輻射度量學
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
輻射度量學的實例教程
根據這個計算，大多數軟件會讓用戶設置物體的溫度和輻射系數。從統計學的角度來看，這樣做完全是錯誤的！在大多數“真實”的系統中，相對于光學和機械元件，FPA朝向一個非常小的固體角，因此當大量光線被追跡時，如果有的話，到達FPA的光線很少（圖3）。結果是熱自發輻射的錯誤的估計。
有一種更加高效但是非最佳的方法。直接或者間接，大多數軟件允許用戶指定一個優先的輻射方向；這在文獻中被稱為“重點采樣”。使用該方法，用戶為每一個光學和機械元件指定了一個重點采樣。在光線追跡的過程中，光線散射到了這些優先的方向，這在引導光線到達FPA方面十分高效（圖4）。這極大的改善了統計結果，并且產生了熱自發輻射的一個準確評估。然而，在一個具有許多結構性元件的復雜、“真實生活”的系統，這樣做單調乏味且耗時，特別是如果分析者需要設定溫度和輻射系數。
圖3 熱發射主機筒的強力光線追跡。在這個例子中，入射光線沒有到達FPA。
圖4 發射朝向一個重要方向，計算更加高效，但是設置麻煩。
處理這個計算最好的方法是采用熱輻射度量學的數學方法。計算熱自發輻射（TSE）基本上是該形式的總和
因為熱輻射是朗伯的，我們可以用由熱出射度推導出的等值表達式替換L
其中ε是輻射系數，f是黑體積分，σ是斯特藩-玻爾茲曼常數，T是溫度（K）。問題是如何高效的計算Aobject和Ωdetector。
反轉光源和收集器的作用（使用方程3），我們可以寫成
注意到探測器的面積Adetector是一個定量，為了高效的計算每個發射物體的立體角，我們在輻射方程中引用了對稱性概念。
展開 根據這個計算，大多數軟件會讓用戶設置物體的溫度和輻射系數。從統計學的角度來看，這樣做完全是錯誤的！在大多數“真實”的系統中，相對于光學和機械元件，FPA朝向一個非常小的固體角，因此當大量光線被追跡時，如果有的話，到達FPA的光線很少（圖3）。結果是熱自發輻射的錯誤的估計。
有一種更加高效但是非最佳的方法。直接或者間接，大多數軟件允許用戶指定一個優先的輻射方向；這在文獻中被稱為“重點采樣”。使用該方法，用戶為每一個光學和機械元件指定了一個重點采樣。在光線追跡的過程中，光線散射到了這些優先的方向，這在引導光線到達FPA方面十分高效（圖4）。這極大的改善了統計結果，并且產生了熱自發輻射的一個準確評估。然而，在一個具有許多結構性元件的復雜、“真實生活”的系統，這樣做單調乏味且耗時，特別是如果分析者需要設定溫度和輻射系數。
圖3 熱發射主機筒的強力光線追跡。在這個例子中，入射光線沒有到達FPA。
圖4 發射朝向一個重要方向，計算更加高效，但是設置麻煩。
處理這個計算最好的方法是采用熱輻射度量學的數學方法。計算熱自發輻射（TSE）基本上是該形式的總和
因為熱輻射是朗伯的，我們可以用由熱出射度推導出的等值表達式替換L
其中ε是輻射系數，f是黑體積分，σ是斯特藩-玻爾茲曼常數，T是溫度（K）。問題是如何高效的計算Aobject和Ωdetector。
反轉光源和收集器的作用（使用方程3），我們可以寫成
注意到探測器的面積Adetector是一個定量，為了高效的計算每個發射物體的立體角，我們在輻射方程中引用了對稱性概念。
展開 使用輻射測量學技術，在很短的時間內，可以有效并準確地執行雜散光，照度均勻性和自發熱輻射的計算來追跡必要數量的光線。
關鍵字：照明，輻射度量學，光線追跡，雜散光
1.前言
根據MSNtm Encarta（微軟公司產品）在線詞典，“clever”這個詞是一個形容詞，意為“展示意志力，敏捷性和創造力”。“trick”這個詞是一個名詞，意為“一個特殊的、有效或巧妙的技巧，技能或技術”。綜上所述，本文的目的是介紹光學工程領域中聰明的和創造性的使用技巧。
在光學軟件的早期，當開始執行計算時，設計人員和分析師學會了如何高效又富有洞察力的計算。他們必須如此的原因是，在分時享用計算機上進行計算成本很高，而且獲取計算機并不總是很方便。此外軟件開發人員還沒有寫出很多如目前的現代軟件一樣豐富的專門的功能。
現代的軟件提供了無數種計算選擇，這使得很多沒有經驗的用戶相信，每一個問題可以通過按下工具欄上的按鈕而得以解決（圖1）。這是不正確的!
圖1 “圣杯”界面的發展：一個解決了用戶問題的按鈕，…不管它是什么問題。
有幾類問題，僅僅按鈕的解決方案是行不通的。這包括雜散光/離軸抑制計算，照明分析問題（特別是源于特定的視角），自發熱輻射計算及涉及多光束的干涉分析。這篇論文論述了前三類問題。
2.雜散光的計算
例如，讓我們考慮距離地球特定軌道高度上的傳感器的典型雜散光計算案例（圖2）。在這種情況下，傳感器的視線（LOS）是在地球的邊緣之上；LOS與邊緣之間的角度通常稱為“邊緣角”。現在的問題是“到達傳感器FPA（焦平面陣列）的雜散光數量是多少？”
圖2 地球傳感器的幾何結構（不按比例尺測量）。
最顯而易見的方法是將地球作為發射器（圖3）。
展開 
輻射度量學的最新內容
使用源自輻射度量學的技術，用FRED追跡必要數量光線的可能需要的時間，我們可以高效并精確地完成熱成像、冷反射、雜散光、熱照明均勻性和熱自發輻射的計算。
1.熱輻射和熱成像是什么？
熱成像定義為產生一個場景的可視化二維圖像的過程，該圖像依賴于從場景到達成像儀器孔徑的熱輻射或紅外輻射的差異。熱成像系統通常會減去背景來增強在紅外場景中變化的對比度。
關鍵字：照明，輻射度量學，光線追跡，雜散光
1.前言
根據MSNtm Encarta（微軟公司產品）在線詞典，“clever”這個詞是一個形容詞，意為“展示意志力，敏捷性和創造力”。“trick”這個詞是一個名詞，意為“一個特殊的、有效或巧妙的技巧，技能或技術”。綜上所述，本文的目的是介紹光學工程領域中聰明的和創造性的使用技巧。
使用源自輻射度量學的技術，用FRED追跡必要數量光線的可能需要的時間，我們可以高效并精確地完成熱成像、冷反射、雜散光、熱照明均勻性和熱自發輻射的計算。
1. 熱輻射和熱成像是什么？
熱成像定義為產生一個場景的可視化二維圖像的過程，該圖像依賴于從場景到達成像儀器孔徑的熱輻射或紅外輻射的差異。熱成像系統通常會減去背景來增強在紅外場景中變化的對比度。
