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。 @R5^J{T  
)h}IZSm  

成像示意图
i#la'ICwJ  
首先我们建立十字元件命名为Target OIPY,cj~  
]Ucw&B* @  
创建方法: NBPP?\1  
+*8su5:[&@  
面1 : ,>-jZtm  
面型:plane *a Z1 4  
材料:Air 9ngxkOGx  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box  >:-e  
\\R}3 >Wc  
!5} }mf  
辅助数据: hVF^ "$  
首先在第一行输入temperature :300K, 7 FE36Ub9  
emissivity:0.1; H7Q$k4\l  
PuJ3#H T  
Z[nHo'  
面2 : $U_(e:m}f  
面型:plane LFax$CZc  
材料:Air e{E\YEc  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box :(A&8<}-6  
NA0nF8ek  
8'*x88+  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, "SMJ:g",  
>=0]7k;  
#^L&H oo6  
辅助数据: I;w!  
+mWf$+w  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; ~P'.R.e  
GURiW42  
F1.Xk1y%  
Target 元件距离坐标原点-161mm; V*@aE  
T_S3_-|{==  
F%6wdM W  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 #uU(G\^T  
X<,QSTP  
2p&$bf t  
探测器参数设定: 5!?5S$>  
I(*3n"  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane q TJ0}F  
`PbY(6CF  
a<&K^M&  
m8L *LB  
vL@<l^`$0  
 2 q4p-  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 t)&U'^  
}? _KZ)  
光源创建: &<;T$Y  
vQ}ZfP  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 56)!&MF  
B/;> v  
_|u}^MLO  
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。 ~s+vJvWz  
bh@CtnO  
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。 `-{l$Hn9|~  
'6M6e(  
WJD2(el  
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。 YIRe__7-NU  
&ww-t..  
创建分析面: )Dz]Pv]H'  
wnC} TWxX  
qob!AU|  
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。 l6bY!I>  
A M[f  
sMMOZ'bT  
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。 F- -g?Q^  
v ;\cM/&5  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 $sY'=S  
\oWpyT _  
FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 !K(  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, >UCg3uFj  
5a/A?9?,  
9jjeZc'  
打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 JH\:9B+:L  
z0rYzn?MR  
绿色字体为说明文字, b,+Sa\j)(  
1Rd|P<y  
'#Language "WWB-COM" ![%wM Pp  
'script for calculating thermal image map pL,XHR@Iv  
'edited rnp 4 november 2005 _\4#I(  
<q=Zg7zB  
'declarations )G)6D"5,+G  
Dim op As T_OPERATION trDw|WA  
Dim trm As T_TRIMVOLUME )!-gT  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling y-26\eY^P  
Dim temp As Double  skl3/!  
Dim emiss As Double }W'j Dz7O  
Dim fname As String, fullfilepath As String 6m$X7;x}  
F:m6Mf7L  
'Option Explicit >>T7;[h  
PV#h_X<l%  
Sub Main uMDd Zj&  
    'USER INPUTS rhkKK_  
    nx = 31 y^ skE{  
    ny = 31 Pp } Z"  
    numRays = 1000 r{.pXf  
    minWave = 7    'microns 4wSZ'RTSR  
    maxWave = 11   'microns gfK_g)'2U  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 ~qqxHymc  
    fname = "teapotimage.dat" \=WPJm`p  
_+48(Q F<  
    Print "" r\"R?P$y|  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" z" tz-~  
F% n}vA`  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 eOb--@~8  
4vbGXb}!  
    Print "found detector array at node " & detnode !U% |pa  
B(M-;F  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 b|-)p+ba  
Xb:* KeZq  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode [RKk-8I  
=u}~\ 'd  
    GetTrimVolume detnode, trm {{G3^ysa  
    detx = trm.xSemiApe !AXLoq$SY  
    dety = trm.ySemiApe xy:Mb =r  
    area = 4 * detx * dety 0JtM|Mg  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety h F+aL  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny R{c~jjd  
I8!>7`L  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling h rSH)LbJ  
    pixelx = 2 * detx / nx U Y*`R  
    pixely = 2 * dety / ny 9_wDh0b~p  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False J.JD8o9sa  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 N & b3cV  
~E 6sY  
    'reset the source power ynw(wSH=  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) <B>qE a_I  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" ?u#s?$Y?  
oo;<I_#07  
    'zero out irradiance array Q>4NUq  
    For i = 0 To ny - 1 HXT"&c|  
        For j = 0 To nx - 1 oF$#7#0`;8  
            irrad(i,j) = 0.0 9]+zZP_#  
        Next j _LZ(HTX~  
    Next i OB9E30  
tRI<K  
    'main loop ;-"!p  
    EnableTextPrinting( False ) ,ASNa^7/>  
~8&->?{  
    ypos =  dety + pixely / 2 h;vY=r-  
    For i = 0 To ny - 1 P<X?  
        xpos = -detx - pixelx / 2 Ag2~q  
        ypos = ypos - pixely /1Gmga5  
gpyio1V>  
        EnableTextPrinting( True ) "0%K3d+  
        Print i U;iCH  
        EnableTextPrinting( False ) hpXW t Q  
m lc8q s  
\},H\kK+^  
        For j = 0 To nx - 1 s:l H4B  
^U,iDK_  
            xpos = xpos + pixelx @+t|Aa^g  
'y!qrmMRr  
            'shift source P7W|e~]Yq  
            LockOperationUpdates srcnode, True 7WH'GoBh  
            GetOperation srcnode, 1, op > }f!. i  
            op.val1 = xpos vfn[&WN]  
            op.val2 = ypos syLdm3d|  
            SetOperation srcnode, 1, op 3.Mpd  
            LockOperationUpdates srcnode, False YGPb8!  
z\<,}x}V  
4A"nm6  
p4IyKry,  
            'raytrace Cxq |N]E  
            DeleteRays l'4<^q  
            CreateSource srcnode B.4e4%BBS  
            TraceExisting 'draw G~C-tAB  
]e-QNI  
            'radiometry 93D}0kp  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 zd2_k 9  
                If IsSurface( k ) Then qJs_ahy(  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) @ NDcO,]  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) 4Ia'Yr  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then C3^3<  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) 6X9$T11Vc  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) @TW:6v`  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi DM v;\E~D  
                    End If /,uxj5_cT  
Zs t)S(  
                End If +JG05h%'  
vh&~Y].W Y  
            Next k H0tu3Pqk  
!21G $ [H  
        Next j 72RTEGy  
=Bc{0p*  
    Next i G6{ PrV#  
    EnableTextPrinting( True ) rD$5]%Y  
tk -)N+M.  
    'write out file QZ(O2!Mg  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname &k|EG![  
    Open fullfilepath For Output As #1 %"c;kvw  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny zqU$V~5;rG  
    Print #1, "1e+308" |FT.x9e-  
    Print #1, pixelx & " " & pixely |O)ZjLx  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 <,p$eQ)T%  
~)$R'=  
    maxRow = nx - 1 GGwwdB\x'  
    maxCol = ny - 1 6(?@B^S>2  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) 0Y* "RbG  
            row = "" $ #/8l58  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) 20 $Tky_  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string gO*Gf2AG  
        Next colNum                     ' end loop over columns 27[e0 j  
"i&n;8?Y  
            Print #1, row RB*z."  
cahlYv'  
    Next rowNum                         ' end loop over rows J R~s`>2  
    Close #1 "Ltp]nCR  
`_/1zL[  
    Print "File written: " & fullfilepath w=-{njMz6&  
    Print "All done!!" :#sBNy  
End Sub NE`;=26c  
v@2?X4n  
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: B ( h`~pb  
gjK: a@{  
t3}_mJ  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 l0yflFGr  
  
X_JC1  
c uAp,!  
打开后,选择二维平面图: d_:tiHw$  
Smy J@.L"  
6,CK1j+tZ  

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)  %s%e5hU  
5FNf)F   
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