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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。 9.0WKcwg  
[xpQH?  

成像示意图
5a(<%Q <"  
首先我们建立十字元件命名为Target C=VIT*=  
_2jw,WKr  
创建方法: hXX1<~k  
?En7_X{C?  
面1 : 'Kis hXOn]  
面型:plane vSM_]fn  
材料:Air Q[s 2}Z!N;  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box *=vlqpG  
WL\^F#:  
" >6&+^BN'  
辅助数据: W@B7yP7Rz  
首先在第一行输入temperature :300K, g8yN% )[  
emissivity:0.1; +AK:(r  
:pd&dg!5  
Yg6I&#f7&  
面2 : #'>?:k  
面型:plane m1e b8yX  
材料:Air f[qPG&  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box G\1J _al  
9Q@*0-  
ek[kq[U9  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, 6;JP76PD  
@\~tHJ?hQd  
S\|^ULrH  
辅助数据: +t>XxYScx  
0VIZ=-e  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; 79z)C35~  
y[:q"BB3  
Z}[xQ5  
Target 元件距离坐标原点-161mm;  N ?+eWY  
l<2oklo5  
6_U |(f  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 zKJ. Tj W  
6{7 3p@  
h]P/KVqR.  
探测器参数设定: QUPf *3Oy  
!~d'{sy6  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane ;\s~%~ \  
n{{ P 3f  
( 2zeG`  
[tm[,VfA^  
F; a3  
U"B.:C2  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 lzoeST  
 ,F}r@  
光源创建: 4OEKx|:5n  
SKJW%(|3  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 Tc,$TCF  
gV.f*E1C  
a hwy_\  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 kdBV1E+:C  
7(@(Hm  
我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 }Eb]9c\  
V{FE[v_  
ixzTJ]yu  
功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 'g]=.K+@}  
#Jv43L H  
创建分析面: 'f6PjI  
@%H8"A  
w~{| S7/  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 hU)'OKe  
Nor`c+,4  
&_YtY47  
到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 Pn J*Zea  
55,=[  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 rV~T>x  
jjX%$Hr  
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。 Hy;901( %  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, g#Mv&tU  
k%^<}s@  
]DU61Z"v?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。 t5n2eOy~T  
b^%?S8]h  
绿色字体为说明文字, +/w(K,  
<g*.p@o  
'#Language "WWB-COM" ?n&$m  
'script for calculating thermal image map L=,Y1nO:p  
'edited rnp 4 november 2005 *i%.{ YH  
mw ?{LT  
'declarations IJldN6&\q  
Dim op As T_OPERATION Q QT G9s  
Dim trm As T_TRIMVOLUME ,b:n1  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling ^IYJEqK  
Dim temp As Double | yS5[?.`  
Dim emiss As Double /<6ywLD  
Dim fname As String, fullfilepath As String zdqnL^wb  
;C+cE#   
'Option Explicit =p5?+3" @  
{vLTeIxf.G  
Sub Main 6TY){P w  
    'USER INPUTS a6k(9ZF  
    nx = 31 ,7t3>9 -M"  
    ny = 31 ,zG<7~m  
    numRays = 1000 D9,e3.?p  
    minWave = 7    'microns K q/~T7Ru  
    maxWave = 11   'microns O1|B3M[P  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 I'xC+nL@  
    fname = "teapotimage.dat" xJ N|w\&  
L>0!B8X2  
    Print "" Zo'/^S  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" m; 1'u;  
I Jqv w  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 -J{Dxz  
pn|p(6  
    Print "found detector array at node " & detnode -g9^0V`G  
v'h3CaA9j  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 l_bL,-|E8  
N?\bBt@  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode vlAO z  
hx*HY%\P  
    GetTrimVolume detnode, trm O >nK ,.  
    detx = trm.xSemiApe lj4%(rB=  
    dety = trm.ySemiApe *Yj~]E0`1  
    area = 4 * detx * dety nt drXg  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety /3OC7!~;fM  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny W]Y@WKeT  
mXQl;  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling A*rZQh b[  
    pixelx = 2 * detx / nx aB=vu=hF  
    pixely = 2 * dety / ny KbXbT  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False Po'-z<}wS  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 :!(YEF#}  
N[0 xqQ  
    'reset the source power 3w t:5 Im  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 )  AQB1gzE  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" lTx Y6vi  
5ze`IY  
    'zero out irradiance array 0[V&8\S~'T  
    For i = 0 To ny - 1 }A^ 1q5  
        For j = 0 To nx - 1 rn5"o8|  
            irrad(i,j) = 0.0 .Ln;m8  
        Next j y T[Lzv#  
    Next i aUKh}) B  
JX2mTQ  
    'main loop BjH~Ml2  
    EnableTextPrinting( False ) 4kWg>F3  
p.@0=)  
    ypos =  dety + pixely / 2 n33JTqX  
    For i = 0 To ny - 1 x1.3W j  
        xpos = -detx - pixelx / 2 #S@UTJa  
        ypos = ypos - pixely 3DxZ#/!  
n^* >a  
        EnableTextPrinting( True ) f@wsS m  
        Print i j5PaSk&o=  
        EnableTextPrinting( False ) %T`4!:vy  
,:v.L}+Z  
0 $n8b/%.  
        For j = 0 To nx - 1 tn"Y9 k|  
H @_eFlT t  
            xpos = xpos + pixelx xP8iz?6"V  
N90\]dFmy  
            'shift source @`w'   
            LockOperationUpdates srcnode, True W2}%zux  
            GetOperation srcnode, 1, op B`g<Ge~  
            op.val1 = xpos r{pI-$  
            op.val2 = ypos <{$ ev&bQ  
            SetOperation srcnode, 1, op %MfGVx}nG  
            LockOperationUpdates srcnode, False Aivu%}_|  
9X 5*{f Y  
*Te4U5F  
y3&Tv  
            'raytrace )m|X;eEo  
            DeleteRays xDPQG`6  
            CreateSource srcnode yf `.%  
            TraceExisting 'draw N,WI{*  
=?meO0]y  
            'radiometry z1Bj_u{  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 Gl?P.BCW.&  
                If IsSurface( k ) Then X@6zI-Y %  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) :N^@a-  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) hKk\Y{wv'  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then -D!#W%y8  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) cJU!zG  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) B6tcKh9d,  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi PphR4 sIM  
                    End If '#cT4_D^lI  
qPFG+~\c  
                End If ~[ d=s  
pr0@sri@  
            Next k "/4s8.dw+u  
!A'`uf4u  
        Next j F<PWBs%  
6Nfof  
    Next i 6 . +[ z  
    EnableTextPrinting( True ) 09}f\/  
l|@/?GaH  
    'write out file q|47;bK'  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname Gt\K Ln  
    Open fullfilepath For Output As #1 :GwSs'$O  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny *_4n2<W$  
    Print #1, "1e+308" xJ[k#?T'  
    Print #1, pixelx & " " & pixely aBqe+FXp4  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 /(hP7_]`2  
L|]w3}ZT@  
    maxRow = nx - 1 |d/x~t=  
    maxCol = ny - 1 2FZ 0c/[&  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) z:ru68  
            row = "" j61BP8E  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) f>\bUmk(  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string / K_e;(Y_  
        Next colNum                     ' end loop over columns v@$evmA  
P`Hd*xh".j  
            Print #1, row y(c|5CQ  
V7B=+(xK  
    Next rowNum                         ' end loop over rows [#hl}q(P#  
    Close #1 G*vpf~q?  
c-s`>m  
    Print "File written: " & fullfilepath 0p:ClM 2O  
    Print "All done!!" j,|1y5f  
End Sub in=k:j,U0  
E&iWtwkz  
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: .WL\:{G8;  
=E{{/%u{{S  
SCfkv|hO  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 -CU7u=*b  
  
u/!mN2{Rd  
4,w{rmj  
打开后,选择二维平面图: F653[[eQ  
i">z8?qF  
4PO%qO  

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)  *nsnX/e(-  
~kj(s>xP  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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