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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。 WA5kX SdIb D?F5o^e"h< 成像示意图 O~0
1)% 首先我们建立十字元件命名为Target 13kb~'+&r d$~b` 创建方法: GZX!iT @BhAFv,7 面1 : w>Sz^_ h 面型:plane U7eQ-r 材料:Air {/!Gh\i 孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box <ijmkNVS R0d|j#vP "Oko|3 辅助数据: 2U{RA's 首先在第一行输入temperature :300K, Bcon4 emissivity:0.1; kxwm08/|f
@+#p:sE to=##&ld< 面2 : s7}
)4.vO 面型:plane ?.ihWbW_ 材料:Air n7uD(cL 孔径:X=1.5, Y=6,Z=0.075,形状选择Box GTNTx5H E_rC"_Zte :C6rN}_k 位置坐标:绕Z轴旋转90度, #8OqX*/ ,sl.:C 4 )d`$2D&iY 辅助数据: dtl< m/nn}+*C 首先在第一行输入temperature :300K,emissivity: 0.1; RR=l&uT QLG,r^
\c}r6xOr Target 元件距离坐标原点-161mm; ksp':2d} B4ze$# )^sfEYoA 单透镜参数设定:F=100, bend=0, 位置位于坐标原点 *?fBmq[j 9V\`{(R yqI|BF` 探测器参数设定: ':$a6f &T 7SZs/wWh% 在菜单栏中选择Create/Element Primitive /plane p~ItHwiT _0E,@[ $7YLU{0 7^=jv~>wP R&xd
ic! 1Tr=*b %f 元件半径为20mm*20,mm,距离坐标原点200mm。 {!h[@f4 mH .I! 光源创建: 6si-IJ E}2[Pb)e 光源类型选择为任意平面,光源半角设定为15度。 0fU>L^P_? 9~I WGj? b@hoH)<9E 我们将光源设定在探测器位置上,具体的原理解释请见本章第二部分。 kGP?Jx\PkH 8t!"K_Mkx 我们在位置选项又设定一行的目的是通过脚本自动控制光源在探测器平面不同划分区域内不同位置处追迹光线。 q'tT)IgD IRa*}MJe cgOoQP/# 功率数值设定为:P=sin2(theta) theta为光源半角15度。我们为什么要这么设定,在第二部分会给出详细的公式推导。 E !M+37/ bmpB$@ 创建分析面: ;7>--_?= +i =78 U+
=q_ < 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。 HfPeR8I%i 17d$gZ1O: I|H mbTXa 到此,所有的光学结构和属性设定完成,通过光线追迹我们可以查看光线是否可以穿过元件。 >w2u w"|c;E1;_ FRED在探测器上穿过多个像素点迭代来创建热图 p4 PFoFo2 ppjrm FRED具有一个内置的可编译的Basic脚本语言。从Visual Basic脚本语言里,几乎所有用户图形界面(GUI)命令是可用这里的。FRED同样具有自动的客户端和服务器能力,它可以被调用和并调用其他可启动程序,如Excel。因此可以在探测器像素点上定义多个离轴光源,及在FRED Basic脚本语言里的For Next loops语句沿着探测器像素点向上和向下扫描来反向追迹光线,这样可以使用三维图表查看器(Tools/Open plot files in 3D chart)调用和查看数据。 p?@D' 将如下的代码放置在树形文件夹 Embedded Scripts, n3\vq3^? Fu$sfq }kDrUnBk 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。 NQ!F` o++Hdvai 绿色字体为说明文字, Op{Mc$5a =fPO0Ot; '#Language "WWB-COM" w?q"%F;/ 'script for calculating thermal image map )Be;Zw.| 'edited rnp 4 november 2005 oL;/Qan @gOgs 'declarations -(EqBr@_ Dim op As T_OPERATION \Wk$>?+#@ Dim trm As T_TRIMVOLUME RP9||PFS~~ Dim irrad(32,32) As Double 'make consistent with sampling 8J0tya"z Dim temp As Double =[&Jxy>Y Dim emiss As Double p\K5B, Dim fname As String, fullfilepath As String i747( ^ (
9l|^w[" 'Option Explicit 8ZDq
KQ1; u[DV{o Sub Main -E1}mL}I` 'USER INPUTS a=R-F!P) nx = 31 M*N8p]3Cq ny = 31 #z.x3D@^r6 numRays = 1000 RZZB?vx minWave = 7 'microns <#-ERQw maxWave = 11 'microns I
f(_$> sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4 By9/tB fname = "teapotimage.dat" ilP&ctn6+c .z"[z^/uF Print "" ?0x;L/d]) Print "THERMAL IMAGE CALCULATION" YS*t7 6FE[snw detnode = FindFullName( "Geometry.Detector.Surface" ) '找到探测器平面节点 wHmEt ORo @h]H_ Print "found detector array at node " & detnode h|
Ih4 D<`X
B* srcnode = FindFullName( "Optical Sources.Source 1" ) '找到光源节点 q3:tZoeXV JpDkf$kM Print "found differential detector area at node " & srcnode {~SR>I3sv |*b8-a8< GetTrimVolume detnode, trm cQny)2k*x detx = trm.xSemiApe 2+.m44>Ti dety = trm.ySemiApe e#wn;wo? area = 4 * detx * dety `PL!>oa(8 Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety &Lw| t_y Print "sampling is " & nx & " by " & ny @;0Ep0[ 3-05y!vbcE 'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling 8c9_=8vw pixelx = 2 * detx / nx :MVD83?4 pixely = 2 * dety / ny O
tr@jgw SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False 8HzEH-J
Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2 G>Q{[m$ 7>nA;F
8_ 'reset the source power i=ba=-"Mt SetSourcePower( srcnode, Sin(DegToRad(15))^2 ) Buo1o&& Print "resetting the source power to " & GetSourcePower( srcnode ) & " units" Q7C'O @ __QTlj
'zero out irradiance array nT>?}/S For i = 0 To ny - 1 G`pI{_-e For j = 0 To nx - 1 (n<xoV[e irrad(i,j) = 0.0 w*+rB p,f Next j [#_ceg1G Next i 0V^?~ex 1#'wR3[+ 'main loop g%Z;rDfi EnableTextPrinting( False ) &"BKue~q@p 6V)# Yf ypos = dety + pixely / 2 T<OLfuV For i = 0 To ny - 1 jkbz8.K xpos = -detx - pixelx / 2 . &e,8 ypos = ypos - pixely /<})+=>6f f /jN $p EnableTextPrinting( True ) i@2?5U>h Print i a}wB7B;,g EnableTextPrinting( False ) 1G\ugLm n8?gZ` W R}0cO^V For j = 0 To nx - 1 (i`DUF'#y ,Zdc xpos = xpos + pixelx Rzb] mM o5)U3U1| 'shift source $oNkE LockOperationUpdates srcnode, True {PfE7KH GetOperation srcnode, 1, op ?.T=(- op.val1 = xpos =$HzEzrw op.val2 = ypos &t4j px SetOperation srcnode, 1, op xTe?* LockOperationUpdates srcnode, False #hai3>9|B M?_VYK 'raytrace '\9A78NV{; DeleteRays a9"Gg}h\ CreateSource srcnode bC&_OU: TraceExisting 'draw c!I>
_PD`& W4Eo1 E 'radiometry _h5@3>b3r For k = 0 To GetEntityCount()-1 Abj`0\ If IsSurface( k ) Then ?vZ&CB temp = AuxDataGetData( k, "temperature" ) ~2pctqMA emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" ) "xh]>_;&' If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then Tj.;\a|d ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k ) r`"
? K]rI frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp ) yXDf;`J irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 * ProjSolidAngleByPi $
@^n3ZQ4 End If 3i7n"8\$ nOOA5Gz End If Qd@`jwjS s,0,w--= Next k w7O(I" LaLA}1!
Next j =6? 3c\ gllXJM^ - Next i ; LTc4t EnableTextPrinting( True ) T9u/|OP #MI}KmH 'write out file #w#B' fullfilepath = CurDir() & "\" & fname Yh4e\]ql~N Open fullfilepath For Output As #1 -FJ5N}R Print #1, "GRID " & nx & " " & ny &!~q#w1W-5 Print #1, "1e+308" e\/Lcng Print #1, pixelx & " " & pixely y*P[*/g Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2 TVKuvKH8U N2C^'dFj maxRow = nx - 1 w2Pkw'a{ maxCol = ny - 1 (zUERw\aX For rowNum = 0 To maxRow ' begin loop over rows (constant X) [Q)lJTs row = "" `57ffQR9 For colNum = maxCol To 0 Step -1 ' begin loop over columns (constant Y) GCc@
:*4[ row = row & irrad(colNum,rowNum) & " " ' append column data to row string QarA.Ne~ Next colNum ' end loop over columns "Sl";. 3q<\
\8Y* Print #1, row L7 qim.J _t3n< Next rowNum ' end loop over rows -p9|l%W Close #1 (]rtBeT is`le}$^y Print "File written: " & fullfilepath ~`T3 i Print "All done!!" EpS"NQEe End Sub "]`!#5j^WP \Z<' u; 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: Haiuf)a @TsOc0?- y~;Kf0~ 找到Tools工具,点击Open plot files in 3D chart并找到该文件 HJM- ;C]( Pr/K5aJeg ><5tnBP|+L 打开后,选择二维平面图: jFnq{Lt
`2Vc*R
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