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。 .0 }eg$d $DS|jnpV
成像示意图 dA03,s 首先我们建立十字元件命名为Target csK;GSp} MEKsL7 创建方法: ,r_%p<lOFu L"[2[p 面1 : Fw.df< 面型:plane 8=kIN-l_ 材料:Air rD_\NgVAs 孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box w{+G/Ea \%BII>VS
a)lS)*Y 辅助数据: E!"N}v 首先在第一行输入temperature :300K, 4 x|yzUx emissivity:0.1; T@H<Fm_ X 5_T? w#qE#g %1 面2 : "Sb<"$: 面型:plane -F7P$/9 材料:Air H6/n 孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box %r
=9,IJ O
n/q&h5 (pv6V2i 位置坐标:绕Z轴旋转90度, BS*Y3 $ %^KNY ;E
nI_UL 辅助数据: pE4yx5r5 Ht4A 首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; Wd>gOE Fswr @du 8{4SaT.-Rm Target 元件距离坐标原点-161mm; }kZ)|/]kn GtLnh~)
ihp>cl? 单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 EBMZ7b-7 qbx}9pp}g D;! aix3 探测器参数设定: iy-~CPNB_ CbW>yr 在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane LS%;ZKJ HRg< f= oz
NTV@, #Y<QEGb( pq +~| Lj2Au_5 元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 %X -G(Z ab8F\%y-8 光源创建: Ihy76_OZ ,V &RpKek 光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 L %20tm Y^ 2]*e% Z/oP?2/Afh 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。 VMl)_M:' AQgagE^ 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。 M0K+Vz= Qm@v}pD }@TtX\7(D 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。 gJYX B&Iy_; 创建分析面: w,VUWja ~{$5JIpCm `nv82v 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。 i p;
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' Ivr =- 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。 D:#e;K VRA0p[ FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 `VXC*A
R4AKp1Y 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。 X;QhK] Z 将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, L4!T NsF8`rg
rvETt 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。 VWT\wAL
ZUK'z 绿色字体为说明文字, Bs;.oK5!n@ 0u=FlQ
}h '#Language "WWB-COM" AfX lV-v 'script for calculating thermal image map HOb0\X 'edited rnp 4 november 2005 dW9Ci"~v WmTg`[ 'declarations l g43 Dim op As T_OPERATION L9^h.Y7 Dim trm As T_TRIMVOLUME w6G<&1iH Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling !_pryNcb Dim temp As Double H q."_i{I Dim emiss As Double %dDwus Dim fname As String, fullfilepath As String M2rgB%W)m 2>h.K/pC 'Option Explicit 2`nOYK dZ{yNh.] Sub Main j7v?NY 'USER INPUTS G21cJi* nx = 31 {i| $^A3 ny = 31 <69Uq8GI numRays = 1000 `>N_A!pr` minWave = 7 'microns HK4 *+ maxWave = 11 'microns ]`u_d}` sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 M'}iIO`L fname = "teapotimage.dat" CSNfLGA D.Z4noMA6 Print "" {3){f;b Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" HiPd|D lbnH|;`$]m detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 pHv~^L%= IrTMZG Print "found detector array at node " & detnode oa:30@HSb &C6Z{.3V srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 K-,8~8[ ylPDM7Ka Print "found differential detector area at node " & srcnode pipqXe 6U[bAp GetTrimVolume detnode, trm 9 ,>u, detx = trm.xSemiApe Hribk[99 dety = trm.ySemiApe !R"iV^?V area = 4 * detx * dety * vW#XDx Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety %eQw\o,a Print "sampling is " & nx & " by " & ny :vRUb>z |}2X|4&X 'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling VtzX I2.2 pixelx = 2 * detx / nx yVl?gGgh pixely = 2 * dety / ny Nlk' SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False 1Aw/-FxJ Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 VmTPE5d ?JI:>3e 'reset the source power gbL!8Z1h SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) J={R@}u Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" 18];fC PA<<{\dp 'zero out irradiance array cr"AK"TQ For i = 0 To ny - 1 {v~.zRW%]r For j = 0 To nx - 1 n2(@uT&> irrad(i,j) = 0.0 K6nGC Next j j_Qkw ? Next i q;L~5q."E aEw wK(ny 'main loop |)+;d EnableTextPrinting( False ) h4lrt CF_pIfbaf ypos = dety + pixely / 2 Kt\#|-{CH- For i = 0 To ny - 1 uIb,n5 xpos = -detx - pixelx / 2 OD`?BM ypos = ypos - pixely L2
^-t7 M8}t`q[-& EnableTextPrinting( True ) NvU~? WN Print i ^oT!%"\ EnableTextPrinting( False ) 5\\a49k.p "l.1 UB& Mz#<Vm4 For j = 0 To nx - 1 @EV*QC2l;Y dzn[4 xpos = xpos + pixelx ?O.1HEr [K4wd%+ 'shift source f!n0kXVu6U LockOperationUpdates srcnode, True [d}AlG! GetOperation srcnode, 1, op y1@*)|
r op.val1 = xpos 5y%-K=d op.val2 = ypos u[;,~eB%w SetOperation srcnode, 1, op WjVj@oC LockOperationUpdates srcnode, False /n&Y6@W =
gbB)u-Pc daakawn+ m<liPl
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