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FRED應用：數位化極座標資料取樣 |
| 時間:2023-05-03 15:11來源:未知作者: infotek點擊:次列印 |
介紹
本文討論了如何使用FRED數位化工具對極座標資料採樣。一個典型的應用是使用廠商規格表上的強度分佈來為一個光源指定光線的方向。當條件允許時，最好是使用一個光線集（也就是廠商測試光線資料）來代替規格表上的模型。當近場分佈可以忽略時，這種方式是較為合適的。
光源創建
通過強度（功率/立體角）的形式，從極座標圖中我們將會創建光源，但極座標圖定義的僅僅是光線的方向。在沒有任何額外資料或者光線資訊的條件下，我們對於這些光線的空間分佈一無所知。因此，我們做出這樣的假設：光線隨機分佈在光源出口孔徑的空間範圍內。
步驟1：創建光線網格位置
假設光源出口孔徑的大小是2mm×1.2mm(W×H)，首先滑鼠按右鍵光原始檔案夾，從清單清單裡選擇“創建新的詳細光源”。在光源對話方塊的位置/方向標籤上選擇“隨機平面（平面上排列著隨機點）”，並根據上述的規格表設置X和Y的外半孔徑值。開始後，設置光線數目為1000，孔徑的形狀為矩形。
步驟2：指定光線的方向類型
光線的空間位置指定好了後，我們需要輸入光線的方向資訊。規格表為光源提供了強度資料，因此使用光線方向說明“Randomly according to intensity distribution”才是有意義的。該光線方向說明將會在球形極座標網格上獲取強度分佈，並且根據該分佈輪廓統計隨機的光線方向（比如：強度最高的地方產生更多的光線，強度低的方向光線較少）。
在光源對話方塊位置/方向標籤下的光線方向區域處，選擇方向類型“Randomly according to intensity distribution”。
強度分佈的插值取決於極化和方位角方向向量的規格說明。極座標角開始於極軸並朝方位角軸正向增加。方位角開始於方位角軸，延伸到與極化和方位角方向向量定義平面相垂直的面。極向量和方位角向量的叉乘確定了方位角的正向方向。極向量(0,0,1)和方位角向量(1,0,0)的例子如下圖所示。
步驟3：數位化極座標圖資料
為了從極座標圖中數位化取樣資料到光線方向規格表中，我們可以在試算表區域右鍵點擊滑鼠，在清單功能表裡選擇“數位化曲線”。
在數位化工具對話方塊中使用“選擇圖像”按鈕，從規格表中選擇一個極座標圖的影像檔。FRED數位化工具允許的影像檔格式是*.bmp, *.pcx, *.jpg, *.tga, and *.tif。
隨著影像檔載入到數位化工具中，選擇“極座標圖”選項。
在極座標圖的情況下，X和Y滿足極座標的條件：
分別沿著X和Y軸，它們的取值範圍為0到1。
接著，點擊“選擇X,Y最小值點”按鈕，然後在極座標圖中選擇rho=0,theta=0的點。在下面的圖中，0,0點是藍色的。
下一步，點擊“選擇X最大值點”按鈕。選擇X軸的一個點（不一定是最大值），然後輸入相應的值到“X最大值”文字方塊中。
下一步，點擊“選擇Y最大值”按鈕，選擇沿著Y軸的一個點，輸入對應的值到“Y最大值”文字方塊中。
最後，點擊“選擇資料”按鈕，開始沿著極座標曲線中選擇點。注意到在對話方塊的頂端，數位化工具列出了極坐標系中正被選擇的這些點的資訊。
一旦我們在極座標圖中選擇好了這些點，點擊“匯出資料”，就會將數位化的點送回到光線方向對話方塊中。
步驟4：驗證強度分佈
既然資料已經從極座標圖中匯出，那就有必要驗證坐標系統的設置是否正確。在本例中，極軸沿著Z方向，方位角軸沿著X方向。當只有1個方位角資料登錄進來時，FRED將假定分佈是旋轉對稱的。當輸入多個方位角資料是，FRED會將這些資料點進行線性插值。
多方位角的輸入方法：如下圖，在此區域右鍵然後選擇”Append Azimuthal Angle”
通過添加一個方向分析實體（DAE）到系統模型中，我們就可以驗證強度分佈曲線。右鍵點擊分析表面資料夾，從清單功能表裡選擇“新建方向分析實體”。添加好DAE後，將它分配到光源模型中，通過拖放物件樹即可驗證。
接下來，通過點擊功能表>光線追跡>創建所有源光線選項，創建源光線（不要追跡）。創建好源光線後，通過點擊功能表>分析>極座標網格強度選項，選擇賦予到光源模型中DAE中，並選中“Create Analysis Results Node”。
圖表顯示出來後，在樹形資料夾中最下面的Analysis Results會發現一個新的節點“Intensity 1”, 選中此節點，點擊滑鼠右鍵，在彈出的清單功能表中選擇“以視覺化視圖顯示”（接受預設設置）。該選項將會以三維視圖呈現連貫的強度分佈，並且實現簡單的驗證：模型中的強度分佈是正確取向的。本實例系統在光源處含有一百萬束光線，其強度分佈圖如下所示。
總結
1. FRED數位化取樣工具不僅可以取樣光來源資料，還可以取樣材料、模型、鍍膜資料、散射資料；
2. 在驗證光源的光強度分佈或照度分佈的時候，不要去追跡光線，在raytrace功能表下選擇
Create All Source Rays,然後點擊照度分析或強度分析即可。
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