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。 qt&zo5  
'V-_3WWxU  

成像示意图
S`v+rQjW  
首先我们建立十字元件命名为Target D/7hVwMw:  
{;[W'Lc  
创建方法: 2ij/!  
wg0hm#X  
面1 : $,v[<T`  
面型:plane M!nwcxB!  
材料:Air oPVyLD  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box e9e7_QG_-  
ZZJXd+Q}  
^>H+#@R  
辅助数据: LG6k KG  
首先在第一行输入temperature :300K, ;p U=>  
emissivity:0.1; 'CkN  
&GetRDr  
057$b!A-a  
面2 : cHO8%xu`  
面型:plane ""2g{!~r  
材料:Air _#mo6')j  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box zC[lPABQ  
.xIu  
^3:y<{J  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, (b}}'  
$*Z Zh  
*[MK{m  
辅助数据: /Wqx@#  
:>t^B+  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; *w[\(d'T  
zLa3Q\T  
Y3J;Kk#AH  
Target 元件距离坐标原点-161mm; 5?()o}VjAO  
NX5A{  
^Nu0+S  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 1; "t8.*%e  
_\y%u_W  
{g7[3WRy  
探测器参数设定: W18I"lHeh  
J"TM[4^\Y  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane k5=VH5{S  
&K*x[  
=:;KY uTr  
8% ;K#,>  
53w@  
EC6Q<&]Iw  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 e~wJO~  
@^)aUOe  
光源创建: i47xF7y\  
4[eQ5$CB<u  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 ERE1XOe=D  
w|uO)/v  
UI,i2<&  
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。 W?B(Jsv  
E9yBa=#*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。 ?5oeyBA@  
5"]t{-PD  
BRx`83CK  
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。 d5x>kO'[l  
D3>;X=1  
创建分析面: :Gdfpz-{?  
F9|\(St &  
L,XWX8  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 1{.=T&eG#  
Viu+#J;l  
7fOk]Yl[  
到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 P K]$D[a0  
$:bU<  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 gD\  =  
Pc*+QtQ  
FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 >9S@:?^&q>  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, Pkm3&sW  
~x>?1K  
1f"LAs`%  
打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。 Z L3aO,G2  
:V%XEN)  
绿色字体为说明文字, Ikkv <uY  
[,F5GW{x  
'#Language "WWB-COM" _Vs\:tygs  
'script for calculating thermal image map E,#J\)'z  
'edited rnp 4 november 2005 nj7wc9z4  
?}N@bsl08w  
'declarations +N9(o+UrU  
Dim op As T_OPERATION }- Jw"|^W  
Dim trm As T_TRIMVOLUME `z=I}6){  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling #NAlje(7  
Dim temp As Double ;plzJ6>  
Dim emiss As Double [S}o[v\  
Dim fname As String, fullfilepath As String ;btH[a iV  
Q &Rj)1!  
'Option Explicit !~{AF|2f  
S=^a''bg  
Sub Main LN8V&'>  
    'USER INPUTS 1,p[4k~Ww  
    nx = 31 0@9.h{s@  
    ny = 31 ;)^eDJ<  
    numRays = 1000 H-Uy~Ry*T  
    minWave = 7    'microns %C]K`=vI-  
    maxWave = 11   'microns # !?5^O  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 EH'?wh|Yp  
    fname = "teapotimage.dat" Z7eD+4gD  
!cs +tm3  
    Print "" s^nwF>  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" QES[/i +  
p7"o:YSQ  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 ("t; 2Mw  
t} E 1NXW  
    Print "found detector array at node " & detnode R~,*W1G6sF  
UQwLAXs  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 ^AWM/aY  
CW(]6s u{  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode zS*X9|p  
bF88F_  
    GetTrimVolume detnode, trm =TDK$Ek  
    detx = trm.xSemiApe ]_S&8F}|  
    dety = trm.ySemiApe *g^U=t  
    area = 4 * detx * dety XD5z+/F<"0  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety t@Qs&DZ7k  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny _MZqH8  
4#?Ox vH  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling xz FV]  
    pixelx = 2 * detx / nx z G {1;  
    pixely = 2 * dety / ny &Bbs\ ;  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False vj I>TIy  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 ellj/u61bj  
u-zl-?Ne  
    'reset the source power %@Nuzdp  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) `J h> 1l  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" X[:&p|g]  
Kc=&jCn  
    'zero out irradiance array JVAJL q  
    For i = 0 To ny - 1 .(tga&]  
        For j = 0 To nx - 1 FO{K=9O  
            irrad(i,j) = 0.0 )1a3W7  
        Next j DWep5$>&K  
    Next i qlJP2Ig~  
+I0?D  
    'main loop mnM#NT5]  
    EnableTextPrinting( False ) }d2]QD#O  
3u7^*$S  
    ypos =  dety + pixely / 2 CUB=T]  
    For i = 0 To ny - 1 @x">e][B  
        xpos = -detx - pixelx / 2 ^'=J'Q  
        ypos = ypos - pixely H4 }^6><V  
V.kU FTCvf  
        EnableTextPrinting( True ) 1}mI zrY  
        Print i $-m`LF@  
        EnableTextPrinting( False ) #$xiqL  
_dY6Ip%  
]<mXf~zg  
        For j = 0 To nx - 1 2{zFO3i<3  
| 1H"ya  
            xpos = xpos + pixelx le?hCPHkp  
2HBYReQ  
            'shift source N^A&DrMF  
            LockOperationUpdates srcnode, True ,~t{Q*#_h  
            GetOperation srcnode, 1, op 8V%(SV  
            op.val1 = xpos _NAKVzo-  
            op.val2 = ypos D}l^ow  
            SetOperation srcnode, 1, op g4<w6eB  
            LockOperationUpdates srcnode, False [ "}0umt  
P ?dE\Po7  
$VYMAk&\  
oJy]n9  
            'raytrace b>AFhj:  
            DeleteRays *upl*zFf0  
            CreateSource srcnode 7vRJQe)  
            TraceExisting 'draw :e:jILQ[  
MV5'&" ,oB  
            'radiometry |?0Cm|?  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 !']=7It{  
                If IsSurface( k ) Then U@dztX@u  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) 3!^5a %u  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) HONrt|c  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then bS _!KU  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) LbDhPG`u  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) #L.fGTb  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi T<06y3sN  
                    End If .v G_\-@  
,9gyHQ~  
                End If S`TP#uzKu]  
ymSGB`CP  
            Next k k6-Q3W[+a  
dhpEB J  
        Next j XX",&cp02V  
WK]SHiHD  
    Next i RG-pN()  
    EnableTextPrinting( True ) DoAK]zyJA  
PhF3' ">  
    'write out file g<O*4 ]=  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname ,/{mRw%  
    Open fullfilepath For Output As #1 TLzg*  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny KHKf+^uu  
    Print #1, "1e+308" MjNCn&c  
    Print #1, pixelx & " " & pixely Ce}wgKzr  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 Qfr%BQV  
8 ZD1}58U4  
    maxRow = nx - 1 'x BBQP  
    maxCol = ny - 1 !EuU @ +  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) 'WkDp a  
            row = "" EAp6IhW{  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) ~M`QFF  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string LF?83P,UJ#  
        Next colNum                     ' end loop over columns aPaGnP:^  
BL6t>  
            Print #1, row !1K<iz_8  
T;X8T  
    Next rowNum                         ' end loop over rows 'F^nW_ryW  
    Close #1 "*|plB  
R:kNAtK  
    Print "File written: " & fullfilepath 7$x~}*u  
    Print "All done!!" q}*"0r  
End Sub Dp!3uR ']p  
6b4Kcl<i  
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: Px5ArSS  
He="S3XON  
=XsdR?C  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 {@1.2AWg  
  
Lzu;"#pw  
H[?~u+  
打开后,选择二维平面图: 1C(6.7l  
K <7#;  
GJW+'-f  

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)  ^G%Bj`%  
T0n=nC}<  
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