1 攀枝花学院公共实验教学中心, 四川攀枝花 617000
2 攀枝花学院钒钛学院, 四川攀枝花 617000
为了在反射式持续热激励红外热像技术中对缺陷深度进行定量检测, 基于实际情况建立了持续热激励下被检物内的热传导模型, 并求解了被检物热激励面上的温差-时间关系。通过对求解出的温差-时间关系的分析, 发现实际检测时取热激励面温差-时间数据依照所求解出的关系进行非线性曲线拟合, 可测量缺陷的深度。为了检验方法的可行性, 利用风电叶片玻璃钢制作了平底洞试件, 并对平底洞试件进行了检测实验。实验表明, 本文方法对缺陷深度具有较高的测量精度。
持续热激励 非线性拟合 反射式 热传导 continuous-heat excited, nonlinear data fitting, r
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
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
提出一种全面分析光学薄膜损伤特性的方法,根据热传导理论与电子增殖理论建立激光辐照下多层介质膜的损伤理论模型。以HfO2/SiO2 多层高反膜为例,计算红外纳秒脉冲激光作用下膜系内部的温度场、应力场以及自由电子数密度分布,对其热学特性与电子增殖特性进行综合评估后,得到不同输入条件下膜系的损伤阈值。结果表明,薄膜材料的损伤特性会受到驻波场的影响,在1064 nm波长的激光辐照下HfO2/SiO2 多层介质薄膜的热致应力损伤效应先于热熔融效应先于场效应发生,且薄膜中SiO2层发生热损伤,而薄膜并未发生场损伤,此外薄膜的损伤阈值随着激光脉宽的增大而增大。
薄膜 多层光学薄膜 热传导 光子电离 脉冲激光
1 北京理工大学 光电学院 目标仿真实验室, 北京 100081
2 精密光电测试仪器与技术北京重点实验室, 北京 100081
研究了一种利用稳态红外热成像法实现自悬浮薄膜面内热导率测量的方法。从一维热传导方程出发, 建立了稳态时薄膜表面温度分布的理论模型, 利用稳态理论模型, 只需测量薄膜边缘温度及厚度, 便可同时得到面内热导率、发射率及热流, 无需测量薄膜对可见光的吸收率。仿真表明,当薄膜的温升不超过5K时, 可以保证拟合得到的面内热导率与理论值的误差低于3%, 薄膜样品x方向的最小尺寸为6mm。对厚度为900nm的自悬浮聚酰亚胺薄膜进行实验测量, 拟合得到的面内热导率为2.04W/mK、红外发射率为0.92、x=0处的热流为1.77×104W/m2。实验结果与查阅文献的测量值一致, 证明方法可以用来测量自悬浮薄膜的面内热导率。
热传导方程 红外辐射 自悬浮薄膜 面内热导率 heat transfer equation infrared radiation self-suspension film in-plane thermal conductivity
红外热波检测技术被应用于零部件或设备内部缺陷及故障的检测与定量识别。本文建立了半无限材料中圆柱绝热缺陷在超短激光脉冲辐照下的非傅里叶热传导波动模型, 在采用波函数展开法和镜像法研究热波散射正问题的基础上, 运用遗传算法对亚表面缺陷深度进行反演, 实际测量温度取热波散射正问题计算得到的材料表面温度, 并且分析讨论了测温点数目、入射频率等因素对反演结果的影响。数值实验结果证明了该方法的有效性。与 L-M法和共轭梯度法相比, 该方法在反演的精度及速度上都有较为良好的表现。
超短激光脉冲 非傅里叶热传导 导热反问题 遗传算法 ultra-short laser pulse, Non- Fourier law, inverse
北京理工大学 光电学院 目标仿真实验室 精密光电测试仪器与技术北京市重点实验室, 北京 100081
MEMS红外图像转换芯片是一种将可见光转换为红外辐射并用于红外目标模拟器的直接辐射型器件。对MEMS红外图像转换芯片的热力学性能进行研究: 与标准黑体辐射谱对比表明芯片辐射光谱为黑体谱, 红外波段平均发射率0.638; 通过线扩散函数研究芯片横向热传导特性, 其热扩散距离随衬底厚度降低而减小, 在衬底上制作周期性像元阵列可以有效降低其热传导系数, 衬底厚度360nm的刻有像元的转换芯片热传导系数为0.1W/m·K ; 转换芯片的时间特性研究表明其时间常数随衬底厚度减小而变小, 衬底厚度345nm的芯片制冷至5℃时的时间常数为2.72ms。
红外场景生成 MEMS红外转换芯片 热力学性能 辐射光谱 热传导 时间常数 infrared scene generation the MEMS infrared transducer thermodynamic properties radiation spectrum thermal conductivity time constant
中国航空工业集团公司 洛阳电光设备研究所 激光技术部, 洛阳 471023
为了解决热传导散热激光器抽运和散热不均匀导致光束质量下降的问题, 采用一种对称抽运和对称散热的激光抽运构型, 结合激光棒端面直接镀膜技术, 设计了一种小型化热传导激光器, 并进行了试验验证。结果表明, 激光器在5Hz重复频率下输出大于100mJ的能量, 脉冲宽度为9.18ns, 能量稳定度优于8%; 且通过了高低温、振动试验, 性能稳定。这种对称抽运热传导激光器具有结构简单、输出能量高和光束质量好的优点, 特别适合用于小型化机载激光测距领域。
激光器 热传导激光器 对称抽运 小型化 lasers conductive cooling laser symmetrically pump miniature
1 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
2 华东师范大学 信息科技技术学院, 上海 200062
为了研究Yb3+: LuLiF4晶体在反Stokes荧光制冷过程中的热负载管理机制, 开展了在常压(1.0×105 Pa)和高真空(2.5×10-3 Pa)状态下的激光制冷实验。掺杂浓度为5 mol%的样品由两根光纤支撑, 被放置在真空状态不同的腔体内。利用波长1 020 nm, 功率3 W的激光激发样品。在常压下, 样品温度相对室温下降了ΔT≈12 K; 在高真空下, ΔT≈26 K。对于常压状态, 空气热对流负载约11.23 mW, 光纤热传导负载约0.03 mW, 腔体热辐射负载约4.8 mW。对于高真空状态, 空气热对流负载约0.03 mW, 光纤热传导负载约0.07 mW, 腔体热辐射负载约10.4 mW。实验结果表明, 当腔体压强由-105 Pa降至-10-3 Pa时, 空气热对流负载几乎忽略不计, 而腔体热辐射负载则成为作用在制冷样品上最主要的热负载。
反Stokes荧光制冷 热负载 热对流 热传导 热辐射 anti-Stokes fluorescent cooling thermal load thermal convection thermal conduction thermal radiation 红外与激光工程
2018, 47(12): 1206005
福建工程学院机械与汽车工程学院, 福建 福州 360118
揭示热传导环境因素对熔覆成形质量的影响规律, 是指导高价值零件的高质量精确修复的前提。采用全因素试验法研究基体预热温度、基体接触导热系数、基体规格3个热传导因素对熔覆层宏观形貌、稀释率以及内部组织缺陷的影响规律。研究表明, 熔覆层稀释率随着基体预热温度增加及导热系数减小而增大, 基体规格影响不显著; 当基体预热300 ℃、导热材料为石棉、基体规格为40 mm×10 mm×5 mm时熔覆层表面光滑平整、内部无明显气泡裂纹, 组织生长均匀。研究结果为实现外部环境对熔覆涂层成形质量的控制及预测提供理论依据。
激光熔覆 热传导 环境因素 成形质量 laser cladding heat conduction environmental factors forming quality
