保证speos模拟准确性最重要的一步就是材料属性的设置,设置材料属性可以直接应用材料文件,但有些材料只有透射率和折射率等属性,这就需要我们手动进行设置。
在speos中除了散射材料以外都可以手动设置材料参数。那么如何设置更准确?本文将从材料属性解读到案例分析逐一进行讲解。
打开Speos的材料属性定义,类型 选择Volume & Surface properties。
在Volume类型中选择Optic,此时就可以手动设置材料的吸收率Absorption,单位是mm-1,也就是每mm的吸收率是百分之几,比如每mm吸收率是5%,那这里就要设置0.05mm-1。
有时我们拿到的吸收率数据并不是以每mm为单位,而是其他厚度下的吸收百分比需要进行换算。
比如某材料吸收率是5%每2mm,假设吸收率每mm是a,则1 - [(1-a)^2] = 0.05 可计算出a = 2.5,此材料的吸收率是2.5%每mm,材料设置中Absorption为 0.025mm-1。
2.光经过介质边界的光损
实际应用中,除了需要计算材料本身体属性的吸收率意外,还需要考虑光经过介质边界(入射面和出射面)的光损,而往往我们模拟的数值与实际测试的数值存在偏差,这是由于光穿过两种介质的边界时有一定的光损,用speos模型验证一下:
此模型采用平行面光源,光通量100lm,经过一个厚度为1mm的吸收率为0的透明介质,折射率为1.5。模拟光损:
探测器接收到的光通量为92.3lm,光损7.7%
接下来设置材料吸收率为0.1mm-1,模拟光损:
探测器接收到的光通量为83.4lm,92.3lm *(1-10%)=83.1% ,可以得出吸收率的光损和穿过介质边界的光损是叠加计算的。
另外,尝试设置不同的材料折射率,探究折射率对介质表面光损的影响。
材料吸收率为0的前提下,分别设置1.3和1.7的折射率,检查光损:
折射率1.3,探测器接收光通量96.7,光损3.3%。
折射率1.5,探测器接收光通量92.3,光损7.7%。
折射率1.7,探测器接收光通量87.4,光损12.6%。
由此可见,折射率对于光损也有很大影响。
3.根据材料样板测试结果设置吸收率
一块透明pc材料样板,厚度2mm表面抛光,由实验室测得其透光率为82%,折射率为1.58。使用speos模拟出此材料4mm的透光率。
首先在spoes中建立简单模型,设置4mm厚度的透明材质,透射率为0,折射率为1.58,模拟出光损为9.6%
接下来设置计算材料样板每mm的透射率:t t^2 = 0.82/0.904 t = 0.952
则材料样板每mm的吸收率为0.048。
将此吸收率输入到speos材料属性中,再次模拟得出4mm厚度下的透光率。
探测器接收到的光通量为74.5lm,4mm厚度的透光率为74.5%