奧運(yùn)計量：用精確瞄準(zhǔn)精彩

來源：中國質(zhì)量報

量出的果實沉甸甸

    7月25日，57輛全球最先進(jìn)的電視轉(zhuǎn)播車抵達(dá)北京。奧運(yùn)期間，全球?qū)⒂?0億觀眾通過電視收看比賽。負(fù)責(zé)電視轉(zhuǎn)播的工作團(tuán)隊正在做最后的設(shè)備調(diào)試，確保場館內(nèi)復(fù)雜多變的燈光條件不影響電視畫面的質(zhì)量。

    7月26日，北京市公安局奧運(yùn)安保場地安檢團(tuán)隊對國家游泳中心“水立方”完成封閉安全檢查。奧運(yùn)會期間預(yù)計將有1000萬人到北京親臨奧運(yùn)盛事。機(jī)場、地鐵、奧運(yùn)場館都安裝了先進(jìn)的安檢設(shè)施，對人員及其攜帶的行李進(jìn)行嚴(yán)格安檢，確保“平安奧運(yùn)”。

    7月27日，北京奧運(yùn)村正式開村，各國代表團(tuán)陸續(xù)入住奧運(yùn)村。離比賽的日子越近，參加拳擊、柔道、舉重等奧運(yùn)比賽項目的運(yùn)動員就越要嚴(yán)格控制自己的體重，稱量體重成了他們每天在奧運(yùn)村做的“必修課”。

    ……

離奧運(yùn)會越近，各種奧運(yùn)新聞越來越多。這些奧運(yùn)新聞看似毫不相關(guān)，但如果說這些新聞都與計量密切相關(guān)，估計不少人會瞪大了眼睛。

其實，計量科技在這次北京奧運(yùn)中的運(yùn)用還遠(yuǎn)不止這些。

    4噸的重量

    “300.02”、“300.01”、“300.01”……場館里安靜極了，只聽見時而傳來的報數(shù)聲和“呼呼”的喘氣聲。

北京計量科學(xué)檢測研究院力學(xué)室大質(zhì)量組的同志正在對8臺用于拳擊運(yùn)動員稱量體重的電子秤進(jìn)行檢測。300千克標(biāo)準(zhǔn)的電子秤需要檢測人員用300千克的標(biāo)準(zhǔn)砝碼反復(fù)進(jìn)行校準(zhǔn)檢測，而沉重的砝碼搬運(yùn)工作只能依靠4名檢測人員人工操作。

有人做過統(tǒng)計，每檢測一臺秤，工作人員需要上上下下搬運(yùn)的砝碼重量就接近4噸。檢定8臺秤，那就意味著他們這天搬運(yùn)的總重量要達(dá)到30多噸。

正是那一雙雙拎起了4噸重量的計量人的手，在一年多的時間里，共為北京奧運(yùn)檢定了幾百臺秤。

不是所有的計量檢定都能夠拿著小巧精密的檢測儀器進(jìn)行，如此高強(qiáng)度的體力工作也是為奧運(yùn)提供計量檢定必不可少的。

    5毫秒的差異

    5毫秒，百分之零點五秒，轉(zhuǎn)瞬即逝，而在奧運(yùn)會的賽場上，5毫秒的時間卻能決定出到底誰將摘得金牌，誰將改寫紀(jì)錄。但你是否知道，在奧運(yùn)會游泳比賽中，僅僅是游泳池兩池壁間的平行度不合格就會使運(yùn)動員的成績產(chǎn)生微小但起決定作用的5毫秒的差異；田徑跑道彎道的坡度和100米起跑線的傾斜度也會讓運(yùn)動員的成績產(chǎn)生5毫秒的差異……

其實，每個奧運(yùn)比賽項目的距離和尺寸準(zhǔn)確性都會直接影響運(yùn)動員的成績。計量就是為了精確測量而誕生的。中國計量科學(xué)研究院長度所大長度實驗室承擔(dān)的《奧運(yùn)會場館幾何量參數(shù)測量與驗收關(guān)鍵技術(shù)研究》就是運(yùn)用現(xiàn)代尖端的計量科技完成場館精準(zhǔn)測量的好例子。

規(guī)范場館幾何量參數(shù)的測量方法，制定影響運(yùn)動員成績的場館長度、高度、坡度、圓弧半徑及斜度等幾何量參數(shù)的測量標(biāo)準(zhǔn)，一年多的時間，他們?yōu)閵W運(yùn)場館的建設(shè)和驗收提供了重要的技術(shù)支持，為提升我國今后體育場館的建設(shè)質(zhì)量打好了基礎(chǔ)，為“科技奧運(yùn)”注入了新的內(nèi)涵。

十分的投入

興奮劑，被所有人視為魔鬼，但它又常常如幽靈般出現(xiàn)在重要國際賽事的新聞報道中。按照國際奧委會的條例，一旦查出服用了興奮劑等違禁藥物，運(yùn)動員將受到嚴(yán)厲懲罰，我國更是做出了終身禁賽的嚴(yán)格規(guī)定。

如果運(yùn)動員食用的食品中含有違禁成分，就有可能造成一批運(yùn)動員誤服。要確保運(yùn)動員食品的萬分安全，必須從食品源頭進(jìn)行控制，加強(qiáng)對食品中違禁藥物的檢測。檢測的前提是建立較為完善的檢測標(biāo)準(zhǔn)，中國計量科學(xué)研究院化學(xué)所在短短兩個月時間里完成的《奧運(yùn)食品中違禁藥物檢測急需標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制》，成功地為我國奧運(yùn)食品興奮劑檢測提供了一把“標(biāo)尺”。

研制出的34種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中有26個品種在國際上首次公開發(fā)布。它們已陸續(xù)發(fā)放到全國32家供奧運(yùn)生產(chǎn)加工食品檢驗機(jī)構(gòu)，并被用于奧運(yùn)食品違禁藥物的檢測工作中。中國也因此成為世界上少數(shù)幾個擁有如此齊全的興奮劑檢測標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的國家之一。

中國化學(xué)計量研究人員的這次精彩表現(xiàn)，用另一種方式更好地詮釋了“更高、更快、更強(qiáng)”的奧林匹克精神。

萬分的小心

    “嘟嘟、嘟嘟”……場館的安檢設(shè)備發(fā)出了警示。為了確保奧運(yùn)安全，在北京的機(jī)場、地鐵站、各比賽場館等重要場所均安裝了先進(jìn)的安檢儀器。特別是危害大、殺傷力強(qiáng)的爆炸物、化學(xué)武器等放射性物品，安檢部門更是時刻保持著高度警惕。

核技術(shù)，這個平常很少被老百姓關(guān)注的神秘家伙卻在奧運(yùn)安檢中發(fā)揮著“主角”的作用。利用核四極矩共振技術(shù)研究開發(fā)的違禁品檢測安全系統(tǒng)可以滿足航空、鐵路、海運(yùn)、公路和其他公共場所的行包安全檢查需求，有效遏制爆炸物、化學(xué)武器和毒品等違禁品的非法流通；利用核輻射探查裝備技術(shù)研發(fā)的放射性物品檢查系統(tǒng)，可以對進(jìn)入比賽場館的人員、行李進(jìn)行放射性檢測。

不過，要讓檢測儀器足夠靈敏、準(zhǔn)確，首先要確保這些儀器本身的可靠性。中國計量科學(xué)研究院電離輻射與醫(yī)學(xué)工程計量科學(xué)研究所完成的《奧運(yùn)場館輻射安全檢測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究》，就是為奧運(yùn)場館輻射安全檢查測試系統(tǒng)中的行包安全檢測儀和放射性危險物品探測器提供量值溯源和現(xiàn)場檢測，為北京奧運(yùn)的場館輻射安全檢測提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

把住奧運(yùn)安全的大門，計量科技功不可沒。

奧運(yùn)會不僅是運(yùn)動員的舞臺，也是展示我國最高水平科技成果的好機(jī)會。計量科技在這次難得的“表演”中，精彩表現(xiàn)可圈可點。奧運(yùn)會期間，北京氣象局將為各國運(yùn)動員、教練員和外國游客發(fā)布與國際接軌的紫外線強(qiáng)度預(yù)報，這離不開光學(xué)計量人員為氣象行業(yè)專門研制的太陽紫外標(biāo)準(zhǔn)光譜輻射測量儀器；奧運(yùn)場館燈具的安裝必須不影響運(yùn)動員比賽，不影響觀眾觀賽，不影響電視轉(zhuǎn)播圖像的顏色質(zhì)量，這些也離不開光學(xué)計量提供的檢測數(shù)據(jù)；國家體育場“鳥巢”的看臺設(shè)計像碗狀，可以容納9.1萬人，而且上下層交錯布局，精確的角度計量確保了觀眾無論坐在哪個位置，視線距中心距離都是140米左右，能夠無障礙地觀看比賽；國際廣播中心（IBC）的供電變配電室是否會對廣播電視轉(zhuǎn)播區(qū)產(chǎn)生電磁干擾，電磁計量的環(huán)境監(jiān)測人員給出了科學(xué)的測試結(jié)果……

奧運(yùn)的發(fā)展就是人類不斷征服時間、空間和速度的過程，向人類的自身挑戰(zhàn)永遠(yuǎn)是奧運(yùn)健兒不懈的追求。伴隨這一追求的，則是不斷進(jìn)步的突破時間、空間和速度的科學(xué)技術(shù)。奧運(yùn)精神無處不在，科學(xué)技術(shù)與之同行。

小小“尺子”

    □ 本報記者
楊蕾/文

黑色的墻壁，黑色的儀器設(shè)備，黑色的桌椅，連角落里的陶瓷洗手盆也是黑色的，完完全全一個黑色的世界。

這個大約3層樓高，100多平方米大的大房間是中國計量科學(xué)研究院光學(xué)所的總光通量國家基準(zhǔn)實驗室。房間中央安裝了一個直徑約5米，像圓盤一樣可旋轉(zhuǎn)的環(huán)架，環(huán)架前方是一個裝有復(fù)雜設(shè)備、約2米長的燈架。這就是曾經(jīng)獲得國家科技進(jìn)步一等獎的我國自主研制的總光通量國家基準(zhǔn)裝置。“這套設(shè)備叫大型復(fù)合式分布光度計，全國的光源和燈具的總光通量檢測都要以它為基準(zhǔn)，它就是那把最準(zhǔn)的大‘尺子’。”實驗室的趙志丹介紹。至于這個黑黑的大房間，趙志丹說是為了檢測光源時，整個環(huán)境只吸收光而不反射光，以免影響檢測的準(zhǔn)確性。

北京奧運(yùn)會30多個比賽場館，不同的比賽場館對照明的要求不一樣，對光源和燈具的要求也很嚴(yán)格。總光通量是一個光學(xué)計量參數(shù)，是衡量光源總體性能的重要指標(biāo)，直接影響光源的發(fā)光效率和壽命。“不管是LED發(fā)光二級管、節(jié)能燈，還是普通的白熾燈、熒光燈以及高壓汞燈、高壓鈉燈，要滿足比賽對照明的高要求，都需要對總光通量進(jìn)行測量，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的光源才能安裝在奧運(yùn)場館。”趙志丹說。

那么這個黑房間里的“大家伙”又是怎樣完成對奧運(yùn)場館燈具和光源的檢測的呢？

    “奧運(yùn)場館使用的光源和燈具的種類不計其數(shù)，不可能每只燈都用這個國家基準(zhǔn)進(jìn)行測量。于是我們又依據(jù)這個大‘尺子’‘傳遞’了一系列小‘尺子’，然后再用這些小“尺子”去進(jìn)行下一級的測量。”說著，趙志丹帶領(lǐng)記者來到隔壁的另外一個實驗室，這里就存放著那些小“尺子”。

與大“尺子”的外觀截然不同，小“尺子”變成了類似于大型地球儀一樣的球體。趙志丹告訴記者，這些球體名叫積分球。房間里擺放著3個大小不一的積分球，最大的直徑3.5米，最小的直徑1米，分別用于測量白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈和汽車燈等不同光源的總光通量量值，它們都是我國總光通量工作基準(zhǔn)裝置。

北京奧運(yùn)場館選用的照明電器產(chǎn)品供應(yīng)商共有十幾家，他們都有自己的產(chǎn)品檢測實驗室，用各自的檢測設(shè)備標(biāo)定用于奧運(yùn)場館的燈具。如果說國家基準(zhǔn)是大“尺子”，說工作基準(zhǔn)是小“尺子”，那廠家的檢測設(shè)備就是小小“尺子”。“尺子”沒有刻度就不稱其為“尺子”，刻度不準(zhǔn)就是一把測量不準(zhǔn)的“尺子”。小“尺子”必須經(jīng)大“尺子”校準(zhǔn)，而那些小小“尺子”必須經(jīng)中國計量院的小“尺子”校準(zhǔn)后才能用于檢測每一只運(yùn)往奧運(yùn)場館的燈具。

擺在桌上的幾只小型白熾燈就是某廠家送來檢測的標(biāo)準(zhǔn)燈，趙志丹今天的任務(wù)就是用小“尺子”給標(biāo)準(zhǔn)燈標(biāo)定準(zhǔn)確的數(shù)值，相當(dāng)于給這些小小“尺子”標(biāo)上刻度。

檢測開始了。趙志丹戴上手套，小心翼翼地拿起一只標(biāo)準(zhǔn)燈，將燈安裝在球內(nèi)懸掛的燈座上。接著給被測燈通電，燈亮了，由于擋屏的遮擋，右半球內(nèi)形成了一個圓形的陰影，而陰影的中心正好是探測器的位置。確定一切準(zhǔn)備就緒后，趙志丹輕輕地合上積分球，讓球內(nèi)成為一個完全密閉的空間。她開始調(diào)整電流，“要將電流穩(wěn)定在被測燈的控制電流，預(yù)熱3分鐘后再讀取數(shù)據(jù)。”當(dāng)電流值顯示“076614”這個控制值時，趙志丹按下手邊的計時器。3分鐘很快過去了，“嘀嘀嘀，嘀嘀嘀……”計時器響了。趙志丹抬頭看了看與光電探測器相連的光度計所顯示的數(shù)值，“4508”，低頭記下這個數(shù)字。這就完成了對一只標(biāo)準(zhǔn)燈的數(shù)值標(biāo)定，一把測量準(zhǔn)確的小小“尺子”誕生了。