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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。 )p-B@5bb  
~HwY?[}!m  

成像示意图
>-Qg4%m  
首先我们建立十字元件命名为Target oh '\,zpL  
Tr1#=&N0  
创建方法: |S5N$[  
U}xQUFT|  
面1 : A2o ;YyF  
面型:plane aW8Bx\q  
材料:Air J~5VL |ca  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box `eIX*R   
ZDZPJp,  
3z[yKua\  
辅助数据: )$/Gh&1G  
首先在第一行输入temperature :300K, n% w36_  
emissivity:0.1; um@RaU  
x@F"ZiYD@O  
}b+tD3+  
面2 : eH2.,wY1  
面型:plane )* @Oz  
材料:Air XelY?Ph,,  
孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box V8>%$O sw  
,.` ";='o  
%Ke:%##Y  
位置坐标:绕Z轴旋转90度, @WX]K0 $;  
X6mY#T'fQ  
D-.XSIEMu  
辅助数据: b|T}mn  
eR(PY{  
首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; Q)}sX6TB  
. `lcxC  
(=${@=!z  
Target 元件距离坐标原点-161mm; im^G{3z  
%-+lud  
@]Ye36v0#L  
单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 }-m/ 'Q  
N}wi<P:*)  
_pQ9q&i4  
探测器参数设定: wO!k|7:Z  
aWVJx@f  
在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane g2 uc+p  
A%n l@`s,  
-OZRSjmY  
b0]y$*{j  
:8U=L'4  
EI2V<v  
元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 -^8gZk/(W  
_;J7#j~}  
光源创建: 2RKI M(~  
+nRO<  
光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 A'qJke=  
/Cr0jWu _  
y";{k+  
我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 F#@Mf?#2  
#rzq9}9tB  
我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 mFOuE5  
.eW}@1+[;  
|_a E~_  
功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 8ON$M=Ze$  
E/:<9xl  
创建分析面: bT>% *  
;}3wT,=sN  
Mw7 ~:O`  
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。  m2%uGqz  
n.,\Z(l|0  
= LuH:VM&  
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 c_^   
{<&I4V@+  
FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 F<X)eO]tk  
y[S 5  
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。 '=@O]7o~  
将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, di`Ql._M  
It!%/Y5  
D0=D8P}H:  
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。 :*#AJV)  
+Tde#T&[  
绿色字体为说明文字, L.lmbxn  
_S/bwPj|~y  
'#Language "WWB-COM" 4p&qH igG  
'script for calculating thermal image map mkTf}[O  
'edited rnp 4 november 2005 W'rft@J$  
@DfjeS)u^  
'declarations '0U+M{  
Dim op As T_OPERATION $I~=t{;"XV  
Dim trm As T_TRIMVOLUME Jg3}U j2By  
Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling Nqp%Z7G  
Dim temp As Double <WtX> \]l(  
Dim emiss As Double x$I~y D  
Dim fname As String, fullfilepath As String Z T95g  
H:4r6-{  
'Option Explicit md_aD  
cysYjuI i  
Sub Main ^%|{>Mz;c  
    'USER INPUTS 8(q4D K\5u  
    nx = 31 ^o,Hu#  
    ny = 31 )!hDF9O  
    numRays = 1000 4vPQuk!  
    minWave = 7    'microns #z-6mRB  
    maxWave = 11   'microns fyT:I6*  
    sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 rPkV=9ull,  
    fname = "teapotimage.dat" #JeZA0r5  
gCz^JM  
    Print "" YN9ug3O+  
    Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" ~<Uwum v  
-7TT6+H)  
    detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 1\{0z3P  
m*  |3  
    Print "found detector array at node " & detnode GKH 7Xx(  
'CjcOI s  
    srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 yp wVzCUG  
i*..]!7e  
    Print "found differential detector area at node " & srcnode ik_Ll|  
kM*f9x  
    GetTrimVolume detnode, trm ueZ`+g~gg  
    detx = trm.xSemiApe }:5r#Cd  
    dety = trm.ySemiApe cgc| G  
    area = 4 * detx * dety thOQcOf0$  
    Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety +*a:\b" fx  
    Print "sampling is " & nx & " by " & ny &9, 6<bToP  
F=Z|Ji#  
    'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling XB UO  
    pixelx = 2 * detx / nx 5@P2Z]Q  
    pixely = 2 * dety / ny Hwklk9U  
    SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False <w+K$WE {  
    Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 Cd#[b)d ?^  
#q9jFW8  
    'reset the source power }I}RqD:`  
    SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) s[nXr   
    Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" )}9Ef"v|  
<`9Q{~*=t  
    'zero out irradiance array ~A}"s-Kq5  
    For i = 0 To ny - 1 %L:e~*  
        For j = 0 To nx - 1 eEb(TG~,Y  
            irrad(i,j) = 0.0 FcdbL,}=<  
        Next j Q*ZqY  
    Next i 2Y\,[$z  
~ULuX"n  
    'main loop ;yqJEj_m(  
    EnableTextPrinting( False ) I{JU<A,&  
",(-AU!a)h  
    ypos =  dety + pixely / 2 HtgVD~[]  
    For i = 0 To ny - 1  [53rSr  
        xpos = -detx - pixelx / 2 R}8!~Ma`|  
        ypos = ypos - pixely l6:k|hrm;  
vK!,vKa.  
        EnableTextPrinting( True ) aDm$^yP  
        Print i ]BP"$rs  
        EnableTextPrinting( False ) 36@)a5  
15 x~[?!  
k+ 5:fB)z  
        For j = 0 To nx - 1 |+mhYq|`  
KVvIo1$N  
            xpos = xpos + pixelx 8O qG{jmG  
wWko9h=|mQ  
            'shift source t(?m!Z?tb  
            LockOperationUpdates srcnode, True ,oT?-PC$z  
            GetOperation srcnode, 1, op 7h<B:~(K  
            op.val1 = xpos T12?'JL^r  
            op.val2 = ypos U O YM   
            SetOperation srcnode, 1, op cAM1\3HWT"  
            LockOperationUpdates srcnode, False &1ASWllD  
@C0{m7q  
HB\<nK  
,v4Z[ (  
            'raytrace q{ n~v>wU  
            DeleteRays MlkTrKdGi  
            CreateSource srcnode _:x/\ 8P  
            TraceExisting 'draw "(F>?pq  
^6Q(he  
            'radiometry h$)!eSu  
            For k = 0 To GetEntityCount()-1 KRd.Ubs -  
                If IsSurface( k ) Then GC?\GV  
                    temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) W#$ pt>h)  
                    emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) -Mb nYs)  
                    If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then !`hiXDk*2  
                        ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) ,}2M'DSWa  
                        frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) w}zl=w{G  
                        irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi sg;G k/]  
                    End If oJ ,t]e*q=  
^Jcs0c @\  
                End If 9w[7X"#n  
AFGWlC#`  
            Next k BB-E"<  
~P 1(%FZ  
        Next j ,)hUL/r6  
3+u11'0=t  
    Next i tj;<Z.  
    EnableTextPrinting( True ) ajq[ID  
Lfx&DK !  
    'write out file X@:pys 8@  
    fullfilepath = CurDir() & "\" & fname iIA5ylf{E  
    Open fullfilepath For Output As #1 UpL?6)  
    Print #1, "GRID " & nx & " " & ny U 3aY =8B  
    Print #1, "1e+308" i=OPl  
    Print #1, pixelx & " " & pixely s+YQ :>F  
    Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 N&K:Jp  
AYeA)jk  
    maxRow = nx - 1 q]T{g*lT  
    maxCol = ny - 1 KFCrJ )  
    For rowNum = 0 To maxRow                    ' begin loop over rows (constant X) JOS,>;;F4  
            row = "" YK!nV ,  
        For colNum = maxCol To 0 Step -1            ' begin loop over columns (constant Y) b? jRA^  
            row = row & irrad(colNum,rowNum) & " "     ' append column data to row string ;| ##~Y.9  
        Next colNum                     ' end loop over columns 1`)ie%=  
&Ey5 H?U!  
            Print #1, row m{9m.~d  
6QkdH7Qf=  
    Next rowNum                         ' end loop over rows $YSAD\a<  
    Close #1 6T! *YrS  
;:,hdFap  
    Print "File written: " & fullfilepath coT|t T  
    Print "All done!!" R$X1Q/#md  
End Sub v!27q*;8H  
j$'L-kK+  
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: -^]8w QU  
<e-9We."  
S;sggeP7,  
找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 S9S8T+  
  
lyNa(3  
}J73{  
打开后,选择二维平面图: ZgQ4~s  
_W'>?e0i  
~B;kFdcVXn  

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)  x>:~=#Vi  
Z^ynw8k"  
是Virtuallab Fusion物理仿真软件,感兴趣可以加微18001704725
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