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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。 %mqep5n(  
]rNM3@bVy  

成像示意图
xUW\P$  
首先我们建立十字元件命名为Target >X@4wP 7l  
W;Y"J_  
创建方法: ()'yY^   
CvOji 1  
面1 : 7%j1=V/  
面型:plane 1tZ7%0R\g]  
材料:Air Z;ze{Vb  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box u0Q 6 +U  
8}M-b6R V  
HNUpgNi  
辅助数据: I K9plsd*  
首先在第一行输入temperature :300K, h5)4Z^n  
emissivity:0.1; AU$<W"%R  
eoj(zY3  
q1^bH 6*fl  
面2 : dDg[ry  
面型:plane YD9|2S!G  
材料:Air *P01 yW0  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box "g5<jp  
"cZ){w  
1La?x'{2MP  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, awU! 3)B  
R@df~  
m2a [ E0  
辅助数据: 2tw3 =)  
i}L*PCP  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; sC'PtFK8z  
l5 T0x=y9!  
u<U8LR=)V5  
Target 元件距离坐标原点-161mm; f8?hEa:js  
(VM.]B<  
M7fPaJKL  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 + Pc2`,pw|  
2RU/oqmR  
GU0[K#%  
探测器参数设定: :@b=;  
h1~/zM/`  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane l3Qt_I)L  
!ra,HkU'  
&s8vmUt  
\nUJ)w  
2Rqpok4  
w5+(A_  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 QQ/9ZI5  
}U^iVq*  
光源创建: s-4qK(ml-  
Ub{7Xk n  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 *`40B6dEr  
Obx!>mI^6  
V)fF|E~0  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 rMoz+{1A  
@x^/X8c(p  
我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 7sU+:a  
^U6VJ(58P  
{Ia1Wd8n  
功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 zWrynJ}s  
kp Rk.Q*  
创建分析面: o?d`o$  
#h#_xh'  
v"*c\,  
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。 BS2'BS8  
5`6U:MDq  
u}?|d8$h\  
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。 . )E1|U[L  
v\g1 w&PN  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 `[&%fTW+  
DH"_.j  
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。 OGcW]i  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, Ml,in49  
KP`Pzx   
l15Z8hYh j  
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。 ,va2:V  
y J>Bc  
绿色字体为说明文字, $k+XH+1CW  
VHLt, ?G  
'#Language "WWB-COM" y:Agmr,S  
'script for calculating thermal image map },;Z<(  
'edited rnp 4 november 2005 Zul@aS !  
&"=O!t2  
'declarations hGI5^!Cq  
Dim op As T_OPERATION JH#p;7;  
Dim trm As T_TRIMVOLUME {Q)sR*d  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling jw)c|%r>  
Dim temp As Double wjTW{Bg~G  
Dim emiss As Double a{Y8 hR  
Dim fname As String, fullfilepath As String (/S6b  
+fHqGZ]  
'Option Explicit D|2lBU  
I/zI\PP,  
Sub Main x=N0H  
    'USER INPUTS BnG{) \s  
    nx = 31 O' Mma5  
    ny = 31 [xXV5 JU  
    numRays = 1000 !{!(yP_  
    minWave = 7    'microns t1p[!53(  
    maxWave = 11   'microns  `ghNS  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 xs?]DJj  
    fname = "teapotimage.dat" aNgJm~K0P  
^[EXTBk@:  
    Print "" (hIe!"s *  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" xv7nChB  
@2eH;?uO  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 p3B_NsXVZ  
9 1ec^g  
    Print "found detector array at node " & detnode %htbEKWR  
KssIoP   
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 UdFYG^i  
lWFm>DiLY  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode [bEm D  
#B__-"cRv  
    GetTrimVolume detnode, trm xw3A|Aj?r  
    detx = trm.xSemiApe _:Ov-HIR  
    dety = trm.ySemiApe XeXK~  
    area = 4 * detx * dety ;nb>IL  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety UO' X"`  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny +}C M2>M  
mnH1-}oL  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling C7!=LiK}  
    pixelx = 2 * detx / nx KvEZbf 3f  
    pixely = 2 * dety / ny Jh%k:TrBm  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False c#pVN](?  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 wtQ(R4  
BgwZZ<B  
    'reset the source power G EAVc9V  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) #Y>d@  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" S4%MnT6Uy  
{N0ky=u d  
    'zero out irradiance array tHo/Vly6Z  
    For i = 0 To ny - 1 tUs{/Je  
        For j = 0 To nx - 1 ]K%D$x{+\  
            irrad(i,j) = 0.0 s`,.&  
        Next j g%d&>y?1r  
    Next i #J4,mFMr  
[mQ*];GA  
    'main loop V__n9L /t  
    EnableTextPrinting( False ) _ 3>|1RB  
y{\(|j  
    ypos =  dety + pixely / 2 >V3pYRA   
    For i = 0 To ny - 1 I[I]C9D  
        xpos = -detx - pixelx / 2 k N$L8U8f  
        ypos = ypos - pixely l7GLN1#m  
mQt?d?6  
        EnableTextPrinting( True ) B9h>  
        Print i cWL 7gv\|  
        EnableTextPrinting( False ) q\87<=9J  
FZtILlw  
|y7#D9m  
        For j = 0 To nx - 1 (?zZvW8  
)IZ~!N|-w  
            xpos = xpos + pixelx veGRwir  
ZBfB4<M9xS  
            'shift source Gex%~';+q  
            LockOperationUpdates srcnode, True wz] OM  
            GetOperation srcnode, 1, op ppM^&6x^  
            op.val1 = xpos w~=@+U$f  
            op.val2 = ypos `'<&<P  
            SetOperation srcnode, 1, op 'D;'Pr]  
            LockOperationUpdates srcnode, False %+Khj@aX  
=9vmRh? 8  
{!vz 6QDS  
SwPc<Z?P  
            'raytrace ^!>o5Y)  
            DeleteRays qbe9 CF'@_  
            CreateSource srcnode 1~P ^ g`  
            TraceExisting 'draw >|So`C3:e  
% z:;t  
            'radiometry &za~=+  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 L1E\^)  
                If IsSurface( k ) Then VR9C< tMSi  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) D2}nJFR ]  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) .4wp  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then \ >(;t#>  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) oLp:Z=  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) j/xL+Y(=  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi _'E,g@  
                    End If `&yUU2W  
sx0:g?F3j  
                End If Q!VPk~~(  
yegTKoY  
            Next k V OViOD  
~IKPi==@,  
        Next j hOSkxdi*^  
6 4da~SEn  
    Next i O2Mo ~}  
    EnableTextPrinting( True ) N5=; PZub  
*tda_B 2  
    'write out file 8PV`4=,OI  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname eOQUy +  
    Open fullfilepath For Output As #1 6Hn3  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny /IC7q?avQN  
    Print #1, "1e+308" }X3SjNd q  
    Print #1, pixelx & " " & pixely ToN$x^M w  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 4yH=dl4=44  
Osdw\NNH~M  
    maxRow = nx - 1 aMFUJrXo  
    maxCol = ny - 1 D`lTP(] y  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) *_z5Pa`A  
            row = "" cFoDR  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) PQRh5km  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string '%`W y@  
        Next colNum                     ' end loop over columns !RnO{FL  
2 c <Qh=  
            Print #1, row ,"u-V<>6O  
4l$(#NB<  
    Next rowNum                         ' end loop over rows :hG?} [-2  
    Close #1 @l^=&53T  
y.~y*c6,g  
    Print "File written: " & fullfilepath u4=j!Zb8}  
    Print "All done!!" \z<B=RT\  
End Sub >'@yq  
g`!:7|&,_  
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: H85HL-{  
_{o=I?+]  
B8_ w3;x  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 z$E+xZ  
  
})|+tZ  
j3rBEQ,R  
打开后,选择二维平面图: H'$g!Pg  
vS:%(Y"!<  
02} &h  

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)  9'Y~! vY  
/Yc!m$uCW  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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