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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。 KG7X8AaK#  
M<hs_8_*  

成像示意图
qugPs(uQ  
首先我们建立十字元件命名为Target /61ag9pN  
Sv CK;$:  
创建方法: c9/ 'i  
cPa 0n4  
面1 : 1yY'hb,0  
面型:plane ~Y}Z4" o  
材料:Air co(fGp#!  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box xw/h~:NT  
)yz9? ]a  
QvT-&|  
辅助数据: *U5> j#,  
首先在第一行输入temperature :300K, 9X*eE  
emissivity:0.1; 8EVF<@{]  
1f bFNxo8M  
.LhbhUEfn  
面2 : tS*^}e*  
面型:plane 8P'En+uE1|  
材料:Air ^me}k{x  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box "|~B};|MFF  
U_=wL  
Iu)(Huv  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, kcZ;SYosj  
Rqd%#v  
8u~\]1 (  
辅助数据: 'KIi!pA.  
_|Kv~\G!  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; Z-;uzx  
"ZK5P&d  
[F9KC^%S  
Target 元件距离坐标原点-161mm; eG2qOq$[  
k%4A::=  
f%"_U'  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 cB9KHqB  
s D8xH  
;V}FbWz^v6  
探测器参数设定: vGMOXbq4&  
t&?v9n"X  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane  PtVNG  
w[$Wpae  
]mGsNQ ].H  
r~B Qy'  
8aIf{(/k  
+#*z"a`  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 @_weMz8}  
Qak@~b  
光源创建: J\8l%4q3  
'<E8< bi  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 *R~(:z>>  
/;(%Xd&:  
do?n /<@o  
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。 .f!eRV.&  
<t|9`l_XW  
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。 cX]{RVZo-/  
-gX2{dW  
xo"4mbTV  
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。 z E7ocul  
Pc-8L]2oaF  
创建分析面: ~!+h"%'t  
oG_'<5Bv>  
\?ws0Ax  
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。 M6d w~0e  
an5kR_=  
&CP@] pi9L  
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。 4R^j"x 5  
rL+n$p X-  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 ~q%9zO'  
7VZ JGRnn  
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。 F vk: c-  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, /gy:#-2Gy  
vi.AzO  
~ M>zO#U6  
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。 Xm[r#IA  
|JQP7z6j]  
绿色字体为说明文字, g~["O!K3  
ifCGNvDR  
'#Language "WWB-COM" .A[.?7g  
'script for calculating thermal image map K#+]  
'edited rnp 4 november 2005 Tb6x@MorP  
Q7aDl8Lxn  
'declarations $YQ&\[pDA  
Dim op As T_OPERATION [(UqPd$  
Dim trm As T_TRIMVOLUME uR @Wv^  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling 78BuD[<X-  
Dim temp As Double s!!t  
Dim emiss As Double =5_F9nk-   
Dim fname As String, fullfilepath As String bQQ/7KM  
;p"XCLHl  
'Option Explicit bh"v{V`=0  
m@2xC,@  
Sub Main Ln%_8yth  
    'USER INPUTS '>3RZ& O  
    nx = 31 d_qVk4h\  
    ny = 31 {O oNhN9  
    numRays = 1000 Sqt"G6<  
    minWave = 7    'microns q5?mP6   
    maxWave = 11   'microns )Nd:PnA  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 nhhJUN?8  
    fname = "teapotimage.dat" <RsKV$Je I  
uvM8 8#  
    Print "" rbS= Ewk  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" ur[bh  
07Cuoqt2  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 gUtbCqDS  
rAdcMFW  
    Print "found detector array at node " & detnode d~$t{46  
g%P4$|C9 i  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 GV[BpH  
8~+Msn:  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode ({b/J0 <@D  
M8Lj*JN  
    GetTrimVolume detnode, trm L%s""nP  
    detx = trm.xSemiApe }X:r:{r  
    dety = trm.ySemiApe O5%F-}(:  
    area = 4 * detx * dety NdQ?3'WJ  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety bxHk0w  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny l7um9@[4  
En_8H[<%  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling eajL[W^>  
    pixelx = 2 * detx / nx "n-xsAG  
    pixely = 2 * dety / ny ]g!<5 w  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False /qze  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 #!@ ]%4  
~WLsqP5Y~a  
    'reset the source power #Og_q$})f  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) hlEvL  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" Wm_-T]#_  
(o=iX,@'2  
    'zero out irradiance array o#b9M4O  
    For i = 0 To ny - 1 Q+N @j]'  
        For j = 0 To nx - 1 Ms3/P|{"p  
            irrad(i,j) = 0.0 a]ey..m  
        Next j }N!8i'suz9  
    Next i fE}}>  
QKQy)g  
    'main loop G;+ 0V0K  
    EnableTextPrinting( False ) %"V,V3kw4  
a$A S?`L  
    ypos =  dety + pixely / 2 jqmP^ZS  
    For i = 0 To ny - 1 @) wXP@7  
        xpos = -detx - pixelx / 2 8t; nU;E*  
        ypos = ypos - pixely h2K  
ibL;99#  
        EnableTextPrinting( True ) `R;XN-  
        Print i dksnW!  
        EnableTextPrinting( False ) Ok\UIi~  
07&S^ X^/  
S8t9Ms: k  
        For j = 0 To nx - 1 !).d c.P  
C5FtJquGN)  
            xpos = xpos + pixelx 3]A'C&  
%/p5C  
            'shift source :PJjy6,1  
            LockOperationUpdates srcnode, True )JON&~C  
            GetOperation srcnode, 1, op &[xJfL  
            op.val1 = xpos #4?3OU#  
            op.val2 = ypos xNU}uW>>T  
            SetOperation srcnode, 1, op >EG;2]M&  
            LockOperationUpdates srcnode, False n"vI>_|G  
aQuENsB  
Wit1WI;18  
O,PHAwVG%L  
            'raytrace -g9f3Be  
            DeleteRays {Gy_QRsp,  
            CreateSource srcnode +`xp+Q  
            TraceExisting 'draw R8_qZ;t:z  
?g2K&  
            'radiometry es{ 9[RHK  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 |RdSrVB  
                If IsSurface( k ) Then mJHX  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) z Ey&%Ok  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) Z]dc%>  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then 8vCHH&`  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) l\)Q3.w  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) 08Gr  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi 0td;Ag  
                    End If qW9|&GuZ$  
2 q>4nN  
                End If gKnAw+u\  
) PtaX|U  
            Next k BehV :M  
GZo^0U,;  
        Next j IdM ;N  
Wl{Vz  
    Next i Wp ]u0w  
    EnableTextPrinting( True ) vv3?ewr y  
U]d+iz??b  
    'write out file Hmz[pTQ|87  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname /V^S)5r  
    Open fullfilepath For Output As #1 tpS F[W  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny |2 Dlw]d  
    Print #1, "1e+308" K)n(U9#  
    Print #1, pixelx & " " & pixely 'W)x<Iey1  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 YV9%^ZaN7  
>2ct1_  
    maxRow = nx - 1 G:UdU{  
    maxCol = ny - 1 @<P [z[  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) GIp?}tM  
            row = "" H 74hv`G9  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) a&&EjI  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string d7 @ N~<n  
        Next colNum                     ' end loop over columns j_Fr3BWS  
 W* YfyM  
            Print #1, row }r N"H4)  
7}xKiHh:  
    Next rowNum                         ' end loop over rows BJvVZl2h  
    Close #1 L^22,B 0  
8`+X6iZOQ  
    Print "File written: " & fullfilepath yy9Bd>  
    Print "All done!!" `g#\ Ws  
End Sub 'lWNU   
YWTo]DJV  
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: E-RbFTVBA  
1oC/W?l^  
<1ai0]  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 0X@5W$x  
  
wM><DrQ  
G|o-C:~  
打开后,选择二维平面图: #SL/Jr DZ  
y jb.6  
MtS$ovg?  

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)  rsrv1A=t?  
jk)U~KGcg  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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