跑道上的电子探测器 [复制链接]

    【英国《新科学家》８月１日一期文章】题：电子装置的纪录
    在巴塞罗那奥运会上，采用了一种崭新的电子系统，能够明确无误地指出，在几乎同时到达终点的选手中，谁是优胜者。
    这个系统去年８月在东京世界田径锦标赛上试用过，在本届奥运会上首次正式使用。过去，机械照相机把最后冲刺情况记录在底片上，但是这意味着在冲洗底片过程中，要紧张不安地等待结果，而可供选择的高速摄像可以马上被看到，它能产生大量连续、几乎相同的图像。缝隙视频（ｓＩｉｔ—ｖｉｄｅｏ）是一种最新系统，它把胶片和视频技术结合起来。由日本精工公司研制的这种系统，可以通过一个仅１０微米宽，即一根头发直径的１／４的窄缝，每秒拍摄多达２０００张的跑道最后大约５毫米的视频图像。
    其结果是一系列不同时刻的又长又细的终点图像，这些图像可以存储到计算机存储器中。这些图像在计算机屏幕上拼组起来，构成一张看起来像普通照片的无缝图片。
    然而，运动员们不是在距离上拉开，而是在时间上拉开。
    重叠在照片上的是一系列垂直线，其间隔相当于０．０１秒。这种分辨率很高，足以挑出去年８月在东京举行的具有历史意义的１００米短跑比赛的优胜者，当时美国的卡尔·刘易斯以０．０２秒击败了他的同胞对手伯勒尔，创造了９．８６秒新的世界纪录。尽管头Ｃ名选手前后相隔不到０．１１秒到达终点，但是缝隙视频系统使他们的名次很容易分辨出来。如果需要更高的精确度，该系统能将成绩精确到千分之一秒。
    缝隙视频摄像机的核心是一个称为电荷耦合器件（ＣＣＤＤ）的探测器。电荷耦合器件类似一块硅片上的一系列小斗（ｂｕｃｋｅｔ）。光通过摄像机镜头照射到小斗上，小斗就开始充满电荷。每个小斗的充电程度取决于照射在它上面的光的强度。
    电子电路一个小斗一个小斗地把电荷转化成一张图像，显示在可见显示器的屏幕上。在巴塞罗那，缝隙视频摄像机安放径赛、自行车、赛艇和皮艇比赛项目的终点线上。起跑器里的电子传感器在跑道的起跑线上，电子传感器安装在起跑器里。如果选手在发令枪打响前１００毫秒内起跑，发令员戴的耳机里就会响起“嘟嘟”声。
    就连最优秀的短跑运动员对发令枪的反应时间也不会比这更快。加拿大短跑运动员本·约翰逊在１９８８年汉城奥运会的１００米决赛中是第一个到达终点的，他只能在１１５毫秒后做出反应，大多数短跑运动员要花１２０—１３０毫秒。风力探测器在２００米和距离更短的项目、某些田赛项目和冬季奥运会的跳台滑雪中，选手得到“风力帮助”，即顺风风速超过每秒２米时，其成绩是不能作为纪录的。因此，必须是在距跑道两米、距地面１．２２米（这个高度大致上同运动员身体的中部相当）的范围之内测定风速。过去，曾使用带螺旋推进器的风速表。这种风速表并不直接测风速，而是测风压，从风压中计算出风速。
    这种计算考虑进了推进器惯性，但是无法把姿势受到的损害和灰尘及水蒸气的作用考虑进去，这一切都会使测量结果出现误差。
    在巴塞罗那，一种可直接测定风速的超声波探测器首次登场。这种叫超声波风矢量系统的装置由一对压电探测器组成，其中一个发射超声压强波，另一个测定超声压强波。发射和测定之间的时间长短直接取决于在它们之间刮过的风的速度。
    这种压电探测器是由英国汉普郡的莱明顿吉尔仪器公司制造的，通常出售给飞机场和气象学家。精工公司提供这些电子装置来计算与跑道平行的风速，并且把风速显示在跑道旁的大型显示屏上。该装置可精确到０．０１米／秒。