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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。 ,~=z_G`R  
Xj@    

成像示意图
bCac .x#jo  
首先我们建立十字元件命名为Target Y&cjJ`rw  
\qK}(xq[  
创建方法: LBiv]3  
s+\qie  
面1 : OrKT~JQVC&  
面型:plane Al-%j- j@-  
材料:Air -T>wi J  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box xZ{|D  
Kt&$Si  
\`iW__  
辅助数据: f'?6D+Yw~  
首先在第一行输入temperature :300K, ~sU! 1  
emissivity:0.1; *"9)a6T t+  
: QhEu%e  
Xta>  
面2 : HDae_.  
面型:plane j/`qd(=B  
材料:Air /j5- "<;.  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box @x>$_:]  
Le$u$ulS  
1 0Tg > H  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, '>lPq tdZ  
p/^\(/\])  
@W5hrei  
辅助数据: +\(ay"+ d  
}W>[OY0^A  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; u g$\&rM>  
dmMr8-w  
QIz N# ;g  
Target 元件距离坐标原点-161mm; hZ /  
<cS7L0h  
W/F4wEODY  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 hm} :Me$[)  
"jN-Yd,z  
Y`_X@Q  
探测器参数设定: :8!3*C-=  
GbrPtu2{@V  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane zxmI/]3+/  
PC(iqL8r  
`]I5WTt*X  
O.8m%ZjD  
8&[<pbN)  
4JQ`&:?r  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 3f.Gog  
R~c vml  
光源创建: N~<}\0  
W[Ew6)1T  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 6XCX#4'i%  
7Mg7B  
GyM%vGl 3  
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。 zc~xWy+  
ysn[-l#  
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。 cb&In<q  
"?(Fb_}i  
6@*;Wk~  
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。 4bjp*1*]  
|}y}o:(  
创建分析面: ph (k2cb  
l*MUDT@M8\  
%1+~(1P  
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。 $P9$ ,w4  
&>B>+}'  
tSLl'XeN  
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。 wmCV%g\.d:  
5 9HaTq  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 uB"m!dL  
I{ZPv"9j^  
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。 -#M~Nb I,  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, RKb3=} *C  
k3h53QTmC  
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。 -"fq34v  
Jl9TMu!1]  
绿色字体为说明文字, zk~rKQ,  
|3o@I uGt  
'#Language "WWB-COM" Y]0y -H  
'script for calculating thermal image map Z`KXXlJ^i  
'edited rnp 4 november 2005 PBnn,#  
;//q jo  
'declarations uy\+#:44d  
Dim op As T_OPERATION z`7C)p:  
Dim trm As T_TRIMVOLUME ~}ZX^l&k{P  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling < l ^ Z;.  
Dim temp As Double 9+|,aG s  
Dim emiss As Double 2Yjysn  
Dim fname As String, fullfilepath As String q)i(wEdUZ  
YAG3PWmD  
'Option Explicit 2 ~'quA  
zX Pj7K*  
Sub Main +34jot.!  
    'USER INPUTS 7B :aJfxM  
    nx = 31 1k({(\>qq  
    ny = 31   `.-C6!  
    numRays = 1000 'F~SNIay  
    minWave = 7    'microns N Uml"  
    maxWave = 11   'microns G\AQql(f4  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 f|E'eFrFk  
    fname = "teapotimage.dat" j"=jK^  
IsL/p3|  
    Print "" x"T^>Q  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" }TLC b/+  
e@VRdhb  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 = F<`-6  
&N nMz9  
    Print "found detector array at node " & detnode <a3XV  
Y>~zt -  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 4(ZV\}j1  
%c{)'X  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode Ry~LhU:  
'm:B(N@+  
    GetTrimVolume detnode, trm ,' B=eY,  
    detx = trm.xSemiApe 8~>3&jX  
    dety = trm.ySemiApe C"WZsF^3  
    area = 4 * detx * dety SQx):L)P6  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety @]4s&;  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny xn[di-L F  
9$i`B>C~  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling A/aQpEb%  
    pixelx = 2 * detx / nx #1k,t  
    pixely = 2 * dety / ny ks4 ,2f,2  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False v_ h{_b8  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 | w -W=v  
iDJ2dM}v  
    'reset the source power (%, '  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) Yd'ke,Je  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units"  `SrVMb(  
WH*&MIjAr/  
    'zero out irradiance array !vw0Y,F&  
    For i = 0 To ny - 1 9m4|1)  
        For j = 0 To nx - 1 /.bwwj_;  
            irrad(i,j) = 0.0 uI/ A_  
        Next j o~p^`5#  
    Next i 4G ?k31,k  
!hUyX}{`j  
    'main loop g=Jfp$*[  
    EnableTextPrinting( False ) DK;-2K  
u)-l+U.  
    ypos =  dety + pixely / 2 ww,'n{_  
    For i = 0 To ny - 1 3&f{lsLAC  
        xpos = -detx - pixelx / 2 r9[J3t*({~  
        ypos = ypos - pixely {rQ`#?J}^?  
x`&W[AA4  
        EnableTextPrinting( True ) 5 B6:pH6e  
        Print i `N+ P ,  
        EnableTextPrinting( False ) t[Q\T0E  
1)y}.y5S  
/2(F  
        For j = 0 To nx - 1 SbY i|V,H  
!v=ha%w{  
            xpos = xpos + pixelx aoN[mV '  
}J1#UH_E  
            'shift source t*#T~3p  
            LockOperationUpdates srcnode, True ::6@mFLR  
            GetOperation srcnode, 1, op {1[8,Ho  
            op.val1 = xpos i fUgj8i_  
            op.val2 = ypos cqDnZ`|6  
            SetOperation srcnode, 1, op IV76#jL  
            LockOperationUpdates srcnode, False "\ md  
ryP z q}#  
$v,_8{ !  
QMP:}  
            'raytrace %-D2I  
            DeleteRays R4?/7  
            CreateSource srcnode BZ.H6r'Q  
            TraceExisting 'draw MeC@+@C  
udMq>s;  
            'radiometry }/|1"D  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 <#sK~G  
                If IsSurface( k ) Then I~,*Rgv/Z  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) (Q&Z/Fe  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) V0>,Kxk  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then occ}|u  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) G 9;WO*  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) :v#3;('7  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi JdE=!~\8  
                    End If Ad[-YT  
hq|/XBd||  
                End If p 4=^ UP  
#H|]F86(  
            Next k ^c*'O0y[D  
OvkYzI`  
        Next j c(fwl`y !x  
B--`=@IRf"  
    Next i ebf0;1!  
    EnableTextPrinting( True ) wNn6".S   
cOcm9m#  
    'write out file >Gkkr{s9  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname Re`= B  
    Open fullfilepath For Output As #1 ne%ckW?ks  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny qSON3Iid  
    Print #1, "1e+308" Zi^&x6y^  
    Print #1, pixelx & " " & pixely 8d-_'MXk3  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 =4G9ev 4  
W<t,Ivg  
    maxRow = nx - 1 9i n&\  
    maxCol = ny - 1 :2La,  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) /IODRso/!  
            row = "" ws@;2?%A  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) n<MH\.!tM  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string @#nB]qV:e  
        Next colNum                     ' end loop over columns X=lOwPvP  
Zx@{nVoYe~  
            Print #1, row R ~#\gMs  
ds`a6>746  
    Next rowNum                         ' end loop over rows QM OOJA  
    Close #1 oE}1D?3Sp  
wJip{  
    Print "File written: " & fullfilepath .pZwhb  
    Print "All done!!" J?HYN%  
End Sub vV8}>  
6tVB}UKs  
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: m3,i{  
|+%K89W  
!$P&`n]@  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 Pn0V{SJOJ%  
  
]*?qaIdqu  
g9g^zd,  
打开后,选择二维平面图: ,JX/` 7y  
(h%!Kun  
+c?1\{M   

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)  0rP`BK|  
p'tB4V qT  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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