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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。 8CN7+V  
2>_brz|7:|  

成像示意图
0NuL9  
首先我们建立十字元件命名为Target + !E{L  
~#N.!e4  
创建方法: Wf+Cc?/4  
vV&AG1_Mv  
面1 : rSc,\upz  
面型:plane toYg$IV  
材料:Air /4wm}g9  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box J1u@A$4l?  
dwf #~7h_  
8KGv?^M 6W  
辅助数据: 1o5Y9#7  
首先在第一行输入temperature :300K, ,h5-rw'  
emissivity:0.1; 5,=B1  
/!&b'7y  
R"\u b"]  
面2 : bdsHA2r`s  
面型:plane X-;Qorb^  
材料:Air xTksF?u)  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box @88z{  
-Uhl9 =  
\ 3js}  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, P*"AtZuY]  
1>*UbV<R;u  
_sf0{/< )  
辅助数据: ]%Q]C 8[C  
nV,{w4t+  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; O>"r. sR  
,$zSJzS  
wYcz\uV  
Target 元件距离坐标原点-161mm; !Z0rTC3d  
{eD>E(Y@z1  
@y~BYiKs  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 G~iYF(:&  
>I8hFtAM  
@D=2Er\  
探测器参数设定: P20]>Hg  
%\z COfN  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane 65e Wu=T  
(k)gZD9~{?  
[Yahxw}  
g]PLW3  
Rcx'a:k  
@,>=X:7  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 "<n"A7e  
f29HQhXqS  
光源创建: YV_I-l0  
{;(g[H=q;  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。  [k&s!Qp  
5z(>4d!  
x8rFMR#S=  
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。 VOF:+o@.  
.Zo9^0`C  
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。 3TvhOC>yG  
YT%SCaU  
t=pkYq5t8  
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。  rgvc5p  
K&P{2Hndr  
创建分析面: u b>K^  
vJj j+:  
*y\tnsU  
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。 qD>Y}Z !  
^{sI'l~  
\,IDLXqp  
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。 JU2' ~chh  
aFc'_FrQ  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 nF[eb{GR`  
5J2p^$s  
FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 3SB7)8Id1  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, Kmf-l*7}  
_<~Vxz9  
)Jjw}}$}Y  
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。 #FDu 4xi  
q\pc2Lh?^  
绿色字体为说明文字, :V1ZeNw  
e$+? v2.  
'#Language "WWB-COM" 5xV/&N  
'script for calculating thermal image map !I+u/f?TO7  
'edited rnp 4 november 2005 j9fL0$+FI  
['YRY B  
'declarations `DY4d$!4  
Dim op As T_OPERATION /<Nt$n  
Dim trm As T_TRIMVOLUME ?[fl$EG  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling T-cVM>u\D  
Dim temp As Double @3= < wz<  
Dim emiss As Double }Ml z\'{  
Dim fname As String, fullfilepath As String g wjv&.T6^  
W p* v Vv  
'Option Explicit >t<R6f_Q0  
qhGhUyNX  
Sub Main Xwq2;Bq  
    'USER INPUTS Oes+na'^  
    nx = 31 zW&O>H  
    ny = 31 3~09)0"!d  
    numRays = 1000 'GO..m"G  
    minWave = 7    'microns IIEU{},}z  
    maxWave = 11   'microns 2Yf;b9-k  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 ;+Kewi;<  
    fname = "teapotimage.dat" aRKG)0=  
M@86u^80  
    Print "" 8[p6C Jl)  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" , &f20o  
I8>1RXz  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 o) ?1`7^BA  
lGgKzi9VD  
    Print "found detector array at node " & detnode z4UQ:z@  
! yUKNR  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 qk"=nAJX  
gV>\lMc[-%  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode W/QOG&g  
qUg4-Z4  
    GetTrimVolume detnode, trm j_<n~ri-  
    detx = trm.xSemiApe 3&2q\]Y,  
    dety = trm.ySemiApe \ku{-^7  
    area = 4 * detx * dety Q9V4-MC9  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety /Bu5k BC  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny xeh|u"5  
vw 2@}#\:  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling /T(~T  
    pixelx = 2 * detx / nx h--!pE+  
    pixely = 2 * dety / ny \kO_"{7n  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False w`_9*AF9  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 pLcng[  
KO"iauW  
    'reset the source power ~PAn _]Z  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) Kf5p* AI  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" k3kqgR*  
fX|,s2-FW  
    'zero out irradiance array >>xV-1h:  
    For i = 0 To ny - 1 )g F9D1eA  
        For j = 0 To nx - 1 Q;M\P/f  
            irrad(i,j) = 0.0 <K'gvMG[  
        Next j RO8Ynm2 <  
    Next i J[AgOUc  
ti% e.p0[  
    'main loop 9hzU@m  
    EnableTextPrinting( False ) K; lC#  
xFnMXh t  
    ypos =  dety + pixely / 2 Pl6=._  
    For i = 0 To ny - 1 v836nxLM  
        xpos = -detx - pixelx / 2 nQ6'yd"  
        ypos = ypos - pixely VG^-aR_F  
\59hW%Di  
        EnableTextPrinting( True ) vX%gcs/@  
        Print i 95&HsgdxJ  
        EnableTextPrinting( False ) P.7B]&T6  
c6|&?}F  
.&dcJh*O+  
        For j = 0 To nx - 1 S3f BZIPp  
G_]mNh  
            xpos = xpos + pixelx WG n1pW  
Y8(yOVy9  
            'shift source F6/bq/s  
            LockOperationUpdates srcnode, True }OFk.6{{&v  
            GetOperation srcnode, 1, op `^[ra% a  
            op.val1 = xpos X}Fv*  
            op.val2 = ypos L|?tcic  
            SetOperation srcnode, 1, op g!uhy}  
            LockOperationUpdates srcnode, False 10 ^=1@U  
M}u2aW2]X  
,\7okf7H,-  
m|[ Hhw=f  
            'raytrace |Gi/=[Tp  
            DeleteRays ?K"]XXsI  
            CreateSource srcnode $mlcaH  
            TraceExisting 'draw KhvCkQMI@  
%94"e7Hy  
            'radiometry G39t'^ZK*#  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 i%2K%5{)$D  
                If IsSurface( k ) Then COafVlJ,l  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) Tj:F Qnx  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) 9Wn0YIc  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then RP$A"<goP  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) T5)?6i -N  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) C{-pVuhK+  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi c 9@*  
                    End If :&MiO3#+  
paY%pU  
                End If A@+.[[  
X+iULr.^`~  
            Next k Zh$Z$85p  
r|+Zni]  
        Next j Bb)J8,LQ  
Rk<:m+V=  
    Next i [B Al  
    EnableTextPrinting( True ) +7w>ujeeJA  
]@EjKgs  
    'write out file _>.%X45xi  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname n~Ix8|S h  
    Open fullfilepath For Output As #1 &oBJY'1  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny x UYSD  
    Print #1, "1e+308" +;T%7j"wz  
    Print #1, pixelx & " " & pixely /e}k7U,^  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 6tM{cK%v1  
<[Vr(.A  
    maxRow = nx - 1 @47TDCr  
    maxCol = ny - 1 h!.(7qdd  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) kI]1J  
            row = "" XB?!V|bno  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) I`|>'$E[r  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string .*,ZcO  
        Next colNum                     ' end loop over columns U1Oq"Ij~  
V+Z22  
            Print #1, row kDrGl{U}  
8^T' a^Wt  
    Next rowNum                         ' end loop over rows E_? M&  
    Close #1 j>U.(K  
<"-sN  
    Print "File written: " & fullfilepath |R4](  
    Print "All done!!" Z7 @#0;g{  
End Sub 7W*OyH^  
>v(Xc/oI  
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: ny}?+&K  
3jQ |C=   
` H"5nQRV  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 Y9Pb  
  
L:31toGK  
c;WS !.  
打开后,选择二维平面图: Q{%ow:;s*  
wz ,woF|  
.]" o-(gB  

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)  \=w|Zeu{l  
rx%lL  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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