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- 綾瀨宿據(jù) 2017-02-18 00:00:00
- 個人ZEMAXZEMAX</ol> ZEMAX是美國Focus Software Inc.所發(fā)展出的光學(xué)設(shè)計軟件,可做光學(xué)組件設(shè)計與照明系統(tǒng)的照度分析,也可建立反射,折射,繞射等光學(xué)模型,并結(jié)合優(yōu)化,公差等分析功能,是套可以運算Seqential及Non-Seqential的軟件?! EMAX 是一套綜合性的光學(xué)設(shè)計仿真軟件,它將實際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計概念、優(yōu)化、分析、公差以及報表整合在一起。ZEMAX 不只是透鏡設(shè)計軟件而已,更是全功能的光學(xué)設(shè)計分析軟件, 具有直觀、功能強大、靈活、快速、容易使用等優(yōu)點,與其它軟件不同的是 ZEMAX 的 CAD 轉(zhuǎn)文件程序都是雙向的,如 IGES 、 STEP 、 SAT 等格式都可轉(zhuǎn)入及轉(zhuǎn)出。而且 ZEMAX可仿真 Sequential 和 Non-Sequential 的 成像系統(tǒng)和非成像系統(tǒng), ZEMAX光學(xué)設(shè)計程序是一個完整的光學(xué)設(shè)計軟件,是將實際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計概念,優(yōu)化,分析,公差以及報表集成在一起的一套綜合性的光學(xué)設(shè)計仿真軟件。包括光學(xué)設(shè)計需要的所有功能,可以在實踐中對所有光學(xué)系統(tǒng)進行設(shè)計,優(yōu)化,分析,并具有容差能力,所有這些強大的功能都直觀的呈現(xiàn)于用戶界面中。ZEMAX功能強大,速度快,靈活方便,是一個很好的綜合性程序。 ZEMAX能夠模擬連續(xù)和非連續(xù)成像系統(tǒng)及非成像系統(tǒng)。2. TracePro TracePro是一套普遍用于照明系統(tǒng)、光學(xué)分析、輻射度分析及光度分析的光線模擬軟體。它是diyi套以ACIS solid modeling kernel為基本的光學(xué)軟體。 diyi套結(jié)合真實固體模型、強大光學(xué)分析功能、資料轉(zhuǎn)換能力強及易上手的使用介面的模擬軟件。 TracePro可利用在顯示器產(chǎn)業(yè)上,它能模仿所有類型的顯示系統(tǒng),從背光系統(tǒng),到前光、光管、光纖、顯示面板和LCD投影系統(tǒng)。 比起傳統(tǒng)的原形方法,TracePro在建立顯示系統(tǒng)的原型時,在時間上和成本上要降低30-50%。 應(yīng)用領(lǐng)域包括:照明、導(dǎo)光管、背光模組、薄膜光學(xué)、光機設(shè)計、投影系統(tǒng)、雜散光、雷射邦浦 常建立的模型:照明系統(tǒng)、燈具及固定照明、汽車照明系統(tǒng)(前頭燈、尾燈、內(nèi)部及儀表照明)、望遠鏡、照相機系統(tǒng)、紅外線成像系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)、光譜儀、導(dǎo)光管、積光球、投影系統(tǒng)、背光板。 TracePro作為下一代偏離光線分析軟件,需要對光線進行有效和準確地分析。為了達到這些目標,TracePro具備以下這些功能:處理復(fù)雜幾何的能力,以定義和跟蹤數(shù)百萬條光線;圖形顯示、可視化操作以及提供3D實體模型的數(shù)據(jù)庫;導(dǎo)入和導(dǎo)出主流CAD軟件和鏡頭設(shè)計軟件的數(shù)據(jù)格式。 3. FRED FRED光機模擬設(shè)計軟件 ,該軟件是美國Photon Engineering所出產(chǎn),與其它同類產(chǎn)品相比,性能更高、模塊類型豐富,性價比更具優(yōu)勢,只要租用價即可買斷該軟件,不用年年支付租賃費,而且一次即可擁有以下所有功能。 用途 FRED運用的領(lǐng)域范圍非常廣泛,只要系統(tǒng)可以用幾何光學(xué)來描述,都可以用它來做分析,常見的應(yīng)用領(lǐng)域為:照明系統(tǒng)、導(dǎo)光管、投影系統(tǒng)、激光、干涉、雜散光、鬼影分析、生物醫(yī)學(xué)、其它光學(xué)系統(tǒng)原型之系統(tǒng)設(shè)計等等,無論是簡易或是復(fù)雜的成像與非成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu),F(xiàn)RED都可以準確的建構(gòu)及分析。 4.LightTools LightTools是一個全新的具有光學(xué)精度的交互式叁維實體建模軟件體系,提供Z現(xiàn)代化的手段直接描述光學(xué)系統(tǒng)中的光源、透鏡、反射鏡、分束器、衍射光學(xué)元件、棱鏡、掃描轉(zhuǎn)鼓、機械結(jié)構(gòu)以及光路。由于 LightTools把光學(xué)和機械元件集合在統(tǒng)一的體系下處理,并配有“放置”光源、發(fā)射光線的非順序面光線追跡的強大功能,使它在系統(tǒng)初步設(shè)計、復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃、光機一體設(shè)計、雜光分析、照明系統(tǒng)設(shè)計分析、單位各部門間學(xué)術(shù)交流和數(shù)據(jù)交換、課題論證或產(chǎn)品推廣等各環(huán)節(jié)中均可發(fā)揮重要的作用,成為人們理想的工具。 非順序面光線追跡功能可以直觀地描述在系統(tǒng)中任意表面上或介質(zhì)中發(fā)生的任何光學(xué)現(xiàn)象,如折射、反射、全反射、散射、多級衍射、振幅分割、光能損耗、材料吸收等,并根據(jù)需要自動實時衍生出多路光路分支。雜光分析、光能計算、鬼像預(yù)測等從此變得輕而易舉、一目了然。設(shè)計中可能存在的各種潛在問題將被及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)防。----午禾科技
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在材料表面上附著的液滴會呈現(xiàn)出一定形狀,這個形狀取決于固體-液體-氣體各界面之 間的張力平衡。1805 年 Thomas Young 首先提出了一個方程描述這個平衡態(tài),從此接觸角測 量就成為評價液體對固體表面潤濕的經(jīng)典方法。就接觸角的數(shù)值而言,接觸角越小說明固體 表面越容易被液體潤濕,接觸角越大說明固體表面越難被液體潤濕。
20 世界末期隨著電腦計算速度和高分辨率相機性能的不斷提高,光學(xué)接觸角測量儀器 完成了自動化和商品化,從此測量接觸角成為操作方便結(jié)果可靠的實驗手段。在此我們對儀 器是如何計算接觸角的方法做一個簡單的介紹。
實際上接觸角值是通過測量液滴輪廓在三相接觸點處的一階導(dǎo)數(shù)即切線的斜率而得到 的,而三相接觸點附近的液滴輪廓會受到各種光線的干擾,或者由于材料不夠平整遮掩住三 相接觸點附近的輪廓。所以光學(xué)法接觸角測量并不是對數(shù)碼照片上的某個夾角直接測量而得 到的,而是使用不同的數(shù)學(xué)模型擬合液滴輪廓,再通過計算得到的。
Z簡單的模型就是球模型。球模型是把液滴的形狀假定為球體的一部分,那么其截面形 狀就是圓形的一部分。在此圓形的三相接觸點處求解一階導(dǎo)數(shù)即可計算出接觸角數(shù)值。球模 型的缺陷在于沒有考慮重力對液滴形狀的影響。嚴格來講在固體表面上任何液滴在重力作用 下形狀都會偏離球形,體積越大偏離越多,密度越大偏離越多,接觸角數(shù)值越大偏離越多。 普通情況下如果液滴體積小于 3 微升,接觸角值小于 30°,才可以考慮使用球模型計算。 目前常見的 Circle 法,Width/Height 法,θ/2 法都是基于球模型的計算方法。
圖 2 利用球模型計算接觸角
二次曲線模型是考慮到在重力作用下液滴會被壓扁,所以采用了包括圓方程、橢圓方程 等在內(nèi)的廣義的二次曲線模型來擬合液滴ZX截面的輪廓。此方法通用性較廣,測量的理想 范圍從 10°左右到 130°左右,測量精度較高。
圖三 利用二次曲線模型計算接觸角
Laplace-Young 模型是把重力和密度對液滴形狀的影響定量計算在內(nèi)的精確算法。為了 求解此方程需要引入ZX軸對稱的假設(shè)。如果液滴是ZX軸對稱的,Laplace-Young 模型是 此時的Z準確算法。如果液滴的接觸角在 100°以上,那么它會比較符合軸對稱的前提。接 觸角越大則軸對稱性越好,計算得到的接觸角數(shù)值越準確。當接觸角大于 150°時, Laplace-Young 模型甚至是唯yi正確的算法。通常接觸角大于 60°時就可以考慮選擇此算法, 接觸角值大于 120°時,測量的準確性會相當理想。
圖四 利用 Laplace-Young 模型計算接觸角
以上介紹的算法模型都是以對稱性為前提,但是實際情況或多或少會有些偏差,這時液 滴兩邊的輪廓耦合在一起時會相互影響。材料表面上的液滴有時會明顯的偏離軸對稱模型, 比如把針插入液滴內(nèi)部通過加液-減液法測量動態(tài)接觸角時,或是使用傾斜樣品臺測量滾動 角和動態(tài)接觸角時的情況,液滴都呈明顯的不對稱的形狀。為了更準確的測量不對稱液滴的 接觸角,我們可以選擇對液滴輪廓的不同區(qū)域使用不同的算法模型進行分析,Z后將分析結(jié) 果加以綜合得出Z佳的擬合結(jié)果。這種算法稱為 Truedrop 模型,它可以適用于任何液滴無 論液滴是否對稱。特別是在使用加液-減液法和傾斜臺法測量動態(tài)接觸角時是Z好的選擇。
圖五 利用 Truedrop 模型計算接觸角
Z后提到的算法模型是 Tangent 切線法模型。切線法是將液滴在三相接觸點附近的一小 段輪擬合成為二次曲線。切線法的優(yōu)點在于不受液滴對稱性的影響,因為它不考慮液滴的整 體輪廓。但是切線法的缺陷也是明顯的,即我們一開始提到的液滴三相接觸點附近的輪廓受 到光線和材料平整度的影響經(jīng)常是不清晰的。所以大多數(shù)情況下,使用切線法的目的只是為 了和其他算法模型的計算結(jié)果進行參考對比。
圖六 利用 Tangent 切線法模型計算接觸角
Z后需要說明的是,不少儀器的軟件功能在給出接觸角測量結(jié)果的時候,同時給出了算 法模型和實測液滴輪廓之間的偏差值,多數(shù)情況下這個偏差值越小結(jié)果越準確。這個計算功 能可以幫助使用者判斷所選用的算法模型是否合適。
其中 Young-Laplace、Conic(二次曲線模型)、TrueDrop、Circle(球模型)四種算法模型 是液滴整體輪廓擬合;Width-Height(基于球模型)、Tangent 切線法模型是局部擬合,所 以沒有給出 Error 值。
(來源:北京東方德菲儀器有限公司)
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