1 陕西省计量科学研究院，西安 710100
2 国家市场监管重点实验室（计量光学及应用），西安 710100
3 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，西安 710048
针对LED发光强度对环境温度异常敏感的问题，基于热传导原理建立了LED的环境温度-平均发光强度相关性评价模型，并研制出满足国际照明委员会远、近场标准条件LED单管平均发光强度测量装置。在19.0 ℃~30.0 ℃ 不同环境温度条件下，通过对红（631 nm）、绿（533 nm）、蓝（465 nm）LED标准管的平均发光强度测量发现，3种颜色LED标准管平均发光强度随环境温度升高而呈现线性衰减趋势。利用实验获得的线性衰减率对相关性评价模型进行修正，解决了相关性评价模型因受到LED自身参数随环境温度变化的制约而无法对LED的平均发光强度及其发射波长进行有效定量评价的缺陷。环境温度控制在23.0 ℃±3.5 ℃范围内，3种颜色LED标准管的平均发光强度测量不确定度均满足（1.5%~5%）的JJF 1501-2015《小功率LED单管校准规范》。研究结果对修正不同实验室环境温度下产生的LED平均发光强度的测量偏差具有借鉴意义。
环境温度 LED 平均发光强度 热传导方程 衰减率 Ambient temperature LED Average luminous intensity Heat conduction equation Attenuation rate 光子学报
2022, 51(10): 1012003
海面温度场建模与求解是海面红外仿真的前提和基础。针对海面换热复杂、海水传热迟滞等特点, 本文提出一种基于有限差分的海面红外温度场迭代建模方法。该方法在详细分析海面温度成因的基础上, 从环境温湿度入手, 对太阳辐射、大气辐射、大气传导换热、蒸发潜热等项和海水各层之间的传热计算, 建立热平衡与热传导方程, 利用有限差分方法进行建模, 仿真计算一天 24 h范围内的海水温度曲线, 并通过多次迭代计算解决了海水初始温度设定问题。实验结果表明, 本文提出的算法充分考虑了海水传热的迟滞效应, 仿真生成一天范围内的海面温度稳定曲线, 通过多次迭代解决初始温度获取困难、算法时效性不强等问题, 最后与实测温度进行对比, 结果较符合实际, 验证了算法的有效性。
海面温度场建模 有限差分 热平衡方程 热传导方程 迭代求解 sea surface temperature field modeling finite difference heat balance equation heat conduction equation iterative solution
1 广东海洋大学 电子与信息工程学院, 广东 湛江 524088
2 广东海洋大学 机械与动力工程学院, 广东 湛江 524088
激光中心温度探测是激光领域的一个重要课题, 直接影响着激光在工程技术中的应用。利用XL-800WF光纤传输多功能脉冲激光加工系统, 照射厚钢板, 得到钢板的熔化图。通过显微镜测量熔斑的直径, 从而计算液态钢的凝固时间。根据激光温度的扩散原理, 建立理想条件下钢板的热传导方程, 模拟出钢板的温度演化规律。结合凝固时间, 推导了XL-800WF光纤传输多功能脉冲激光中心温度的理论值。
激光 温度 金属材料 热传导方程 白光干涉仪 laser temperature metal material heat conduction equation white light interferometer 强激光与粒子束
2018, 30(2): 029001
同济大学 机械与能源工程学院, 上海 201804
基于非傅里叶热传导方程，采用复变函数法和镜像法，研究了含双圆柱亚表面缺陷板条材料热波散射的温度场，并给出了热波散射温度场的解析解。分析了入射波波数、热扩散长度、缺陷的埋藏深度以及板条材料的厚度等对板条表面温度分布的影响。温度波由调制光束在材料表面激发，缺陷表面的边界条件为绝热。该分析方法和数值结果可为工程材料结构的传热分析、热波成像和材料内部缺陷评估，以及热物理反问题研究提供参考。
非傅里叶热传导方程 复变函数法 双圆柱亚表面缺陷 表面温度分布 板条材料 non-Fourier’s heat conduction equation complex function method two subsurface cylindrical defects surface temperature slab material 强激光与粒子束
2015, 27(11): 119003
贵州大学 贵州省光电子技术及应用重点实验室, 贵州 贵阳 550025
基于傅里叶热传导方程, 利用有限差分法计算了石英在激光作用下的温度场分布。结果表明在连续激光的作用下, 石英的轴向温度变化分为升温过程和降温过程。考虑热累积效应, 辐照0.1、0.5、0.8 s后温度较之前分别升高了约 10、100、200 ℃, 激光作用时间越长, 温度累积越明显。对于脉宽为5 ms, 占空比为1/2和1/3的脉冲激光, 辐照3个脉冲后, 温度分别升高94 ℃和82 ℃。石英在轴向方向的温度累积较径向更明显。研究激光与石英相互作用后温度场的分布对激光加工工艺有着重要的意义。
激光微加工 温度累积 有限差分法 热传导方程 laser micro-machining cumulative effect of temperature finite difference method fourier heat conduction equation
1 国防科技大学光电科学与工程学院, 长沙 410073
2 中国人民解放军 91404部队, 河北 秦皇岛 066000
针对内通道中的稳态热晕效应与气体的吸收系数, 光束与气体的作用长度及光束自身强度分布的关系, 从稳态条件下的热传导方程入手, 建立了一套激光在内通道传输时气体热效应对光束质量影响的模型。利用该模型计算了环形光束在内通道传输时, 光束横截面上的气体温度分布及其引起的最大光程差、波前相位均方根、远场 Strehl比等光束质量参数与激光自身遮拦比、轴向气体速度的关系。模型中对气体温度分布的近似计算与理论的结果基本一致。该模型能够为激光控制系统的设计和性能评估提供一个定性的参考。
内通道传输 气体热效应 热传导方程 光束质量 inner channel propagation thermal effects heat-conduction equation beam quality
1 西安电子科技大学技术物理学院, 陕西 西安 710071
2 固体激光技术重点实验室, 北京 100015
提出了一种计算温度场的面热源自适应调整算法，该方法通过在研究对象的封闭边界上引入虚拟面热源来求解稳态热传导方程的边值问题。建立了导热联结的具有粗糙表面介质的接触模型，在此基础上建立了随机分布的表面散热边界条件，并用面热源自适应调整算法计算了激光介质的温度场。结果表明，由于实际激光介质散热表面不能完全紧密接触，其温度场呈现一定程度的随机起伏，越靠近边界，随机起伏越明显，介质中心区域随机起伏则不明显；有效热接触面积越小，这种随机起伏越强烈。计算表明热接触面积占50%时，比接触面积占75%时温度场的随机性更明显。
激光器 固体激光器 温度场 自适应算法 粗糙面导热 热传导方程
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津大学教育部光电信息重点实验室, 天津 300072
去除电子散斑干涉条纹图中的噪声是提取条纹图相位的关键问题。利用热传导方程去除条纹图中的噪声,定性和定量分析了该方法的滤波性能。在此基础上,进一步将MBO算法和热传导方程应用于条纹二值化和相位图平滑过程中,并成功地从单幅模拟条纹图中提取了条纹图的相位。研究结果表明,热传导方程能有效减少散斑条纹图中的噪声,改善二值条纹图的边界,进而获得准确的相位分布。
电子散斑干涉 滤波 热传导方程 MBO算法 相位提取
建立了高斯激光辐照光伏(PV)型光电探测器温升的三维物理模型，采用有限元分析方法计算了探测器的三维温度场分布，探讨了辐照时间、胶层厚度和胶层热导率对熔融损伤阈值及热恢复时间的影响。研究结果表明：InSb PV型探测器受到强激光连续辐照时会发生熔融损伤破坏，且最早发生于迎光面的光斑中心；激光的功率越高，造成损伤破坏所需要的时间越短；热导率越大，越薄的胶层对应的损伤阈值越大，但胶层厚度和热导率对熔融损伤阈值的影响在大功率激光辐照时才较明显。为了提高PV型探测器抗激光辐照能力，应选用热导率大且尽可能薄的胶层。采用该模型计算得到10W功率激光辐照下的熔融时间为3．26 s，与实验得到的3 s基本吻合。
PV型光电探测器 热效应 熔融损伤阈值 有限元分析 热恢复时间 热传导方程 photovoltaic detector thermal effect melting damage threshold finite element analysis heat recovery time heat conduction equation
