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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。 (I-<f$3  
@#RuSc  

成像示意图
S6v!GQ  
首先我们建立十字元件命名为Target M|\^UF2e  
,E\h!/X  
创建方法: 25 CZmsg  
XJqTmj3   
面1 : g;pR^D'M5C  
面型:plane `79[+0hL'  
材料:Air lT8#bA  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box ?4XnEDA m  
Ve{n<{P  
dj'm, k b  
辅助数据: TG}d3ZU !  
首先在第一行输入temperature :300K, Ju!(gh  
emissivity:0.1; '77~{jy  
N]NF\7(  
eD%H XGe  
面2 : a1Hz3y~S/  
面型:plane 4&QUh+F  
材料:Air bEm7QgV{X  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box /<);=&[  
"~F3*lk#E  
0ZMJ(C  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, HPg3`Ul  
AS)UJ/lC  
xH-X|N  
辅助数据: 07V8;A<,  
YEv%C| l  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; >ys[I0bo  
$B;_Jo\|  
E@-ta):  
Target 元件距离坐标原点-161mm; JK]R*!{n  
MtS3p>4  
j[I`\"  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 (hIF]>,kl  
!\FkG8  
} bH$O%  
探测器参数设定: "wAf. =F  
j9d!yW  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane NQfYxB1Yr:  
sIy  
7tNc=,x}  
aTd D`h  
O~!T3APGU  
{`(>O"_[Q  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 t 42ub  
!d,8kG  
光源创建: > @_im6  
.f:n\eT):  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 o!OMm!  
nOb?-rR  
20b<68h$:  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 0V$k7H$Z  
BecP T  
我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 ]}Z4P-"t  
z0%\OhuCcf  
iDoDwq!l_  
功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 X T[zj <&_  
Bj Wr5SJ  
创建分析面: ?m7:if+ y  
p8}(kHUp(  
8j5<6Cv_  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 a(IY\q[Wh  
~1 ~Xfo>  
YO+{,$  
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。 :O-iykXyI  
t23'x0l  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 z'7[Tie  
>&,[H:Z  
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。 1PH: \0}  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, i;z{zVR  
`F t]MR  
dY7'OAUyVl  
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。 m8R9{LC  
ritBU:6  
绿色字体为说明文字,  YZc>dE  
{ZU1x C  
'#Language "WWB-COM" $e1=xSQp4  
'script for calculating thermal image map 0NDftcB]  
'edited rnp 4 november 2005 oF]cTAqhC.  
80b;I|-T,  
'declarations j;b42G~p  
Dim op As T_OPERATION g.py+ ZFJ  
Dim trm As T_TRIMVOLUME DdQ;Q5|  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling VU`OO$,W  
Dim temp As Double oA] KE"T  
Dim emiss As Double sRSz}]  
Dim fname As String, fullfilepath As String A4C+5R  
x5}'7,A  
'Option Explicit Byl^?5  
!Ucjax~  
Sub Main 54lu2gD'  
    'USER INPUTS U>Ld~cw  
    nx = 31 o+w;PP)+=  
    ny = 31 M<O{O}t<  
    numRays = 1000 {8$=[;  
    minWave = 7    'microns x8Loyt_C  
    maxWave = 11   'microns M_v?9L  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 c 'uhK8|  
    fname = "teapotimage.dat" C%d_@*82  
&LO"g0w  
    Print "" k.<]4iS  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" }%b;vzkG5  
"Z Htr<+  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 L`f^y;Y.  
4iA Z+l5&  
    Print "found detector array at node " & detnode dr)YzOvba  
A?_=K  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 S/|,u`g-  
NBl+_/2'w  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode Q!- 0xlx  
v+p {|X-  
    GetTrimVolume detnode, trm )?_#gLrE6  
    detx = trm.xSemiApe H]Hv;fcC  
    dety = trm.ySemiApe X%z }VA  
    area = 4 * detx * dety ojYbR<jn9  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety Vk< LJ S  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny QaUm1 i#  
s { #3r  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling 'iLpE7  
    pixelx = 2 * detx / nx P96pm6H_;  
    pixely = 2 * dety / ny 5T sUQc  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False ]7-&V-Ct*  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 `:N# 'i  
m/#a0~dB  
    'reset the source power *8~86u GU  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) n>@oBG)!  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" }Zl&]e  
::_i@r  
    'zero out irradiance array @`\VBW  
    For i = 0 To ny - 1 *JggU  
        For j = 0 To nx - 1 /mo(_  
            irrad(i,j) = 0.0 *s@Qtgu  
        Next j ~y=T5wt  
    Next i z-M3  
fw ,\DFHO  
    'main loop *~w[eH!!  
    EnableTextPrinting( False ) 8~5cJPi6  
X,9 M"E 2  
    ypos =  dety + pixely / 2 (sVi\R  
    For i = 0 To ny - 1 SG6sw]x  
        xpos = -detx - pixelx / 2 ^vG8#A}]  
        ypos = ypos - pixely 9UvXC)R1  
Mq';S^  
        EnableTextPrinting( True ) N !TW!  
        Print i !w&kyW?e  
        EnableTextPrinting( False ) oK 6(HF'&  
<n3!{w3<  
CI3XzH\IX*  
        For j = 0 To nx - 1 J\ e+}{  
@?h/B=5 6  
            xpos = xpos + pixelx R8.CC1Ix  
@A)R_p  
            'shift source wEzKqD  
            LockOperationUpdates srcnode, True %YOndIS:  
            GetOperation srcnode, 1, op {BKl`1z  
            op.val1 = xpos odIZo|dv  
            op.val2 = ypos GR\5WypoJ  
            SetOperation srcnode, 1, op $s<Ne{?  
            LockOperationUpdates srcnode, False DBLO|&2!z[  
.*elggM  
xe/(  
#s!'+|2n  
            'raytrace ayAo^q  
            DeleteRays =J1rlnaaEL  
            CreateSource srcnode ;NNe!}C  
            TraceExisting 'draw #A]-ax?Qc}  
EI\9_}@,  
            'radiometry 7Pa@1']  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1   zxp`  
                If IsSurface( k ) Then ;E'"Ks[GH  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) LzYO$Ir:g  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) ak:c rrkx  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then 4b:s<$TZ  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) m*mm\wN5  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) NV#FvM/#"  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi qc-mGmomL  
                    End If IgC}&  
cV`E>w=D0  
                End If 6 PxW8pn  
j;+?HbL  
            Next k SXt{k<|  
Z{H5oUk  
        Next j A'nq}t 3  
p019)X|vx  
    Next i }2ZsHM^]%  
    EnableTextPrinting( True ) `_&Vt=7lG  
, lJ  v  
    'write out file  YBnA+l*  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname 8Dvazg}4  
    Open fullfilepath For Output As #1 HI@syFaJM  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny e${)w-R/e  
    Print #1, "1e+308" ;U_QvN|  
    Print #1, pixelx & " " & pixely  \lSU  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 T7f ${  
t-LG }nv  
    maxRow = nx - 1 M?;y\vS?.  
    maxCol = ny - 1 8iekEG$H  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) ,~?YBLw@c  
            row = "" \cCV6A[  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) R<V!%rL;;  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string GLGz 2 ,#  
        Next colNum                     ' end loop over columns D0BI5q  
Iuh/I +[7  
            Print #1, row [b$4Shx  
%8~3M75$  
    Next rowNum                         ' end loop over rows *s;|T?~i  
    Close #1 T\r@5Xv  
pD&& l!i&[  
    Print "File written: " & fullfilepath r:]1 O*  
    Print "All done!!" 1nu^F,M  
End Sub j+HHQd7Y  
gsn)Wv$h  
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: 1LJUr"6]  
(< =}]v  
|^9BA-nA  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 *FJZi Py  
  
B7"PIkk;  
_ A 0w[n  
打开后,选择二维平面图: F0690v0mB[  
`g,8-  
Ldn8  

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)  0KD]j8^  
al`3Lu0  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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