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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。 IiRII)  
+Rb0:r>kU  

成像示意图
HE>sZ;  
首先我们建立十字元件命名为Target $H2HVJ  
?~s23%E  
创建方法: u@eKh3!  
{ehAF=C  
面1 : &0QtHcXpR  
面型:plane @N,I}_9-  
材料:Air a<ztA:xt|1  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box 7n*[r*$  
sPUn"7  
)3RbD#?  
辅助数据: 9;k!dM  
首先在第一行输入temperature :300K, ! fSM6Vo  
emissivity:0.1; a0=5G>G9c  
T{Rhn V1  
#I|jFn9  
面2 : !JE=QG"  
面型:plane ZJeTx.Gi6  
材料:Air b+qdl`V d  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box =zXii{t  
1L:sck5k  
[r"`r Bw  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, \"^.>+  
&*r'Sx )V  
Z_Z; g]|!  
辅助数据: 0nV|(M0lu?  
PK7 kpC  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; WPzq?yK  
HLml:B[F(  
D%=FCmL5@=  
Target 元件距离坐标原点-161mm; -F+dmI,1$  
Wu9))Ir  
fR6.:7&  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 !YCus;B~  
QY]G+3W  
A]k-bX= s  
探测器参数设定: aE'nW@YL.  
hRWRXC 9  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane d:V6.7>,  
x!@P|c1nKC  
-g;cg7O#(  
f.cQp&&]r  
@<W^/D1#L  
K@UQ O  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 CYCG5)<9  
@|c fFT W  
光源创建: 39+6ZTqx  
bEz1@"~ p  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 PfKF!/c B  
a~nErB  
F:o<E 42  
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。 ozr82  
YrWC\HR_  
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。 k-uwK-B}v+  
lIlmXjL0  
u{_jweZ  
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。 Z1t?+v+Ro*  
e<;^P(g`E  
创建分析面: H ^<LnYZ  
X\a*q]"_  
X>`5YdT~+  
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。 ;F:~HrxT}  
v>&sb3I  
+9[/> JM  
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。 =]auP{AlE  
=/b WS,=  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 ."#M X!  
8'Y7lOXS  
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。 AK brXKx  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, foOwJ}JU  
DG!H8^  
! 9U  
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。 =(^-s Jk  
WE hDep:  
绿色字体为说明文字, \z4I'"MC.9  
wf= s-C  
'#Language "WWB-COM" B)bq@jM  
'script for calculating thermal image map z+Cw*v\Y  
'edited rnp 4 november 2005 P})Iwk|Z  
M^E\L C  
'declarations BV8-\R@  
Dim op As T_OPERATION W_##8[r(?  
Dim trm As T_TRIMVOLUME 4KkjBPV  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling fW,,@2P  
Dim temp As Double 7%E]E,f/#  
Dim emiss As Double RKY~[IQ,  
Dim fname As String, fullfilepath As String ,bQbj7  
SREe, e\  
'Option Explicit &s|a\!>l  
Y)-)owx7  
Sub Main 6^oQ8unmS  
    'USER INPUTS  n]N+  
    nx = 31 Ev R6^n/  
    ny = 31 sU/R$Nbr  
    numRays = 1000 i"h '^6M1  
    minWave = 7    'microns Jx:t(oUR+  
    maxWave = 11   'microns $p)7k   
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 Zy>iaG9}  
    fname = "teapotimage.dat" U%7| iK  
yJheni  
    Print "" } +@H&}u  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" mv,<#<-W  
7q'_]$  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 /%#LA  
F%8W*Y699  
    Print "found detector array at node " & detnode eu]t.Co[X  
7.r}98V  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 &!y7PWHJ  
{G+pI2^  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode T\G2B*fGd  
b&y"[1`  
    GetTrimVolume detnode, trm lE8M.ho\  
    detx = trm.xSemiApe [Ipg",Su;f  
    dety = trm.ySemiApe fVU9?^0/)9  
    area = 4 * detx * dety yC]xYn)  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety ,<^7~d{{3m  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny 98%M`WY  
< O5r|  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling 3c"$@W:>  
    pixelx = 2 * detx / nx 8fn7!  
    pixely = 2 * dety / ny zH1pW(  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False Koi  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 `sS\8~A  
p m4g),s  
    'reset the source power bN ,>,hj  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) ]8}+%P,Q  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" 'E4`qq  
B]`!L/  
    'zero out irradiance array e~#"#?  
    For i = 0 To ny - 1 92@/8,[  
        For j = 0 To nx - 1 BVKr 2v  
            irrad(i,j) = 0.0 C+*qU  
        Next j JJ50(h)U  
    Next i GwOn&EpY!  
OX"^a$  
    'main loop ZfpV=DU  
    EnableTextPrinting( False ) Nh I&wl  
LDj'L~H  
    ypos =  dety + pixely / 2 a?zn>tx  
    For i = 0 To ny - 1 K+0&~XU  
        xpos = -detx - pixelx / 2 h6*&1r  
        ypos = ypos - pixely hmA$gR_  
5/v,|  
        EnableTextPrinting( True ) ArFsr  
        Print i 5wy1%/;  
        EnableTextPrinting( False ) }Htnhom0n  
*^BW[C/CTR  
BFU6?\r  
        For j = 0 To nx - 1 4(VVEe  
L|y4u;-Q  
            xpos = xpos + pixelx 7,i}M  
o -< 5<  
            'shift source CQf<En|1  
            LockOperationUpdates srcnode, True n{>Ge,enP0  
            GetOperation srcnode, 1, op (,5oqU9s@  
            op.val1 = xpos r/X4Hy0!lT  
            op.val2 = ypos w/8`]q  
            SetOperation srcnode, 1, op 7}r!&Eb  
            LockOperationUpdates srcnode, False E+Jh4$x {  
`1cGb*b/  
_RLx;Tn)L  
j\^0BTZ  
            'raytrace 1g_(xwUp+  
            DeleteRays `y&d  
            CreateSource srcnode 9Tgl/}q)  
            TraceExisting 'draw \2?p  
h8b*=oq  
            'radiometry $/\b`ID  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 ]!u12^A{  
                If IsSurface( k ) Then hK!Z ~  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) -#=y   
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) jpL' y1@Ut  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then uCA! L)$  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) 1E(~x;*)  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) ?;{fqeJz  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi T6X%.tR>`  
                    End If )V!9/d  
CaX0Jlk*  
                End If U=?hT&w\S  
MA:2]l3e  
            Next k .U8Se+;  
)+^1QL  
        Next j b.qp&2A  
Qg)=4(<Hr  
    Next i 4T*RJ3Fz!  
    EnableTextPrinting( True ) ~~U2Sr  
G2FP|mf,  
    'write out file %ZN p  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname o8!gV/oy  
    Open fullfilepath For Output As #1 -rU~  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny 2b+0}u>a  
    Print #1, "1e+308" (S :+#v  
    Print #1, pixelx & " " & pixely 5K1WfdBX7)  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 +O< 0q"E  
sGNVZx  
    maxRow = nx - 1 ^y.e Fz  
    maxCol = ny - 1 pRsYA7Ti  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) GCxtWFXH  
            row = "" gTI!b  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) b\/:-][  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string +k!Y]_&(:f  
        Next colNum                     ' end loop over columns 8S&Kf>D  
Evz;eobW/  
            Print #1, row O<3i6   
?[4!2T,Ca  
    Next rowNum                         ' end loop over rows Cdjh/+!f  
    Close #1 FHNK%Ko  
2.I'`A  
    Print "File written: " & fullfilepath !6eXJ#~[E  
    Print "All done!!" nZF(92v  
End Sub 7m;2M]BRi  
{VC4rA  
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: Q AJX7  
lO/<xSjNd  
q&IO9/[dk  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 [\o+I:,}wi  
  
Mis t,H7  
[3a-1,  
打开后,选择二维平面图: 9`J!]WQ1[  
@`:n+r5u  
_VU/j9<+  

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)  aG7QLCL  
3kFOs$3  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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