1 J2d.f}-  
        xpos = -detx - pixelx / 2 liEPCWl&  
        ypos = ypos - pixely >PB4L_1  
`id 9j  
        EnableTextPrinting( True ) P<oehw'>  
        Print i #1J &7F1  
        EnableTextPrinting( False ) >82@Q^O  
%el"BSB  
g! cUF+  
        For j = 0 To nx - 1 ()`7L|(`;q  
9s_vL9u  
            xpos = xpos + pixelx <wZQc  
!P ~_Dl2d  
            'shift source V=)_yIS  
            LockOperationUpdates srcnode, True DvME 1]7)  
            GetOperation srcnode, 1, op z25lZI" X`  
            op.val1 = xpos $ oTdfb  
            op.val2 = ypos k $M]3}$U  
            SetOperation srcnode, 1, op )@N2  
            LockOperationUpdates srcnode, False OtSL*'7>  
|lXc0"H[o  
f6|KN+.  
s~X+*@.  
            'raytrace v. %R}Pa  
            DeleteRays FE" y\2}  
            CreateSource srcnode j0Bu-sO$w  
            TraceExisting 'draw "~E[)^ANxD  
S2n39 3  
            'radiometry .id)VF-l  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 )X04K~6lY  
                If IsSurface( k ) Then ~SQ?BoCI[  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) Ny_lrfh)[  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) l6(-I Tb  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then 'iy*^A `Y  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) whonDG4WP  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) .tkT<o-u<J  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi lW<PoT  
                    End If ^Y<|F!0  
-yR.<KnL  
                End If C(S'#cm  
|M8WyW  
            Next k t(GR)&>.2  
'jmTXWq*  
        Next j 3VuW#m#j  
{)DHH:n  
    Next i Wf>zDW^"R  
    EnableTextPrinting( True ) ";BlIovT=R  
p7);uF^O%  
    'write out file c;{Q,"9U  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname RE}?5XHb  
    Open fullfilepath For Output As #1 bB }$'  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny u4.ngjJ  
    Print #1, "1e+308" h\7fp.  
    Print #1, pixelx & " " & pixely YWMGB#=  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 a UxGzMZ  
o]Ol8I  
    maxRow = nx - 1 hOFOO_byzO  
    maxCol = ny - 1 I96C i2)m  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) ?gJOgsHJP  
            row = "" j>]nK~[ka  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) 4VHqBQ4  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string <WjF*x p  
        Next colNum                     ' end loop over columns fR)m%m  
kxp) ;  
            Print #1, row OS4q5;1#  
C|d\3S\(  
    Next rowNum                         ' end loop over rows v.Q(v\KV5  
    Close #1 N-jTc?mT~&  
$"dR SysB  
    Print "File written: " & fullfilepath !l|5z G  
    Print "All done!!" z^_*&  
End Sub 5~Cakd ]>  
jx.[#6e  
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: 8 %%f%y  
uum;q-"  
Rp*R:3 C  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 SfJA(v@E  
  
S;~g3DC d  
(T>nPbv)  
打开后,选择二维平面图: @Ys!DScY,  
XO-Prs  
y;t6sM@  

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)   ] GHt"  
Xg=x7\V  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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