没有准确的测量，就没有公平的竞赛
——省计量测试学会召开“计量与奥运”学术研讨会
9月1日，省计量测试学会召开学术研讨会，就“计量与奥运”展开专题研讨。与会专家对奥运会比赛场馆、比赛规则中涉及计量方面的工作，进行了深入研讨和交流。与会专家一致认为，计量检测在奥运环境安全、食品安全、公共安全和比赛公正等方面发挥了巨大的作用，在“科技奥运、人文奥运、绿色奥运”的理念中体现了价值。计量技术作为科技奥运的重要组成部分，为奥运会进行公平、公正的比赛提供了有力的技术保障。
研讨会上专家们还推荐了5篇“计量与奥运”文章，并对这5篇文章进行了计量解读，使更多的人们在回顾奥运比赛的同时，更多地了解计量对竞赛和人们生活的方方面面起着关键性的作用，进一步提高了人们对计量的认识和对计量工作的重视。
附录：
《没有准确的测量，就没有公平的竞赛》
《奥运计量：用精确瞄准精彩》
《奥运LED显示屏光色参数的测量》
《奥运场馆色温与显色性测量》
《奥运比赛中的风速测量》
没有准确的测量，就没有公平的竞赛
—奥运媒体记者参观中国计量科学研究院
为全面体现科学技术服务奥运的精神，更好地展示计量科技在北京奥运会中的贡献，
在参观会上，段宇宁副院长向各媒体记者介绍了中国计量科学研究院的概况、发展情况以及我院承担的与奥运相关的各项科研工作。
一、标准物质让兴奋剂无处藏身
我院研制出的34种奥运食品急需标准物质目前已经得到了国家承认，填补了国内空白。标准物质相当于检测时的一把“标尺”，通过这样的“标尺”可以检测出食品中是否含有违禁药物，并且可以准确地检测出含量的多少，保证了运动员的公平竞争。目前已可提供34种标准物质，通过国家标准物质资源共享平台服务于2008年北京奥运会与兴奋剂相关的各项检测活动。
二、奥运会场馆电磁环境测试关键技术研究应对电磁干扰
为配合2008奥运场馆建设，我院承担了国家奥运科技专项课题——《奥运会场馆电磁环境测试关键技术研究》，通过此项目建立了准确的环境电磁波测试系统。
北京奥运工程国际广播中心地下一层是转播区，安装了许多转播设备，地下二层安装有许多变电设备，如何减少上下两层之间的电磁干扰？我院科研人员经过不懈努力，对此进行了专项研究，并与奥组委签订了《北京2008奥运IBC电磁环境测试服务合同》，针对电磁干扰问题进行了多次现场测试，提出了许多改进方案，最终确保了转播区的电磁环境可靠。
三、奥运辐射安全检测系统关键技术研究全面提升奥运安保
我院研制的用于行李包检查X射线安检设备和放射性物品探测的放射性物品监测系统，提高了行李包检查设备和放射性物品监测设备的有效性。大大提高了奥运期间各主要场所，如机场、车站及奥运场馆的安全保卫力度。
四、科学的几何量测量技术确保比赛成绩公平有效
我院承担的《奥运场馆几何量参数计量关键技术研究》项目开展以跑道长度、转弯坡度，泳池长度等体育比赛中直接影响比赛成绩的几何参数的计量关键技术研究，并为奥运场馆开展检测服务。确保其场馆几何量参数的准确和可靠，充分体现出奥运会“公平、公正、公开”的精神。
五、原子时标基准装置确保时间准确可靠
该基准利用国际原子时(TAI)进行校准,校准后的不确定度达1×10-13，通过中央电视台发送标准时间频率;通过电话授时和互联网络传送授时;直接校准原子频标和石英频标等方式。为奥运期间各大赛事的准确转播提供了技术保障。
六、20MN基准测力机为奥运场馆建设提供可靠保障
该基准是目前国内最大的超重型精密力值计量装置, 世界上只有三台类似装置，它首次把静压润滑技术应用于单缸结构的工作缸系统中,制造技术难度大,全部零件国产化,达到国际领先水平。它的建立为奥运场馆钢筋承重量值的测量等，提供了可靠的技术保证。
七、工频电能基准装置体现“科技奥运、绿色奥运”精神
我院研制的工频电能基准装置解决了电网中谐波的测量问题,保护电网,大大节约了能源，避免电网设备和各种电器的损坏。
会后，各媒体记者兴致勃勃地参观了电磁兼容实验室、时间频率实验室、食品安全实验室、测力实验室、电离辐射剂量实验室、大长度基线实验室和电能实验室。参观后，记者们不禁感叹，正在举办的奥运会倾注了方方面面的努力，计量工作者在赛场背后的付出实在是功不可没。
近年来，中国计量科学研究院的科研人员以自身的技术力量服务奥运，在“科技奥运、绿色奥运”的理念中体现出计量的价值，能够为北京奥运会的成功举办作出贡献，是我们每个计量工作者的光荣和骄傲。
奥运计量：用精确瞄准精彩
离奥运会越近，各种奥运新闻越来越多。这些奥运新闻看似毫不相关，但如果说这些新闻都与计量密切相关，估计不少人会瞪大了眼睛。
其实，计量科技在这次北京奥运中的运用还远不止这些。
4吨的重量
“
北京计量科学检测研究院力学室大质量组的同志正在对8台用于拳击运动员称量体重的电子秤进行检测。300千克标准的电子秤需要检测人员用300千克的标准砝码反复进行校准检测，而沉重的砝码搬运工作只能依靠4名检测人员人工操作。
有人做过统计，每检测一台秤，工作人员需要上上下下搬运的砝码重量就接近4吨。检定8台秤，那就意味着他们这天搬运的总重量要达到30多吨。
正是那一双双拎起了4吨重量的计量人的手，在一年多的时间里，共为北京奥运检定了几百台秤。
不是所有的计量检定都能够拿着小巧精密的检测仪器进行，如此高强度的体力工作也是为奥运提供计量检定必不可少的。
5毫秒的差异
5毫秒，百分之零点五秒，转瞬即逝，而在奥运会的赛场上，5毫秒的时间却能决定出到底谁将摘得金牌，谁将改写纪录。但你是否知道，在奥运会游泳比赛中，仅仅是游泳池两池壁间的平行度不合格就会使运动员的成绩产生微小但起决定作用的5毫秒的差异；田径跑道弯道的坡度和
其实，每个奥运比赛项目的距离和尺寸准确性都会直接影响运动员的成绩。计量就是为了精确测量而诞生的。中国计量科学研究院长度所大长度实验室承担的《奥运会场馆几何量参数测量与验收关键技术研究》就是运用现代尖端的计量科技完成场馆精准测量的好例子。
规范场馆几何量参数的测量方法，制定影响运动员成绩的场馆长度、高度、坡度、圆弧半径及斜度等几何量参数的测量标准，一年多的时间，他们为奥运场馆的建设和验收提供了重要的技术支持，为提升我国今后体育场馆的建设质量打好了基础，为“科技奥运”注入了新的内涵。
十分的投入
兴奋剂，被所有人视为魔鬼，但它又常常如幽灵般出现在重要国际赛事的新闻报道中。按照国际奥委会的条例，一旦查出服用了兴奋剂等违禁药物，运动员将受到严厉惩罚，我国更是做出了终身禁赛的严格规定。
如果运动员食用的食品中含有违禁成分，就有可能造成一批运动员误服。要确保运动员食品的万分安全，必须从食品源头进行控制，加强对食品中违禁药物的检测。检测的前提是建立较为完善的检测标准，中国计量科学研究院化学所在短短两个月时间里完成的《奥运食品中违禁药物检测急需标准物质的研制》，成功地为我国奥运食品兴奋剂检测提供了一把“标尺”。
研制出的34种标准物质中有26个品种在国际上首次公开发布。它们已陆续发放到全国32家供奥运生产加工食品检验机构，并被用于奥运食品违禁药物的检测工作中。中国也因此成为世界上少数几个拥有如此齐全的兴奋剂检测标准物质的国家之一。
中国化学计量研究人员的这次精彩表现，用另一种方式更好地诠释了“更高、更快、更强”的奥林匹克精神。
万分的小心
“嘟嘟、嘟嘟”……场馆的安检设备发出了警示。为了确保奥运安全，在北京的机场、地铁站、各比赛场馆等重要场所均安装了先进的安检仪器。特别是危害大、杀伤力强的爆炸物、化学武器等放射性物品，安检部门更是时刻保持着高度警惕。
核技术，这个平常很少被老百姓关注的神秘家伙却在奥运安检中发挥着“主角”的作用。利用核四极矩共振技术研究开发的违禁品检测安全系统可以满足航空、铁路、海运、公路和其他公共场所的行包安全检查需求，有效遏制爆炸物、化学武器和毒品等违禁品的非法流通；利用核辐射探查装备技术研发的放射性物品检查系统，可以对进入比赛场馆的人员、行李进行放射性检测。
不过，要让检测仪器足够灵敏、准确，首先要确保这些仪器本身的可靠性。中国计量科学研究院电离辐射与医学工程计量科学研究所完成的《奥运场馆辐射安全检测系统关键技术研究》，就是为奥运场馆辐射安全检查测试系统中的行包安全检测仪和放射性危险物品探测器提供量值溯源和现场检测，为北京奥运的场馆辐射安全检测提供强有力的技术支持。
把住奥运安全的大门，计量科技功不可没。
奥运会不仅是运动员的舞台，也是展示我国最高水平科技成果的好机会。计量科技在这次难得的“表演”中，精彩表现可圈可点。奥运会期间，北京气象局将为各国运动员、教练员和外国游客发布与国际接轨的紫外线强度预报，这离不开光学计量人员为气象行业专门研制的太阳紫外标准光谱辐射测量仪器；奥运场馆灯具的安装必须不影响运动员比赛，不影响观众观赛，不影响电视转播图像的颜色质量，这些也离不开光学计量提供的检测数据；国家体育场“鸟巢”的看台设计像碗状，可以容纳9.1万人，而且上下层交错布局，精确的角度计量确保了观众无论坐在哪个位置，视线距中心距离都是
奥运的发展就是人类不断征服时间、空间和速度的过程，向人类的自身挑战永远是奥运健儿不懈的追求。伴随这一追求的，则是不断进步的突破时间、空间和速度的科学技术。奥运精神无处不在，科学技术与之同行。
（摘自中国质量报）
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往届经验
奥运会上的每一项运动项目都和计量科学技术密切相关，科技运用于奥运的重大突破，最先就是在计量方面。1912年之前，由于没有先进的计量手段，奥运会只能靠手工计时来判断奔跑的速度。1912年的第5届瑞典奥运会则首开利用电子设备计量的先河，首次在场内试验性地安装了电动计时器和终点摄影设备，从而使计量精确到1/10秒。
计量技术在奥运会的应用远不止这些，涉及到的测量也不仅仅是时间、长度、质量等方面。1968年墨西哥奥运会首次进行了兴奋剂的检测，这使化学计量也进入到了奥运会的赛场，成为维护比赛公平公正的又一技术保障。
随着计量科技的不断发展，服务于奥运会的计量技术和计量设施也越来越现代化。
1992年第25届巴塞罗那奥运会，首次推出了可以满足一切项目计时、测速和计分需要的全能计量操作系统。
第26届美国亚特兰大奥运会上，各种最先进的现代电子监控测量设备被用于记录和检测运动员的各项成绩：在
到了2004年第28届雅典奥运会，卫星通讯、无线数据通讯、数字电视、智能语言系统等技术都在奥运会上得到广泛应用。
计时历史
百年奥运的发展史，其实也是计时装备的发展史。从手动计时到电子机械计时，再到石英电子计时，乃至现今的实时比赛广播，奥运会促进计时器的发展与变化，而计时器的进步则让每一届奥运会都变得更加精彩。
1896年第一届雅典奥运会，采用浪琴19CH机芯的计时器成为正式计时工具。其精确度可达到1/5秒，但缺点是只有30分钟的计时能力。因为这个原因，第一届奥运会的马拉松比赛没有时间记录。
1912年的第5届瑞典斯德哥尔摩奥运会上，将摄影装置和电子计时器放置在赛道终点，用摄像机拍摄运动员撞线瞬间画面来弥补手动计时的不足。
1932年，OMEGA（欧米茄）为此届奥运会提供了30只精确度1/10秒的1130型计时器，成为第10届美国洛杉矶奥运会官方制定计时器提供商。
1946年，欧米茄研发出了“Film Time”摄像机。它提供的时间分析数据和图片，可以让裁判准确判断运动员在极短时间内的距离差异，解决了半个世纪以来需用肉眼判断比赛胜负的困难。
20世纪中期，石英计时技术进入高速发展时期。浪琴将石英电子与影像拍摄技术完美地结合在一起，其计时精度提高到1/100秒。
1964年第18届东京奥运会，日本SEIKO（精工）计时器呈现在世人眼前。它也是第一个非瑞士品牌的奥运会指定计时器提供商。
1972年，第20届奥运会在联邦德国慕尼黑举办。计时器的精度在此届奥运会上再创新高，出现精度高达1/1000秒的电子计时器。
1976年第21届蒙特利尔奥运会，出现了可以同时显示时间、分数等信息的实时记分板，计时器不再是单纯的计时装备。
1992年第25届巴塞罗那奥运会上出现“全能运动操作系统”，利用网络把分散在赛场上的电子计时器和光电测距仪，以及自动记分装置融合在一起。
2000年第27届悉尼奥运会，计时器首次通过互联网公布实时赛况。
（摘自中国质量报）
奥运LED显示屏光色参数的测量
中国计量科学研究院 刘慧
体育场馆用LED显示屏的出现和大量使用是社会进步和文明的体现。在LED显示屏出现以前，人们对比赛现场体育成绩的播报采用旗帜、手势或记分牌。现在，LED显示屏不仅能实时播报比赛成绩，在计时比赛中显示比赛时间，还能重播精彩画面的慢动作，大大提高体育比赛的观赏性。
北京2008年奥运会提出了“绿色奥运、人文奥运”的口号，按照这个理念，奥运场馆LED显示屏的设计、制造和评价的根本出发点应该是在满足其体育功能和观众的观赏舒适度的前提下，尽量降低能耗。
只有在正确的评价方法才能指导显示屏的正确设计，以便提供最佳观看效果，减少能源损耗。目前，国际上还没有有关LED显示屏的标准或建议，国内的相关标准有国家信息产业部的《LED显示屏通用规范》和国家体育总局的《体育场馆设备使用要求及检验规范 第一部分：LED显示屏》。这两项标准从某种意义上说规范了LED显示屏的设计、使用和测量过程中的一些问题。但是规范中规定的方法有些在现场难以实现，有些对测试条件的规定不详细，不便于获得一致、准确的测量结果。根据实践中存在的问题，中国计量科学研究院进行了LED显示屏现场测量方法的研究，满足了现场对其进行快速测量的需要。
与LED显示屏的视觉舒适度密切相关的参数有亮度、亮度均匀性、白场色温和色品坐标的均匀性、像素失控率、平整度、视角、对比度等。下面介绍一些主要参数的现场测量方法：
一、 亮度及亮度均匀性。
显示屏表面法线方向亮度是评价显示屏质量的一项重要指标。通常的测试方法是将显示屏的表面划分为9个区域，取每个区域的中点作为测试点，再取9点亮度的平均值作为屏的亮度值。对于三基色的LED显示屏，应分别测量白场、红场、兰场、绿场时的亮度。对一个特定的屏其亮度是一个定值（认为其在短期之内是稳定的），但在实践中在不同的测量位置，测量结果会有较大差别，其主要原因是亮度计的距离效应，有些亮度计由于设计的不完善，距离效应的影响比较大，应考虑对其修正；其次在室外使用时还应考虑空气的吸收；再次在亮度计的视场不变，并选择不同距离测量时，测量区域所包含的像素多少不同，越远所包含的LED的像素越多。因此，在远处测量所得的均匀性一定较近处好。要得到一致的测量结果，测量位置应选择在主席台附近，或显示屏对角线长度的（10～20）倍距离处。
二、视角
当水平和垂直两个方向的亮度分别为LED显示屏法向方向亮度的一半时，该观察方向与LED显示屏法线的夹角分别称为水平视角和垂直视角，一般以±表示左右和上下各多少度。
根据视角可以计算出有多少观众可以获得满意的观看效果，是评价显示屏的“人文特性”的一个十分重要的指标。在现场对显示屏的测量和计算比较困难，过去常采用同质模块在实验中测量。我们使用激光测距仪和亮度计较好地实现了现场的准确测量。
三、对比度
通常往往有一种误区，以为亮度越高、屏越大，观看效果越好。实际上只要对比度达到一定数值，即使亮度低也能满足观看需要，而对比度与环境条件紧密相关。通过改善现场的环境条件，不但可以延长显示屏的使用寿命，还可以降低能源的损耗，减少观众长时间观看导致的视觉疲劳。
对比度是显示屏正常工作时的亮度与显示屏完全关断时屏面的背景亮度之比。因为显示屏的亮度同背景亮度相比是一个较大的数（相差100倍左右），因此，背景亮度的不同将使实际的计算结果相差甚远。
此外，同一块屏在不同的测试环境下测量结果相差也甚远，对屏的对比度测量应该在暗室环境条件下进行。对于体育场至少应在20lx以下的照度环境下测试或在晚间测量，且均必须关断周围照明光源。
另外，显示屏设计时应使发光面尽可能避开强光直射，不得已时应考虑遮挡。由于LED发光二极管存在一定的视角，显示屏安装时宜向下倾斜5°，这样可减小眩光。并且根据现场的使用环境及时调整屏的亮度，可以达到较好的观看效果。
（摘自《中国计量》08年第7期）
奥运场馆色温与显色性测量
中国计量科学研究院 马煜 王煜 徐英盈 陈苹
现代化的体育场馆不但要求有功能齐全的体育设备，还需要提供舒适、均匀，能够进行忠实还原的光环境。奥运场馆的光照环境除了应满足观众良好的视觉效果，还必须保证具体比赛项目所需的照明水平和光色要求，这与运动员临场发挥、裁判员准确判断、现场观众观看和电视转播效果息息相关。运动员、裁判和观众处于合适的光环境下，应与自然光线下的心理感受和辨色能力相接近。照明光源的选择、设置不当，会使运动员在比赛中的注意力和判断力受到干扰，造成延迟或错误判断。因此处理好光源的光色特性，可以避免产生心理上的不平衡、不和谐感，满足体育比赛和彩色电视转播的要求。
一、色温与显色性
光源的光色特性主要指色温与显色性，这是衡量体育场馆光环境最重要的指标。
色温可以简单地理解为光色的冷、暖，与人的感官舒适性有密切的关系。研究证明，照明水平（照度）与光色的舒适感有一定的相互关系。在很低照度下，舒适的光色是接近火焰的低色温光色，光色偏暖；而在较高照度下，舒适的光色是接近中午阳光或偏蓝的高色温天空光色，光色偏冷；在中等照度下，舒适的光色是接近黎明和黄昏的色温并介于冷、暖之间的光色。这是人类长期对自然光和火焰的适应结果。
显色性是衡量光源显现物体“真实”颜色能力的参数。显色性是通过显色指数定义的，将标准光源的显色指数定为100，其余光源的显色指数均低于100.显色指数越高的光源对颜色的再现越接近自然原色。显色指数能全面得反映光源的颜色特性。显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就越接近自然色；显色性低的光源对颜色表现较差，我们所见到的颜色偏差也较大。
显色分忠实显色和效果显色两种。在体育比赛中，对于运动员、裁判员、现场和电视机前的观众，体育场馆的光源应能正确表现人们的皮肤、场地、体育器械本来的颜色，也就是对忠实显色提出了高要求。使用显色指数（Ra）高的光源，其数值越接近100，越能真实地还原比赛场景和细节。
国际奥委会对不同的运动项目分别规定了练习和比赛的光色标准，运动场地的色温和显色条件要经过国际奥委会和国际单项体育组织的双重验收。例如台球比赛，由于球有白、蓝、红、黑、黄等颜色，为了保证运动员与观众、裁判都能清晰分辨球的颜色，台球比赛馆对光源显色性的要求要比其它项目更高。
北京2008奥运会提出了“绿色奥运”的口号，人工光源的节能环保是奥运体育场馆照明的重要内容。提高光源的显色性不仅有利人们分辨颜色，提高视觉舒适感，还可节约能源。研究表明，如果光源的显色指数从55提高到85，那么达到同样的照明视觉效果，所用的光照度可减少25％—35％。这就是说，选用高显色指数的光源可较大程度地节约能源。
二、准确测量与量值溯源
奥运体育场馆光源的色温和显色性对重大比赛的举行具有非常重要的意义。保证奥运体育场馆色温、显色性量值的准确的准确测量是非常重要的。
色温和显色指数的基础测量数据是光源相对光谱功率分布。该量值通过光谱辐射照度标准灯溯源到保存在中国计量科学研究院的（250～2500）nm光谱辐射亮度和光谱辐射照度国家基准。该基准于1900年、2004年两次参加国际关键比对，并于2005年参加了“UVA探测器照度响应度亚太地区区域比对”。结果证实，我国的光谱辐射照度基准测量值与国际平均值以及亚太地区平均值非常接近。
对于发光面均匀、亮度适中的单一光源，可以直接测量光源的光谱功率分布，从而计算该光源的色温和显色指数。但大多数实际光源，因为受到灯丝形状和位置的影响，测量面的颜色和亮度不一致，应通过测量漫反射板表面反射的光间接得出光源的光色特性。特别是评价像体育场馆这样的多光源照明下的复杂的光照环境的色温与显色性时，标准漫反射板的光谱特性是保证能够忠实还原光源光色的重要介质。中国计量科学研究院测量、评价了多种粉体材料、水性涂料和陶瓷等介质，最终采用光谱选择性低于1.5％的粉体材料作为体育场馆光色特性测量的标准漫反射板，这在很大程度上提高了测量重复性、稳定性和准确性。
中国计量科学研究院利用经溯源的标准测量装置测量了实际应用于奥运场馆的观众灯、应急灯、泛光灯的色温和显色指数，并给出了使用建议；实地测量、分析部分奥运场馆和体育场馆的光环境数据并给出是否适合练习、比赛和彩色电视转播的建议。
奥运场馆内灯具与整体光环境的色温和显色性影响运动员、裁判员的准确判断和场内外观众的收看效果。量值溯源到光谱辐射亮度和光谱辐射照度国家基准的测量装置可以准确测量灯具与场馆光环境的色温和显色性，根据国际奥委会对不同比赛场馆的光色要求，对场馆的光色特性和适用性进行整体评价，目的是满足体育比赛和彩色电视转播的要求，并符合“绿色奥运”节能的目标。
（摘自《中国计量》08年第7期）
奥运比赛中的风速测量
经体育科研人员研究，在短跑等田径项目中，顺风和逆风的不同气象条件，运动员的成绩差别非常明显。通常顺风风速每秒
今年6月1日，在美国纽约举行的锐步大奖赛上，牙买加选手博尔特在百米大战中，表现惊人，跑出了9.72秒的新的世界纪录。博尔特的这一成绩也将同胞鲍威尔创造的前百米世界纪录（9.74秒），提高了0.02秒。这个成绩是在顺风
同样的悲欢也落在跳远运动员头上。1968年墨西哥奥运会上，比蒙的“世纪一跳”
球类运动项目对风速更加敏感。在奥运会上，“大球”比赛风速控制在
如何迅速准确地测定风速，从来是竞赛场上来不得半点含糊的大事。19世纪中期人类发明了鲁滨逊风速仪。1926年，加拿大帕特逊制造了互成120度夹角的3“杯”风速仪。此后出现的“热丝”型风速仪则完全另辟蹊径，用电流将电阻丝加热到环境温度以上，由于不同速度的风对电热丝的冷却作用不同，便可通过测量出电压或电流的变化来计量风速了。
今日运动场上常见的超声波风速仪诞生于上个世纪70年代。它的基本原理是，让成对的交换器相互发出和接收超声波脉冲，由于空气是声波传递的介质，气流运动的速度会影响声波传递的速度，因此，通过测量和计算超声波传递中的时间差就可以确定风速的大小。跳远竞赛风速仪应放置在离起跳板
