淺析車燈線光源的計(jì)算本科畢業(yè)論文(文件)
【正文】 11] Gerhard Lindae. Improvements of LowBeam Pattern by use of Polyelipsoid Headlamps【J】 SAE Tech,Paper ,1985.[12] Computing:Theory and York:Van Nostrand Reinhold,1989.[13] Jenkins ,White of York:Mc GrawHill, 1976.[14] 汽車前照燈配光性能GB 4599－94.摘 要汽車前照燈分為“近燈”“中燈”和“遠(yuǎn)燈”三個(gè)檔位，近光的距離取的是汽車前照燈正前方的一恒定距離（國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)為25米遠(yuǎn)）。最后將本文理論與實(shí)際進(jìn)行了對(duì)照，說(shuō)明了本理論在實(shí)際中的可用性以及其不足之處，進(jìn)而又提出了未來(lái)車燈發(fā)展的一點(diǎn)看法。本文依據(jù)光的直線傳播，反射，折射定律以及光路可逆原理，將車燈線光源和旋轉(zhuǎn)拋物面合理簡(jiǎn)化為便于分析計(jì)算的物理模型。同時(shí)，我們是否可以換一個(gè)角度來(lái)思考問(wèn)題？我們是否可將車燈線光源沿旋轉(zhuǎn)拋物面的中心對(duì)稱軸放置，而拋物反射面則由焦距不同的旋轉(zhuǎn)拋物面組成。為降低車頭的空氣阻力，進(jìn)而改善油耗情況，如今設(shè)計(jì)的汽車前照燈均為傾斜安置的，這樣會(huì)使近光距離處的配光性能產(chǎn)生變化，光強(qiáng)分布也會(huì)改變，進(jìn)而影響亮區(qū)的形狀。同時(shí)就該問(wèn)題，本文采用了三種方法求解體現(xiàn)了思維的多樣性，也體現(xiàn)了物理學(xué)之美。此方法能夠大大節(jié)省計(jì)算量，使計(jì)算量至少降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。我們也深深體會(huì)到，在物理學(xué)中，解決一個(gè)問(wèn)題沒(méi)有數(shù)學(xué)這一工具和計(jì)算機(jī)這一高科技的產(chǎn)物是寸步難移的。設(shè)反射光線上任一的坐標(biāo)為（x，y，z）點(diǎn)其遮擋部分與旋轉(zhuǎn)拋物面的交點(diǎn)由方程組 ⑾（其中只需將上式的中的25015用y代替既可）所得的點(diǎn)中去掉入射點(diǎn)而得到。如圖⑾所示。則，線光源在測(cè)試屏上直射光亮區(qū)的區(qū)域?yàn)閮砂雸A：和兩條直線，所圍成的區(qū)域。D，D/分別為拋物線開口上下邊緣上兩點(diǎn)，A點(diǎn)為X軸與測(cè)試屏交點(diǎn)。由上兩節(jié)的知識(shí)可知，在測(cè)試屏上直射光的亮區(qū)為半徑相等的多個(gè)圓形亮區(qū)疊加而成的類似小型跑道圍成的區(qū)域。證畢。連接B1O1并延長(zhǎng)交測(cè)試屏與O2點(diǎn)。從上述三種解法我們不難體會(huì)到數(shù)學(xué)和物理的結(jié)合之美。物理中在處理變化范圍問(wèn)題時(shí)經(jīng)常用到該方法。得出最終結(jié)果： 將線光源進(jìn)行分割，用微元法計(jì)算直射總功率和反射光總功率之比。顯然BQ1為圓的半徑，∠EBQ1＝β,在ΔQBN中已知三邊長(zhǎng)，用余弦定理可得出β，從而可求出值，即可解得。我們對(duì)圖形進(jìn)行分析，在求高的過(guò)程中可以將其轉(zhuǎn)化為平面圖形來(lái)處理。以線光源為原點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)拋物面的中心對(duì)稱軸為Z軸建立如圖⑶所示的空間直角坐標(biāo)系：圖 ⑶圖 ⑷則直射在半徑為r的球面上的面元為，用平面ZOY截旋轉(zhuǎn)拋物面所得的圖形在ZOY坐標(biāo)系中如圖⑷所示，O1為Z軸與旋轉(zhuǎn)拋物面開口所在平面的交點(diǎn)，則直射光在半徑為r的球面上照射的面積為直射光對(duì)應(yīng)的空間角為反射光對(duì)應(yīng)的空間角為因?yàn)榫€光源能量公布均勻，將其作點(diǎn)光源后，其在單位空間角的功率均相等。兩者綜合作用，其反向追跡增加的計(jì)算量與正向追跡減少的計(jì)算量相比，小到可以忽略不計(jì)。對(duì)此區(qū)域求得落在屏上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光線分布，也即光能量分布。需要聲明的是，蒙特卡羅法本身是隨機(jī)地產(chǎn)生點(diǎn)數(shù)，在計(jì)算點(diǎn)光源發(fā)光時(shí)一般追跡的光線數(shù)目為上萬(wàn)條，當(dāng)光線數(shù)目如此密集之后，這樣實(shí)際上光源所追跡的光線已經(jīng)均勻化。但又由定理1，此方法能夠求解出線光源上的光線與拋物面的作用域∑。為了確定光線與拋物面的作用軌跡，追跡從線光源發(fā)出到達(dá)屏上的光線需要在整個(gè)旋轉(zhuǎn)拋物面上求解，而若光路逆向（即假設(shè)B、C兩點(diǎn)為總能量均為K的點(diǎn)光源，而原線光源為長(zhǎng)度為a的線接收器，B，C發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)拋物面反射后部分落在線接收器），由于屏與拋物面相隔距離很遠(yuǎn)，從屏上點(diǎn)光源發(fā)出的光線追跡時(shí) 只需取空間一個(gè)很小的立體角就能夠分析完全可能照射到拋物面上的所有光線。證明完畢。設(shè)線光源的寬度不計(jì)。根據(jù)汽車制造業(yè)的慣例，車燈設(shè)計(jì)中只使用幾何光學(xué)的光路追跡法，物理光學(xué)理論中的干涉衍射及色散等因素對(duì)光能量的影響不予考慮。⑵ 計(jì)算直射光總功率與反射光總功率之比。在焦點(diǎn)F正前方25米處的A點(diǎn)放置一測(cè)試屏，屏與FA垂直，用以測(cè)試車燈的反射光。第一章 問(wèn)題的提出安裝在汽車頭部的車燈的形狀為一旋轉(zhuǎn)拋物面，車燈的對(duì)稱軸水平地指向正前方, 其開口半徑36毫米。該理論曾在2002年高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽題目的A題和C題討論過(guò)。淺析車燈線光源的計(jì)算本科畢業(yè)論文淺
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