Physical field reconstruction is highly desirable for the measurement and control of engineering systems. The reconstruction of the temperature field from limited observation plays a crucial role in thermal management for electronic equipment. Deep learning has been employed in physical field reconstruction, whereas the accurate estimation for the regions with large gradients is still diffcult. To solve the problem, this work proposes a novel deep learning method based on patchwise training to reconstruct the temperature field of electronic equipment accurately from limited observation. Firstly, the temperature field reconstruction (TFR) problem of the electronic equipment is modeled mathematically and transformed as an image-to-image regression task. Then a patchwise training and inference framework consisting of an adaptive UNet and a shallow multilayer perceptron (MLP) is developed to establish the mapping from the observation to the temperature field. The adaptive UNet is utilized to reconstruct the whole temperature field while the MLP is designed to predict the patches with large temperature gradients. Experiments employing finite element simulation data are conducted to demonstrate the accuracy of the proposed method. Furthermore, the generalization is evaluated by investigating cases under different heat source layouts, different power intensities, and different observation point locations. The maximum absolute errors of the reconstructed temperature field are less than 1K under the patchwise training approach.


翻译:对工程系统的测量和控制极有必要进行物理场重建。从有限的观测对温度场进行重建在电子设备的热管理中发挥着关键作用。在物理场重建中采用了深度学习,而对于高梯度地区的精确估计仍然困难。为了解决问题,这项工作提议了一种新的深学习方法,其基础是:进行不完全的培训,以便从有限的观测中准确地重建电子设备的温度场。首先,对电子设备的温度场重建(TFR)问题进行数学模拟,并将之转化成图像到图像回归的任务。随后,开发了一个由适应性UNet和浅层多层渗透器(MLP)组成的补对调培训和推导框架,以建立从观测场到温度场的绘图。适应性UNet用于重建整个温度场,而MLP旨在用大温度梯度预测电路段的补丁。利用有限元素模拟数据进行实验,以证明拟议方法的准确性。此外,通过调查不同热源布局下的案件、不同强度的强度、不同强度的强度和不同观测点的绝对差点,对一般化进行了评估。在地面下,对地面进行最严格的修正。

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