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。 ^Qz8`1`;Z  
.z7X Ymv  

成像示意图
9 a2Ga   
首先我们建立十字元件命名为Target ?qYw9XQYL  
!TP8LQ  
创建方法: s0v?*GRX  
HY9H?T  
面1 : gE(QVbh(  
面型:plane 8e)k5[\m  
材料:Air o\h[K<^>)  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box ja70w:ja  
"Q'#V!  
J]nb;4w  
辅助数据: -\\}K\*MJ  
首先在第一行输入temperature :300K, v>.nL(VLjP  
emissivity:0.1; fG;)wQJ  
d /&aC#'B  
1K^blOLXe  
面2 : _ZIaEJjH/  
面型:plane )y'`C@ijI  
材料:Air k=H{gt  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box p=\DZU~1  
QkZT%!7  
Pk[f_%0  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, j{>E.F2.  
Fp4eGuWH#  
M kko1T=6  
辅助数据: ?(>7v[=iT  
!tv3.:eT  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; 2:MB u5**  
>FFZ8=  
ygS*))7 r  
Target 元件距离坐标原点-161mm; !0c7nzjm  
{o+aEMhM  
 BqP:]  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 [wRk )kl`  
9z\q_ 0&i  
~YO')  
探测器参数设定: e'(n ^_$nl  
?,]%V1(@V`  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane -]~U_J]  
;5ugnVXu  
~xGWL%og  
EK_NN<So#  
}fZT$'*;  
a2v UZhkR  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 HB{w:  
5|NM]8^^0[  
光源创建: 6#7f^uIK  
$%`OJf*k  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 Dd<gYPC  
<tuh%k  
pnca+d  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 y&t&'l/m  
\r^=W=  
我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 P9:7_Vc  
hUSr1jlA  
rl'YyO}2  
功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 *W y0hnr;]  
T5B~CC'6  
创建分析面: :RzcK>Gub=  
M ioS  
QB#f'X  
到这里元件参数设定完成,现在我们设定元件的光学属性,在前面我们分别对第一和第二面设定的温度和发射系数,散射属性我们设定为黑朗伯,4%的散射。并分别赋予到面一和面二。 ^TVy :5Ag  
G'MYTq  
xE;4#+_I  
到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 7~C@x+1S/  
ggVB8QN{  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 -9}]J\  
J;+tQ8,AP  
FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 z[0L?~$  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, 6aK'%K  
 ?Vbe  
_jy*`$"q (  
打开后清空里面的内容,此脚本为通用脚本适用于一切可热成像的应用。  DC]FY|ff  
w:r0>  
绿色字体为说明文字, L7G':oA_`p  
1{_tV^3@  
'#Language "WWB-COM" ZL#4X*zT  
'script for calculating thermal image map Cj"k Fq4  
'edited rnp 4 november 2005 KNC!T@O|{#  
}%| (G[  
'declarations %g5weiFM  
Dim op As T_OPERATION (+4gq6b  
Dim trm As T_TRIMVOLUME %&c[g O!Za  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling 4FQU$f  
Dim temp As Double 1N x%uz  
Dim emiss As Double ~/! Zh  
Dim fname As String, fullfilepath As String _p?lRU8  
?:s`}b  
'Option Explicit 0 !E* >  
mdypZ1f_  
Sub Main VHM,W]  
    'USER INPUTS A{: a kK  
    nx = 31 WU Q2[)<  
    ny = 31 B*zb0hdo:  
    numRays = 1000 :o*{.  
    minWave = 7    'microns NVS U)#  
    maxWave = 11   'microns OC#oJwC  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 @+syD  
    fname = "teapotimage.dat" H_ .@{8I  
zY(w`Hm2  
    Print "" 1zGEf&rv:  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" l|%7)2TyG)  
.P# c/SQp  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 K~+y<z E  
$T^O38$  
    Print "found detector array at node " & detnode %~4R)bsJ'  
+"?K00*(  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 uB 6`e!Q  
M86v  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode ZJP.-`U  
GTYGm  
    GetTrimVolume detnode, trm RA+Y./*h  
    detx = trm.xSemiApe yT-m9$^v  
    dety = trm.ySemiApe \kzxt/Ow  
    area = 4 * detx * dety 5[al^'y  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety _q)`Y:2  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny _ Eq:Qbw#  
)cUc}Avg}  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling Z2PLm0%:  
    pixelx = 2 * detx / nx ORv[Gkq_N)  
    pixely = 2 * dety / ny 7_E+y$i=  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False 4eU};Pv  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 =5oFutg`  
_R8)%<E  
    'reset the source power *VIM!/YW  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) :QUZ7^u  
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" ~Msee+ZZ :  
hs2f3;)  
    'zero out irradiance array ]0 ouJY  
    For i = 0 To ny - 1 Vhz?9i6|g^  
        For j = 0 To nx - 1 VpWax]'  
            irrad(i,j) = 0.0 l#~Sh3@L(  
        Next j ;g^QH r  
    Next i ^KF  
NX@TWBn%  
    'main loop w{F8]N>0<  
    EnableTextPrinting( False ) W5 fO1F  
iq5h[  
    ypos =  dety + pixely / 2 fyYv}z  
    For i = 0 To ny - 1 feIAgd},  
        xpos = -detx - pixelx / 2 %a8'6^k  
        ypos = ypos - pixely UmiW_JB  
iWCN2om  
        EnableTextPrinting( True ) ?5$\8gZ  
        Print i | (v/>t  
        EnableTextPrinting( False ) lLmVat(  
7xwS  .|  
#ZCgpg$wM  
        For j = 0 To nx - 1 nl*{@R.q @  
z\_q`43U7  
            xpos = xpos + pixelx KT{ <iz_  
Q7"KgqpQ3  
            'shift source .3{S6#  
            LockOperationUpdates srcnode, True #c+N}eX{  
            GetOperation srcnode, 1, op A. U<  
            op.val1 = xpos #T#&qo#  
            op.val2 = ypos ~< Gs<c}z  
            SetOperation srcnode, 1, op gLl?e8[F  
            LockOperationUpdates srcnode, False 0AJ6g@ t[  
q&jZmr  
D<L]'  
K&BlWXT  
            'raytrace ^zs CF0  
            DeleteRays EVgn^,  
            CreateSource srcnode _? 1<  
            TraceExisting 'draw ?Sn$AS I  
duXv [1  
            'radiometry q{yz]H,  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 kzJNdYtdH  
                If IsSurface( k ) Then M`BD]{tN}  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) YwoytoXK  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" )  t Z\  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then MukPY2[Am  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) ;NLL?6~  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) [ueT]%  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi ~K:#a$!%,  
                    End If =c-j4xna>  
?.\ CUVK  
                End If MA(\ r  
1'c!9  
            Next k T6O Ib  
n@T4z.*~lA  
        Next j ~;UK/OZ  
Yx(?KN7V?  
    Next i OjJlGElw  
    EnableTextPrinting( True ) */nb%QV  
1kb?y4xeJ  
    'write out file $o/ ?R]h  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname k/?+jb  
    Open fullfilepath For Output As #1 ~S"G~a(&j  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny Fd5{pM3  
    Print #1, "1e+308" UgSSZ05Lq  
    Print #1, pixelx & " " & pixely b]4yFwb  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 ReZ|q5*  
pL-p  
    maxRow = nx - 1 KDRIy@[e  
    maxCol = ny - 1 >/1.VT\E  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) {-Yp~HQF  
            row = "" z}8rD}BH  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) qZKU=HM  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string uO,90g[C/R  
        Next colNum                     ' end loop over columns -$dnUXFsj[  
~`T(mh',  
            Print #1, row lG%oqxJ+ L  
3|9) A+,#  
    Next rowNum                         ' end loop over rows (d4zNYK  
    Close #1 9WtTUk  
mOGcv_L  
    Print "File written: " & fullfilepath :E4i@ O7%  
    Print "All done!!" RUX!(Xw  
End Sub .s7o$u~l  
^L]+e  
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: C*kZ>mbc  
_P,fJ`w   
H'?Bx>X  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 Sh2q#7hf  
  
JS({au  
;`X-.45  
打开后,选择二维平面图: Rp}6}4=d  
9OF5A<%"u  
*=@Z\]"?  

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)  "i_tO+  
d@8_?G}  
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