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 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。 ,z?<7F1q=  
-V;0_Nx7p  

成像示意图
4b3F9  
首先我们建立十字元件命名为Target O84v*=uA  
CX&yjT6`  
创建方法: ch5`fm  
G+#| )V  
面1 : ]YisZE4s  
面型:plane ooLnJ Y#  
材料:Air AiyvHt  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box +E q~X=x  
"Cyo<|  
3PvZ_!G  
辅助数据: H y.3ccZ0  
首先在第一行输入temperature :300K, 0@sr NuW  
emissivity:0.1; [#hl}q(P#  
G*vpf~q?  
AhbT/  
面2 : ? RR Srr1  
面型:plane j,|1y5f  
材料:Air Wvut)T  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box "W_jdE6v  
5oT2)yz  
=E{{/%u{{S  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, s% L" c  
S1H47<)UF  
Kh:#S|   
辅助数据: K\^&_#MG  
7U{b+=,wK  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; E1l\~%A  
`L"p)5H  
pU:C =hq4  
Target 元件距离坐标原点-161mm; X5L(_0?F1  
7/^TwNsv  
[/+dHW|  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 JL.yd H79  
r'9=k x  
-KIVnV=&m  
探测器参数设定: j^aQ>(t(9  
U>L=.\\|  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane 48~m=mI  
L6rs9su=7  
k[r./xEv+t  
^O$[Y9~*  
`G ;Lz^  
w}U5dM`  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 (v'lb!j^#  
H%01&u  
光源创建: =|6^)lt$  
PO%yWns30o  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 ~G{$P'[  
3h D2C'KD  
#>=/15:  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 MOqA$b  
CJ}@R.Zy  
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。 ?9('o\N:  
OO !S w  
\6`%NhkM_  
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。 {o5K?Pb  
j6R{  
创建分析面: }lNuf u  
H%NLL4&wu  
 ,3@15j  
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。 #o r7T^  
Z z; <P  
'#4mDz~  
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。 P2 K>|r  
jC/JiI  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 K&D}!.~/  
[BZ(p  
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。 ]!tYrSM!  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, Za:BJ:  
}%>$}4 ,  
)(ZPSg$/F  
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。 >nIcF m  
$MJDB  
绿色字体为说明文字, ^pQ;0[9Y0  
0ZID @^  
'#Language "WWB-COM" 2GD mZl  
'script for calculating thermal image map ^d5./M8Bd  
'edited rnp 4 november 2005 5k%N<e` `  
<R~~yW:H  
'declarations ?;KJ (@Va  
Dim op As T_OPERATION WH*=81)zp  
Dim trm As T_TRIMVOLUME S4:\`Lo-;  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling eR* ]<0=  
Dim temp As Double b1,T!xL  
Dim emiss As Double ]g-qWSKU  
Dim fname As String, fullfilepath As String w7t"&=pF7  
6m{$rBR  
'Option Explicit z7Rcnr;  
hA,rSq  
Sub Main u&d v[  
    'USER INPUTS f/[?5M[  
    nx = 31 i8[Y{a *  
    ny = 31 Pl5NHVr  
    numRays = 1000 x{`<);CQ  
    minWave = 7    'microns d$pf[DJQo  
    maxWave = 11   'microns _~S^#ut+  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 .McoW7|Y  
    fname = "teapotimage.dat" zc,9Qfn  
'ZZ WH  
    Print "" q(ET)xCeD  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" :: 72~'tw  
>->xhlL*  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 _M]rH<h  
< ,cIc]eX  
    Print "found detector array at node " & detnode ?nGf Wx^  
]Y: W[p  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 qT>& v_<  
rPGE-d3  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode y:[VRLo  
`~+a=Q  
    GetTrimVolume detnode, trm [@)z$W  
    detx = trm.xSemiApe /'=^^%&:B  
    dety = trm.ySemiApe #z^1)7  
    area = 4 * detx * dety U;Y}2  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety 19-yM`O  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny {6y.%ysU  
yJ`1},^  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling k$x 'v#  
    pixelx = 2 * detx / nx "T1#*"{j  
    pixely = 2 * dety / ny TYS\:ZdXF  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False a~eLkWnh<k  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 f, j(uP  
H6CGc0NS+  
    'reset the source power 8J?`_  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) L\?g/l+k  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" mhkAI@)>  
=qR7-Q8B  
    'zero out irradiance array 'W2$wN+P  
    For i = 0 To ny - 1 2#A9D.- h  
        For j = 0 To nx - 1 *9{Wn7pck/  
            irrad(i,j) = 0.0 Ft8h=  
        Next j d8 Nh0!  
    Next i iXS-EB/  
DoB3_=yJ+  
    'main loop :!YJ3:\  
    EnableTextPrinting( False ) #\ S$$gP  
-L50kk>h  
    ypos =  dety + pixely / 2 #~-&&S4a.J  
    For i = 0 To ny - 1 Wu;|(2I  
        xpos = -detx - pixelx / 2  D6!+  
        ypos = ypos - pixely )Gp\_(9fc  
w |FV qX  
        EnableTextPrinting( True ) o^"3C1j  
        Print i z,x"vK(  
        EnableTextPrinting( False ) QpTNU.v5f  
#5:A?aj  
lJY=*KB(6  
        For j = 0 To nx - 1 c7Qa !w  
 glX2L ~  
            xpos = xpos + pixelx 8=o5;]Cg  
k:@Ls  
            'shift source @`8 B} C  
            LockOperationUpdates srcnode, True D!T4k]^  
            GetOperation srcnode, 1, op 9Kx:^~}20o  
            op.val1 = xpos 8+cpNX  
            op.val2 = ypos v.v%k2;  
            SetOperation srcnode, 1, op SFgIY]  
            LockOperationUpdates srcnode, False W3/Stt$D  
TY[d%rMm  
l@J|p#0q  
f\r4[gU@  
            'raytrace 3U.qN0]  
            DeleteRays g E+OQWu  
            CreateSource srcnode /lQ0`^yB  
            TraceExisting 'draw {,2_K6#  
O36r ,/X  
            'radiometry B(Q.a&w45t  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 "g1;TT:1~  
                If IsSurface( k ) Then !!O{ ppM  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) 'nt,+`.y6  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) b!~%a  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then pyJOEL]1F  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) FS+^r\)  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) ZboJszNb;  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi !Lug5U}  
                    End If &B0&183  
>d V@9  
                End If Ck%(G22-  
24/~gft  
            Next k |5B9tjJ"  
}V,M0b>  
        Next j je3n'^m  
gH)B` @  
    Next i 3CPOZZ  
    EnableTextPrinting( True ) nJH%pBc  
[E1|jcmQ  
    'write out file ;rAW3  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname [F{a-i-  
    Open fullfilepath For Output As #1 Cbvl( (  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny H).5xx[`  
    Print #1, "1e+308" U(LR('-h  
    Print #1, pixelx & " " & pixely gc[J.[  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 Cfb-:e$0  
=,G(1#  
    maxRow = nx - 1 0-f-  
    maxCol = ny - 1 !sQ8,l0h  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) ua-|4@YO  
            row = "" 1)Bi>X  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) OBQ!0NM_b  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string ,)G+h#Y[*  
        Next colNum                     ' end loop over columns K# < Wt5  
(kOv  
            Print #1, row 31Mc<4zI8  
=Fl4tY#X  
    Next rowNum                         ' end loop over rows CoXL;\  
    Close #1 XQ;d ew+  
SJ+-H83x  
    Print "File written: " & fullfilepath B4O a7$M/U  
    Print "All done!!" $0 zL  
End Sub ' qS!n  
*3($s_r>  
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: S`@*zQ  
Vs"Q-?  
wVtBeZa  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 0EU4irMa  
  
EA#!h'-s  
]+9:i!s  
打开后,选择二维平面图: m uY^Fx  
s>I}-=.(Q  
p:%E>K1<  

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)  +.St"f/1  
gO36tc:ce  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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