“濾鏡”光譜輻射測量儀器在國際比對取得優秀成績

“濾鏡”光譜輻射測量儀器在國際比對取得優秀成績

發布時間:2007-11-30  

    “本市明天中午前后紫外線指數為6級，紫外線輻射強度中等，在直射陽光下暴露30分鐘以上有可能對皮膚等產生輕微影響，請注意進行適當防護，外出活動時請注意戴上遮陽帽和太陽鏡，也可以涂擦一些SPF指數大于15的防曬霜……”2008年北京奧運會期間，來自世界各地的運動員、教練員和觀眾每天都能接收到這樣詳細實用的太陽紫外線指數預報。確保我國的太陽紫外線指數真正與國際接軌，提供預報紫外線防護系數的檢測方法和手段，這正是國家科技攻關計劃課題——“奧運場館光學照明系統計量關鍵技術研究”任務之一。
紫外線預報與國際接軌
    “奧運場館光學照明系統計量關鍵技術研究”由中國計量科學研究院光學所承擔，共分為3個子課題。代彩紅是其中“體育場館太陽紫外線輻射檢測技術檢測”子課題的負責人。
    “北京奧運會將在明年8月舉行，恰逢北京的炎熱季節，太陽的紫外線輻射強度很強。我們的研究任務就是嚴格依據國際標準對奧運各場館尤其是露天場館的太陽紫外線光譜輻射照度進行監測，進行太陽紫外線指數預報。”代彩紅告訴記者，我國在2002年由中國氣象局頒布了《紫外線指數預報業務服務暫行規定》，將紫外線指數預報分為五級，最弱、弱、中等、強、很強。但是，由于觀測儀器和標準尚未統一，實際上目前國內的太陽紫外指數預報工作仍沒有與國際接軌，而且各地所用儀器種類繁多，測量方法和量值的一致性很難保證。
    2004年5月27日，世界衛生組織發表公報，建議更多的成員國采用全球統一的太陽紫外線指數。紫外線指數是衡量紫外線輻射強度的國際標準尺度，從1級至11級，其中1級強度最低，11級為危險級。現在，紫外線指數已在許多國家得到了普及，旅行者不管走到世界哪個國家都能準確掌握當地紫外線輻射強度，關注紫外線輻射強度預報也如同關注天氣預報一樣成了每天必不可少的事情。
    奧運會是國際賽事，從場館建設到后勤服務，都應做到與國際標準接軌，紫外線強度預報也不應例外。由中國計量院為我國氣象行業專門研制的太陽紫外標準光譜輻射測量儀器，統一了國內各氣象臺（站）太陽紫外光譜輻射測量量值和方法，使我國的太陽紫外輻射測量趨于標準化和規范化。
    代彩紅介紹，他們的研究成果在國際計量局組織的國際比對中取得了優秀成績。“我們研制的光譜輻射測量儀器是我們自主創新的成果，測量水平達到了國際先進水平，而成本只有進口儀器的十分之一。”這套性能穩定可靠的太陽紫外線光譜輻射測量裝置及量值溯源體系不僅可以直接服務于運動員、裁判員和來自世界各地的觀眾，為他們合理選擇防曬用品提供科學的技術依據，而且改善了當前我國的太陽紫外線指數發布的地域局限性，填補了我國紫外線輻射測量的空白。
給場館的燈光“打分”
    “色溫”、“顯色性”這些光學中的專業術語與奧運會的順利召開卻有著極其重要的關系。馬煜負責的“體育場館照明光源的色溫和顯色性的測量和評價方法”子課題就是通過測量場館內燈光的色溫和顯色性，為奧運場館燈具的感官舒適性及電視轉播圖像的顏色質量提供計量數據。
    不同的光有不同的色溫，發白的光色溫高，發黃的光色溫低。為了讓裁判、運動員看清場館里的情況，幾乎所有的體育場館都模擬白晝照明，采用白光。“場館內環境不同，照明情況千變萬化，采用的燈的種類也非常復雜，如何判斷場館里的照明是否符合真正白晝的要求，從而不影響運動員和裁判的視線判斷，這就是我們需要研究的內容。”馬煜用幾句話概括了準確測量現場色溫對奧運比賽的重要性。
    “顯色性則是指燈光還原物品在自然光下顏色的性能。場館內的燈光顯色性不好，會造成視覺辨別混亂，影響電視轉播。如果運動員身穿紅色運動服，而燈光對紅色的顯色性不好，通過電視轉播，屏幕上的運動服很可能出現發黑的情況。”
    馬煜介紹，雖然以前我國的體育場館在驗收時都要求測試色溫和顯色性，但由于測試方法不統一、不準確，導致測量結果混亂。
    研究人員在實驗室內測量了實際應用于奧運場館的1000W觀眾燈、2000W觀眾燈、400W泛光燈和1000W應急燈的色溫和顯色指數，量值溯源到光譜輻射亮度基準，并出具了測試報告，為生產廠家競標和奧運場館照明燈具的選擇提供了準確的數據保證。同時，他們還根據國家標準，現場測量了北京理工大學和北京中醫藥大學的體育場館的色溫與顯色性，出具了測試報告，給出了是否適合彩色電視轉播的建議，為體育場館的驗收提供了有效的技術支持。
    “通過這個課題，我們找到了一種科學準確的測量方法，相信會對奧運場館和今后我國體育場館的建設和驗收提供幫助。”馬煜滿懷信心地說。
百變的LED顯示屏
    根據LED顯示屏的使用環境，提出亮度、亮度均勻性、色坐標、色度均勻性、對比度、平整度、視角的相應檢測方法是“體育場館用LED顯示屏光色參數的測量方法”子課題的研究內容。
    研究人員通過考察LED顯示屏對比度與視覺舒適度的關系，結合實驗數據，依據相關標準得到了LED顯示屏的推薦指標，從而指導使用者根據不同的環境條件將顯示屏調在不同的亮度水平和不同的色溫，以提供給觀眾最好的視覺感受。
    課題研究成果將為奧運場館的LED顯示屏和照明驗收提供準確公正的測量結果，作為場館驗收的依據和國際奧委會驗收的依據，為比賽的順利進行提供技術支撐。