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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。 7*PBJt\  
84WD R?  

成像示意图
$rXCNew(  
首先我们建立十字元件命名为Target Es+I]o0K  
s>/Xb2\  
创建方法: b1?^9c#0d  
)YAa7\Od  
面1 : q=W.82.U  
面型:plane AAQ!8!  
材料:Air S' $;  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box }!_z\'u  
}*(_JR4G  
\1Y|$:T/  
辅助数据: 2OJlE) .  
首先在第一行输入temperature :300K, |J!mM<*K  
emissivity:0.1; 8r(a wp  
!+eU  
7"'RE95  
面2 : Zp7Pw   
面型:plane GKFRZWXdT  
材料:Air th73eC'  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box .T3N"}7[  
rNk'W,FU  
|~5cN m  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, Ga 5s9wC  
.jD!+wv{9  
L(yUS)O  
辅助数据: u9 &$`N_G  
%Lh%bqGz  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; D;P=\i>9-  
#HgN wM  
q%x i>H.:{  
Target 元件距离坐标原点-161mm; Sesdhuy.@  
Z|C,HF+m.  
JlnmG<WLT  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 ]B )nN':  
LY0f`RX*&  
dXxf{|gk>  
探测器参数设定: PV#h_X<l%  
uMDd Zj&  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane rhkKK_  
A{s -g>s  
WkiT,(i  
_]*YSeh=  
fJr EDj4(  
FQ4R>@@5  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。  b+a+OI D  
[@9S-$Xa  
光源创建: `:=1*7)?  
bdWdvd:  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 FXo.f<U  
he~8V.$  
m+XHFU  
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。 ;<0vvP|  
<5G(Y#s/?  
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。 ; +\h$  
/!0&b?  
 +#,J`fV%  
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。 )tBz=hy#  
9.(|ri  
创建分析面: ]AA|BeL?|  
Z$J-4KN  
n>pJ/l%`  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 6qDt 6uB  
[lML^CYQ  
*KNfPh#wi}  
到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 5[)5K?%  
/lR*ab  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 B{=DnB6  
d_we?DZ|  
FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 SLEOc OAmD  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, ifS#9N|8  
JRC2+BU /  
((`\i=-o5  
打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 FDgo6x   
'GezIIaH  
绿色字体为说明文字, v_Vw!u  
'1DY5`i{  
'#Language "WWB-COM" c<Cf|W  
'script for calculating thermal image map 3:xx:Jt  
'edited rnp 4 november 2005 }IWt\a<d  
+JYb)rn$^  
'declarations Wi=zu[[qc  
Dim op As T_OPERATION fNi&r0/-t  
Dim trm As T_TRIMVOLUME 2'=)ese  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling F_0D)H)N@  
Dim temp As Double w-JWMgY8w  
Dim emiss As Double Eb~vNdPo  
Dim fname As String, fullfilepath As String _w\i~To!  
+w[ZMk  
'Option Explicit {Y5@SI yE  
JYj*.Q0  
Sub Main )U|V|yem'  
    'USER INPUTS H0&wn#);6R  
    nx = 31 p#qla'  
    ny = 31 A-1K TD  
    numRays = 1000 "7EK{6&jQ  
    minWave = 7    'microns Q&PWW#D  
    maxWave = 11   'microns )SP"V~^Wn  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 i. )^}id  
    fname = "teapotimage.dat" @D-I@Cyl  
@_"cMU!  
    Print "" ]v}W9{sY  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" Vaf,  
R\ 8[6H  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 Ns YEBT7f  
s@$0!8sxm  
    Print "found detector array at node " & detnode Zgh~7Z/  
Sr Nc  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 UH0l8ixc  
kwaZn~  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode p,k1*|j  
F|6"-*[RS  
    GetTrimVolume detnode, trm I}u\ov_Su  
    detx = trm.xSemiApe >"1EN5W  
    dety = trm.ySemiApe DcFY b|p  
    area = 4 * detx * dety #Tzs9Bkaca  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety M/Z$?nd_H  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny 6<@+J  
8F<|.V;  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling C3^3<  
    pixelx = 2 * detx / nx 6X9$T11Vc  
    pixely = 2 * dety / ny Z1 )1s  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False DM v;\E~D  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 +}at#%1@  
Zs t)S(  
    'reset the source power HOu$14g  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) g&$5!ifgi  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" q&[G^9  
d , g~.iS~  
    'zero out irradiance array  1H.;r(c  
    For i = 0 To ny - 1 [<d ~b*/  
        For j = 0 To nx - 1 y`$qcEw  
            irrad(i,j) = 0.0 KM )MUPr  
        Next j j<)$ [v6  
    Next i 0TV16 --  
<t!0{FJ  
    'main loop >A]l|#Rz  
    EnableTextPrinting( False ) i@6g9\x+  
0LC]%x+"  
    ypos =  dety + pixely / 2 cM9> V2:P  
    For i = 0 To ny - 1 U) xeta+  
        xpos = -detx - pixelx / 2 WwoT~O8R  
        ypos = ypos - pixely gA_oJW4_  
p`&{NR3+  
        EnableTextPrinting( True ) ueU"v'h\  
        Print i o$->|k  
        EnableTextPrinting( False ) A #SO}c  
um]N]cCD`  
4MDVR/Z7  
        For j = 0 To nx - 1 f#AuZ]h  
ER-Xd9R  
            xpos = xpos + pixelx X`&Us  
SkipPEhA  
            'shift source G+sB/l"  
            LockOperationUpdates srcnode, True HL[V}m  
            GetOperation srcnode, 1, op Ie Chz d  
            op.val1 = xpos k}kwr[  
            op.val2 = ypos NR&a er  
            SetOperation srcnode, 1, op Z>w@3$\z  
            LockOperationUpdates srcnode, False ZR3sz/ulLd  
SK/}bZ;f  
#,lbM%a  
0V8G9Gj  
            'raytrace vm*9xs  
            DeleteRays K4NzI9@  
            CreateSource srcnode *S <I!7Q  
            TraceExisting 'draw >d .|I&  
S=< ]u  
            'radiometry nWYfe-zQxg  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 >>R)?24,<  
                If IsSurface( k ) Then V#1v5mWVx  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) Cu$`-b^y  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) N8r+Q%ov  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then Z^mIGy}  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) \(f82kv  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) vcy+p]6KE-  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi uY3$nlhP6  
                    End If  wN0?~  
hI<$lEB  
                End If ;F,6]LH!  
$1Z3yb^  
            Next k @ *T8>  
[daR)C  
        Next j Y\1&  Uk  
v"sU87+  
    Next i Ax!@vL&@  
    EnableTextPrinting( True ) rA_r$X  
odcrP\S  
    'write out file =`(\]t"I  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname VJgf, 5 (N  
    Open fullfilepath For Output As #1 N9Fu  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny CS"k0V44}  
    Print #1, "1e+308" ? zic1i  
    Print #1, pixelx & " " & pixely r_a1oO:  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 {2|sk9?W  
}2?-kj7  
    maxRow = nx - 1 %s%e5hU  
    maxCol = ny - 1 6Vu??qBy  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) ,n5 [Y)  
            row = "" %%O_:@9x,  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) Mr K?,7*Xi  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string Me,AE^pgL'  
        Next colNum                     ' end loop over columns .|kp`-F51  
97 !VH> MX  
            Print #1, row uUG&At  
{}PBYX R  
    Next rowNum                         ' end loop over rows uUpOa+t  
    Close #1 H&ZsMML/%  
ZcN%F)htm  
    Print "File written: " & fullfilepath K)8 m?sf/  
    Print "All done!!" @)@hzXQ  
End Sub <_Po/a!c3  
b WZ X  
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: dNs<`2m  
q/tC/V%@(  
dG]s_lb9H  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 j~9,Ct  
  
1T7;=<g`  
Zo(QU5m0  
打开后,选择二维平面图: N(&/ Ud  
laFF/g;sRC  
myY@Wp  

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)  SW%d'1ya  
zZ=.riK  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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