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【转帖】“滤镜”光谱辐射测量仪器在国际比对取得优秀成绩

穿越时空

2007/12/04

“本市明天中午前后紫外线指数为6级，紫外线辐射强度中等，在直射阳光下暴露30分钟以上有可能对皮肤等产生轻微影响，请注意进行适当防护，外出活动时请注意戴上遮阳帽和太阳镜，也可以涂擦一些SPF指数大于15的防晒霜……”2008年北京奥运会期间，来自世界各地的运动员、教练员和观众每天都能接收到这样详细实用的太阳紫外线指数预报。确保我国的太阳紫外线指数真正与国际接轨，提供预报紫外线防护系数的检测方法和手段，这正是国家科技攻关计划课题——“奥运场馆光学照明系统计量关键技术研究”任务之一。
紫外线预报与国际接轨
“奥运场馆光学照明系统计量关键技术研究”由中国计量科学研究院光学所承担，共分为3个子课题。代彩红是其中“体育场馆太阳紫外线辐射检测技术检测”子课题的负责人。
“北京奥运会将在明年8月举行，恰逢北京的炎热季节，太阳的紫外线辐射强度很强。我们的研究任务就是严格依据国际标准对奥运各场馆尤其是露天场馆的太阳紫外线光谱辐射照度进行监测，进行太阳紫外线指数预报。”代彩红告诉记者，我国在2002年由中国气象局颁布了《紫外线指数预报业务服务暂行规定》，将紫外线指数预报分为五级，最弱、弱、中等、强、很强。但是，由于观测仪器和标准尚未统一，实际上目前国内的太阳紫外指数预报工作仍没有与国际接轨，而且各地所用仪器种类繁多，测量方法和量值的一致性很难保证。
2004年5月27日，世界卫生组织发表公报，建议更多的成员国采用全球统一的太阳紫外线指数。紫外线指数是衡量紫外线辐射强度的国际标准尺度，从1级至11级，其中1级强度最低，11级为危险级。现在，紫外线指数已在许多国家得到了普及，旅行者不管走到世界哪个国家都能准确掌握当地紫外线辐射强度，关注紫外线辐射强度预报也如同关注天气预报一样成了每天必不可少的事情。
奥运会是国际赛事，从场馆建设到后勤服务，都应做到与国际标准接轨，紫外线强度预报也不应例外。由中国计量院为我国气象行业专门研制的太阳紫外标准光谱辐射测量仪器，统一了国内各气象台（站）太阳紫外光谱辐射测量量值和方法，使我国的太阳紫外辐射测量趋于标准化和规范化。
代彩红介绍，他们的研究成果在国际计量局组织的国际比对中取得了优秀成绩。“我们研制的光谱辐射测量仪器是我们自主创新的成果，测量水平达到了国际先进水平，而成本只有进口仪器的十分之一。”这套性能稳定可靠的太阳紫外线光谱辐射测量装置及量值溯源体系不仅可以直接服务于运动员、裁判员和来自世界各地的观众，为他们合理选择防晒用品提供科学的技术依据，而且改善了当前我国的太阳紫外线指数发布的地域局限性，填补了我国紫外线辐射测量的空白。
给场馆的灯光“打分”
“色温”、“显色性”这些光学中的专业术语与奥运会的顺利召开却有着极其重要的关系。马煜负责的“体育场馆照明光源的色温和显色性的测量和评价方法”子课题就是通过测量场馆内灯光的色温和显色性，为奥运场馆灯具的感官舒适性及电视转播图像的颜色质量提供计量数据。
不同的光有不同的色温，发白的光色温高，发黄的光色温低。为了让裁判、运动员看清场馆里的情况，几乎所有的体育场馆都模拟白昼照明，采用白光。“场馆内环境不同，照明情况千变万化，采用的灯的种类也非常复杂，如何判断场馆里的照明是否符合真正白昼的要求，从而不影响运动员和裁判的视线判断，这就是我们需要研究的内容。”马煜用几句话概括了准确测量现场色温对奥运比赛的重要性。
“显色性则是指灯光还原物品在自然光下颜色的性能。场馆内的灯光显色性不好，会造成视觉辨别混乱，影响电视转播。如果运动员身穿红色运动服，而灯光对红色的显色性不好，通过电视转播，屏幕上的运动服很可能出现发黑的情况。”
马煜介绍，虽然以前我国的体育场馆在验收时都要求测试色温和显色性，但由于测试方法不统一、不准确，导致测量结果混乱。
研究人员在实验室内测量了实际应用于奥运场馆的1000W观众灯、2000W观众灯、400W泛光灯和1000W应急灯的色温和显色指数，量值溯源到光谱辐射亮度基准，并出具了测试报告，为生产厂家竞标和奥运场馆照明灯具的选择提供了准确的数据保证。同时，他们还根据国家标准，现场测量了北京理工大学和北京中医药大学的体育场馆的色温与显色性，出具了测试报告，给出了是否适合彩色电视转播的建议，为体育场馆的验收提供了有效的技术支持。
“通过这个课题，我们找到了一种科学准确的测量方法，相信会对奥运场馆和今后我国体育场馆的建设和验收提供帮助。”马煜满怀信心地说。
百变的LED显示屏
根据LED显示屏的使用环境，提出亮度、亮度均匀性、色坐标、色度均匀性、对比度、平整度、视角的相应检测方法是“体育场馆用LED显示屏光色参数的测量方法”子课题的研究内容。
研究人员通过考察LED显示屏对比度与视觉舒适度的关系，结合实验数据，依据相关标准得到了LED显示屏的推荐指标，从而指导使用者根据不同的环境条件将显示屏调在不同的亮度水平和不同的色温，以提供给观众最好的视觉感受。
课题研究成果将为奥运场馆的LED显示屏和照明验收提供准确公正的测量结果，作为场馆验收的依据和国际奥委会验收的依据，为比赛的顺利进行提供技术支撑。

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