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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。 NFPWh3),f  
M6j~`KSE  

成像示意图
~ \b~  
首先我们建立十字元件命名为Target vwzElZ{C:v  
+(Jh$b_  
创建方法: yG^pND>_df  
#itZ~tol  
面1 : \x|8  
面型:plane ]!uId#OH  
材料:Air >[ g=G  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box >2ha6A[  
4Ik'beZqK  
dsg-;*%  
辅助数据: L^=G(op*  
首先在第一行输入temperature :300K, tNQACM8F;  
emissivity:0.1; -@XOe&q  
HP\5gLVXY  
C#B|^A_  
面2 : eCiI=HcW;  
面型:plane fX2OH)6U  
材料:Air %LuA:{EVD  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box hrGX65>  
T uC  
h@TP=  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, &UNQ4-s  
bwa*|{R  
211V'|a_ >  
辅助数据: 5}b) W>3@`  
@)wsHW%cjz  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; =mSu^q(l  
;0`IFtz  
VB`% u=  
Target 元件距离坐标原点-161mm; HBZ6Pj  
8T[<&<^-  
^9><qKbO  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 bn7g!2  
]<K"`q2  
 >hzSd@J&  
探测器参数设定: Y[W:Zhl;  
N( f0,  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane R\<d&+q@  
W0}FOfL9  
de;CEm<n  
qFl|q0\ A  
7-0j8$`  
Zy.3yQM9i  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 TM|PwY  
q,> C^p|2b  
光源创建: 9aX!<Z  
QKhGEW~G  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 0M?zotv0#  
:^-\KE` 3  
4dm0:, G  
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。 y0p\Gu;3j  
^+0>,-)F  
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。 dkqyn"^  
4P"XT  
Xoha.6$l5  
功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 ] g8z@r"b  
MTq/  
创建分析面: x 0K#-  
qe22 kE#  
jfVw{\l  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 FGhnK'  
t/3HX]B_  
QjD=JC+  
到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 18p4]:L  
k3KT':*  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 gGN 6Yqj0  
+1@'2w{  
FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 @yC3a)=$L  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, +zXcTT[V  
;}M&fXFp"|  
VDxF%!h(  
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。 P]OUzI,  
m&z(2yb1  
绿色字体为说明文字, Qc=-M'9  
0F.S[!I  
'#Language "WWB-COM" URt+MTU[  
'script for calculating thermal image map ;*ni%|K  
'edited rnp 4 november 2005 N 1.fV-  
_/u(:  
'declarations [_}8Vv&6  
Dim op As T_OPERATION I*$-[3/  
Dim trm As T_TRIMVOLUME rO YD[+  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling %|1s9?h7\  
Dim temp As Double JT~Dr KI_  
Dim emiss As Double 3(nnN[?N,5  
Dim fname As String, fullfilepath As String TA qX f_  
mx}4iO:Xp  
'Option Explicit .g?D3$|K  
0Wc_m;  
Sub Main |.$7.8g  
    'USER INPUTS EziGkbpd@  
    nx = 31 wAJ= rRI  
    ny = 31 B|8|f(tsSa  
    numRays = 1000 ReL+V  
    minWave = 7    'microns G \Nnw==v  
    maxWave = 11   'microns p L^3*B.Nr  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 @ &Od1X  
    fname = "teapotimage.dat" $DtUTh3)  
I6gduvkXi4  
    Print "" k@h0 }%  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" ,oPxt  
pf+VYZ#)  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 VE1j2=3+o  
8j :=D!S  
    Print "found detector array at node " & detnode wA)n ryXV  
%iJ}H6m  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 ,V^$Meh  
;t,v/(/3  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode @8+v6z  
{"2CI^!/U.  
    GetTrimVolume detnode, trm E7_OI7C  
    detx = trm.xSemiApe {`T^&b k  
    dety = trm.ySemiApe [tElt4uG  
    area = 4 * detx * dety ,A)Z .OWOq  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety 5tzO=gO[  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny i[ws%GfEv  
3 `mtc@*  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling 25j\p{*  
    pixelx = 2 * detx / nx m~fDDQs  
    pixely = 2 * dety / ny c@)?V>oe  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False b`,Sd.2=('  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 (d (>0YMv  
xU6dRjYhH9  
    'reset the source power i}i >ho-8  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) <[K)PI  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" I0=L_&`)  
C5$?Y8B3  
    'zero out irradiance array 6Z2|j~  
    For i = 0 To ny - 1 3K/ 'K[~  
        For j = 0 To nx - 1 OdL/%Zp}  
            irrad(i,j) = 0.0 i\gt @  
        Next j +dRRMyxe4  
    Next i bZK^q B  
!c-MC|  
    'main loop 81!;Wt(?  
    EnableTextPrinting( False ) H*P+>j&  
AZA5>Y  
    ypos =  dety + pixely / 2 l~Ka(*[!U  
    For i = 0 To ny - 1 inZ0iU9dy  
        xpos = -detx - pixelx / 2 \pTv;(  
        ypos = ypos - pixely 64`l?F  
yLK %lP  
        EnableTextPrinting( True ) YnW9uy5  
        Print i "a33m:]J  
        EnableTextPrinting( False ) [McqwU/Q  
U>m{B|H  
]gm3|-EiY  
        For j = 0 To nx - 1 a1u4v/Qu9  
1uR@ZK  
            xpos = xpos + pixelx r KdsVW  
*.+F]-  
            'shift source L~by`q N_  
            LockOperationUpdates srcnode, True sG[qlzR=8  
            GetOperation srcnode, 1, op lN{>.q@V`r  
            op.val1 = xpos p9mGiK4!  
            op.val2 = ypos &0:Gj3`  
            SetOperation srcnode, 1, op 8>D*U0sNl  
            LockOperationUpdates srcnode, False jO|`aUY Tf  
qLc&.O.=  
ua &uR7  
#F2DEo^0  
            'raytrace QZa^Cng~  
            DeleteRays ?hR0 MnP  
            CreateSource srcnode ,# .12Q!  
            TraceExisting 'draw 61OlnmvE  
ImH9 F\  
            'radiometry ]Y76~!N  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 _5O~ ]}  
                If IsSurface( k ) Then '&K' 0qG  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) ,!g/1m  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) g 2'K3e?.%  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then !8W0XUqh+  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) 7^UY%t  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) 589fr"Ma,6  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi t}pYSSTz  
                    End If r<LWiM l?  
@Gw]cm  
                End If )J+rt^4|  
,1JQjsR   
            Next k ^8 -,S[az  
{TMng&  
        Next j ) .' + {  
{.o4U0+  
    Next i C#1'kQO  
    EnableTextPrinting( True ) B,Tv9(sv  
eoQt87VCU  
    'write out file ]gv3|W  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname H!6&'=c{k  
    Open fullfilepath For Output As #1 CL-?Mi=Uc  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny -~4kh]7%  
    Print #1, "1e+308" -4F}I3I  
    Print #1, pixelx & " " & pixely b'R]DS{8  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 /7,@q?v  
h<PS<  
    maxRow = nx - 1 Nt?=0X|M  
    maxCol = ny - 1 ;4/ n~  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) 9(vp`Z8B4  
            row = "" 6U%d3"T  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) k*F9&-rtN  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string |o(te  
        Next colNum                     ' end loop over columns $M4_"!  
R3)ccom  
            Print #1, row v~._]f$:  
K]7[|qf&   
    Next rowNum                         ' end loop over rows EqIs&){  
    Close #1 wq1s#ag<  
w( @QRd{  
    Print "File written: " & fullfilepath ymqn1ja1  
    Print "All done!!" "@5{=  
End Sub /6n"$qon6  
cSG(kFQ  
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: Ju;^^  
Ep')@7^n  
J\'f5)k  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 d0zp89BEn  
  
EKsOj&ZiJ  
8+(wAbp  
打开后,选择二维平面图: 55y{9.n*  
N#R8ez`  
1 un!  

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)  i?mUQ'H  
ps/|^8aGZ  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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