淺析車燈線光源的計(jì)算本科畢業(yè)論文-wenkub.com
2025-06-19 18:16 本頁面
【正文】 經(jīng)過分析計(jì)算我們得出了車燈線光源長(zhǎng)度的確定方法和反射光亮區(qū)的計(jì)算方法，并用三種方法計(jì)算了直射光總功率與反射光總功率的比值，運(yùn)用空間解析幾何和物理的相關(guān)知識(shí)巧妙的計(jì)算出了之射光亮區(qū)。或?qū)⒕€光源與當(dāng)今的燈光節(jié)能技術(shù)以及光纖相結(jié)合來制造出更為優(yōu)化合理的汽車前照燈。根據(jù)本文分析，就車燈的用途而言，當(dāng)在高速路上行駛時(shí)建議使用盡量短的光源，使光線盡可能地集中，有利于極早發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)方物體。，本文利用物理思想，應(yīng)用空間解析幾何和平面解析幾何的有關(guān)知識(shí)對(duì)問題進(jìn)行分析，從而巧妙的得出直射光的亮區(qū)為類似跑道的區(qū)域，并給出了具體的計(jì)算結(jié)果。我們注意到，這樣做比較方便于建立模型和計(jì)算操作。根據(jù)幾何光學(xué)的光路可逆原理，我們進(jìn)行光路的逆轉(zhuǎn)，將原來的線光源與接收屏上的點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€接收器與點(diǎn)光源，此時(shí)在線光源與接收屏上的點(diǎn)之間建立了聯(lián)系的光線，雖然能量分布產(chǎn)生了變化，但邊界點(diǎn)的軌跡是不變的。這樣我們可借助計(jì)算機(jī)將⑽式所得的點(diǎn)中去掉⑾式所得的點(diǎn)即為反射光亮區(qū)的點(diǎn)集，最終繪制出反射光照射到測(cè)試屏的亮區(qū)區(qū)域圖形。在線光源上任選一點(diǎn) ，在反射面上任一點(diǎn)此點(diǎn)處的內(nèi)法向量為。針對(duì)本文研究的是問題，取過旋轉(zhuǎn)拋物面頂點(diǎn)和線光源所在直線的截面建立如圖⑽所示圖 ⑾圖 ⑽坐標(biāo)系，過B1作平行于x軸的直線分別交拋物線開口連線和測(cè)試屏于點(diǎn)M，N。如圖⑻示。取旋轉(zhuǎn)拋物面的頂點(diǎn)和線光源所在直線組成的平面。本節(jié)將證明線光源分割后的每點(diǎn)光源照射到測(cè)試屏上的直射光亮區(qū)所形成的圓形區(qū)域的半徑相等。連接B1E，并延長(zhǎng)交測(cè)試屏于E1點(diǎn)。圖 ⑹本節(jié)將證明線光源上任一點(diǎn)光源發(fā)出的光線直射到測(cè)試上形成的亮區(qū)為一圈形區(qū)域。方法三體現(xiàn)了數(shù)學(xué)對(duì)物理處理問題的重要性。坐標(biāo)系的建立同上一節(jié)，取其YOZ平面，在YOZ坐標(biāo)系中，在線光源上任取一微元dy，用B表示。⑵ 同理，當(dāng)點(diǎn)光源移動(dòng)到B2時(shí)，結(jié)果同上。我們以線光源的中點(diǎn)為原點(diǎn)，取線光源所在直線為Y軸，旋轉(zhuǎn)拋物面的中心對(duì)稱軸為Z軸建立空間直角坐標(biāo)系。則直射光與反射光總功率之比由已知條件可知，旋轉(zhuǎn)拋物面的方程為X2+Y2＝60Z，焦點(diǎn)坐標(biāo)為F（0，0，0），則代入數(shù)據(jù)可得：在上一節(jié)的基礎(chǔ)上，我們不難想象將點(diǎn)光源都放置于球心位置，它直射到球上的面積顯然為一球冠的表面積。比起只用正向求解，總體速度得到很大的提高。此兩步一正一反，故稱為雙向蒙特卡羅光路追跡法?；诖?，我們?cè)谙旅娴睦碚摷坝?jì)算中，都假設(shè)光源發(fā)出均勻光線，而不是隨機(jī)生成光線。綜合考慮逆向法的優(yōu)越性及局限性，使用光路正、反雙向追跡法是合理的，鑒于此，我們提出了雙向蒙特卡羅光路追跡法。則我們初步推測(cè)如果能夠合理利用逆向追跡的這點(diǎn)，就能夠?qū)档陀?jì)算量做出貢獻(xiàn)。第三章 問題的解答此問題的難點(diǎn)在于對(duì)于拋物面這樣一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的曲面，只有對(duì)稱軸上的點(diǎn)才具有這樣的對(duì)稱性，而非軸上點(diǎn)（即線光源上除焦點(diǎn)以外的所有點(diǎn)）對(duì)拋物面存在一個(gè)離焦的問題。符號(hào)含義?光強(qiáng)度φ光通量d線光源長(zhǎng)度P線光源總功率P1直射光總功率P2反射光總功率ρ線光源空間功率密度光在均勻介質(zhì)中是沿直線方向傳播的；反射光線、入射光線和法線在同一平面上，反射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，反射角等于入射角；由該原理可的以下兩定理：定理1：設(shè)從線光源正向光路追跡到屏上點(diǎn)的光線與拋物面上的作用域的范圍為∑（若作用域?yàn)橐粋€(gè)個(gè)離散點(diǎn)則∑代表點(diǎn)集），從屏上點(diǎn)發(fā)光追跡到線光源的光線與拋物面的作用域的范圍為∑/（若作用域?yàn)橐粋€(gè)個(gè)離散點(diǎn)則∑/代表點(diǎn)集），則有∑=∑/定理2：當(dāng)光源發(fā)光光強(qiáng)一定時(shí)，接收面上的光強(qiáng)度等于面上各微元面收到的光線數(shù)目之和成正比。則空間一點(diǎn)的光強(qiáng)度與通過該點(diǎn)的光線數(shù)目成正比且不受光程影響。⑶ 計(jì)算測(cè)試屏上直射光的亮區(qū)。在屏上過A點(diǎn)引出一條與地面相平行的直線，在該直線A點(diǎn)的同側(cè)取B點(diǎn)和C點(diǎn)，使AC=2AB=。經(jīng)過車燈的焦點(diǎn)，在與對(duì)稱軸相垂直的水平方向，對(duì)稱地放置一定長(zhǎng)度的均勻分布的線光源。參賽的有關(guān)學(xué)生對(duì)此做出了不同的理解。到下午5點(diǎn)鐘天下起了雪，夜幕漸漸的降臨。雪變成了雨，我乘坐的車恰恰前燈不太亮，就這樣不幸的事發(fā)生了……回到學(xué)校,我深思了很久決定選：《淺析車燈線光源的計(jì)算》為本科畢業(yè)論文題目。而在汽車車燈生產(chǎn)廠家所用的理論則出于商業(yè)秘密，不向外公開。要求在某一設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下確定線光源的長(zhǎng)度。要求C點(diǎn)的光強(qiáng)度不小于某一額定值（可取為1個(gè)單位），B點(diǎn)的光強(qiáng)度不小于該額定值的兩倍（只須考慮一次反射）。⑷ 計(jì)算測(cè)試屏上反射的亮區(qū)。線光源能量分布均勻線光源上任意一點(diǎn)光源發(fā)射的光強(qiáng)度均等，功率密度一定時(shí)總功率與長(zhǎng)度成正比。
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