聲學(xué)-科學(xué)、技術(shù)與藝術(shù)

1、聲學(xué)科學(xué)、技術(shù)與藝術(shù)作者：田靜聲學(xué)是一門具有廣泛應(yīng)用性的學(xué)科， 涉及到人類生產(chǎn)、 生活及社會活動的各個方面；同時聲學(xué)又是一門具有很強(qiáng)交叉滲透性的學(xué)科，與各種新學(xué)科、新技術(shù)相互作用，相互促進(jìn)，不斷地吸收、應(yīng)用和發(fā)展新的思想，增強(qiáng)了聲學(xué)的生命力、競爭力和學(xué)術(shù)與藝術(shù)魅力。本文從科學(xué)、技術(shù)與藝術(shù)等幾個方面，介紹了聲學(xué)的學(xué)科發(fā)展，特別是在科學(xué)與技術(shù)上的新的研究方向與進(jìn)展。一、聲學(xué)的基本概念聲和音講到聲學(xué)，當(dāng)然首先就要講什么是聲音。所謂聲，實(shí)際上有雙重的含義，我們一般地理解， 人的耳朵能夠感覺到的聲波的作用就稱之為聲，這么說大家都懂；但是從物理上講，聲是指在任何的彈性介質(zhì)中傳播的擾動， 是一種機(jī)械波，從這

2、個概念上來講， 聲的范疇就很廣。什么叫擾動呢？擾動是說在空氣、固體或液體中的一個密度的、或者是壓力的、或者是速度的一個小的變化，這個變化在這種彈性體里面就會傳播出去，是能量傳播出去，彈性物質(zhì)本身并不傳播，這么一個傳遞的能量就是聲。 在這么一個聲的概念上， 只要在彈性介質(zhì)中有一個不穩(wěn)定，就會產(chǎn)生聲，所以聲學(xué)研究的范疇相當(dāng)?shù)膶?。?jīng)常和聲相連的一個字叫音，我們中國人講聲音聲音， 什么是音呢？音的定義是能夠引起有聲調(diào)的感覺的這么一種聲，講通俗一點(diǎn)，就是有意義的聲。我在講話時發(fā)出的這個聲，你的耳朵聽到以后，能夠體會到有某一種含義在里面，或者是感覺到了某種意思，這個就是音。我國古代對聲和音的關(guān)系已經(jīng)有很好

3、的認(rèn)識和定義，老子就經(jīng)常講到聲和音的關(guān)系，如“音聲相和，前后相隨”，“大音希聲，大象- 1 -無形，大器晚成”等等，這幾句連著講，意思就比較清楚了， 所謂“大音希聲”講的通俗一點(diǎn)就是說有理不在言高，只要你道理能夠說清，并不在于你的聲波能量大小，這里的聲就是物理的聲了， 而音就是說話里面的含義。在這里老子對音和聲的定義已經(jīng)很清楚。一般講到光學(xué)的重要性的時候， 常說“百聞不如一見”， 你聽了很多遍，也不如看一眼，看一眼的信息量很大；但是聲學(xué)有它的特殊性，大家都知道的一個成語叫做“未見其人，先聞其聲”，一個比較熟悉的人從外邊走過來，我們還沒有看到這個人，就聽他的腳步聲，或者他在外邊的嗓門很高， 我們

4、就聽到是誰來了， 然后就喊一嗓子說你趕緊進(jìn)來，這就是聲的特點(diǎn)。在沒有看到，不透光的時候，你就能夠聽到它。這樣聲就有一些很特殊的一些應(yīng)用， 幾乎所有的不透光的物體，都可以用聲波來進(jìn)行探測，比如說在海洋里面，水下光波和電磁波都衰減很快，對光來說，紅外光波長最長，傳播最遠(yuǎn)，到了幾十米以下也就是衰減完了，所以到了海底是一片黑暗，這種情況下，聲是在里面是唯一有效的、可以遠(yuǎn)距離傳播的能量形式。另外大家知道，語音是人和人之間的交流的一個最直接的有效手段，大家每天都在用語言來溝通， 實(shí)際上人的思考也常常是用語言來進(jìn)行，語音是把語言表述出來的物理形式。這個聲，現(xiàn)在不僅用于人和人之間的這種溝通了， 實(shí)際上人和機(jī)器

5、之間的溝通， 人機(jī)對話慢慢的也發(fā)展為一種主要的手段。 我們看計算機(jī)的發(fā)展， 現(xiàn)在已經(jīng)小到這么一個筆記本，而筆記本電腦若去掉一個屏幕，去掉一個鍵盤，里面還有多少東西呢？就剩下了一個芯片。 所以如果計算機(jī)可以使用語音作為輸入輸出界面的話， 體積還可以小很多，到處都可以方便地使用。什么是聲學(xué)？聲學(xué)的定義很簡單，就是研究聲波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應(yīng)的- 2 -科學(xué)。通俗一點(diǎn)，就是關(guān)于聲音的學(xué)問，就叫聲學(xué)。聲音從產(chǎn)生， 比如說由一個喇叭產(chǎn)生的聲音，通過一種介質(zhì)傳播到耳朵接收，然后進(jìn)入內(nèi)耳，在內(nèi)耳的皮層產(chǎn)生了一個響應(yīng)，變成了電，電信號到了大腦進(jìn)行處理，這就是一個完整的過程，從產(chǎn)生到傳播到接收，一直到聲音產(chǎn)

6、生的效應(yīng)， 在這里就是在人的大腦中產(chǎn)生的反映了。當(dāng)然接收的現(xiàn)在也不一定是耳朵， 我們現(xiàn)在最常用的是話筒，聲學(xué)上叫傳聲器，就是模擬人的耳朵，把聲信號變成電信號；聲波的效應(yīng)實(shí)際上還會產(chǎn)生一些與物質(zhì)之間的相互作用，和其它過程， 如燃燒、流動這樣的一些過程之間，都會產(chǎn)生一些相互的作用。這樣的一些內(nèi)容，都是聲學(xué)要研究的東西。聲學(xué)研究的頻率范圍剛才講到了聲學(xué)研究的聲波是一個擾動的傳播，擾動就有快慢。聲學(xué)研究的擾動是怎么樣一個范圍呢？廣義的講， 聲學(xué)研究的范圍是從 10-4 赫茲開始，也就是每秒鐘振動 10-4 次，反過來講，就是一個周期 104 秒，非常非常慢。聲學(xué)不研究直流，不研究平均流，這一塊是力學(xué)研

7、究的主要內(nèi)容，靜力學(xué)或者動力學(xué)，研究的是平穩(wěn)的，變化很慢的。 10-4 到 20 赫茲，這個范疇我們叫次聲，這是人的耳朵聽不到的聲，就是變化很慢的聲音。 實(shí)際上人的耳朵對聲波的響應(yīng)范圍很窄，是從 20 赫到 2 萬赫，在這個范圍以外，人的耳朵都聽不見了，所以在這個范圍以內(nèi)的聲波稱為可聽聲， 2 萬赫以上的聲叫超聲。次聲頻段的聲波在大氣物理、 地球物理中都有很多的用處， 地震，還有臺風(fēng)，像前幾天南中國海刮過的“尤它”， 后來的“榴蓮”等等一系列臺風(fēng)，都會產(chǎn)生次聲，在幾千公里以外，使用很靈敏的聲學(xué)傳感器就能接收到這種信號，然后可以處理，可以定位，臺風(fēng)在什么地方，強(qiáng)度的大小，都可以知道。地震波監(jiān)測實(shí)

8、際上就是次聲監(jiān)測，過- 3 -去聲學(xué)所在全國有很多的監(jiān)測站， 監(jiān)測核爆炸產(chǎn)生的次聲波， 沿著地球的表面?zhèn)鞑サ那闆r。 現(xiàn)在的國際核軍控， 聲學(xué)的辦法也還是一種監(jiān)測手段。后來這些監(jiān)測站，慢慢都移交給了地方的地震臺站，因?yàn)樗褪怯脕肀O(jiān)測地殼振動。到了可聽聲的頻段， 大家就比較熟悉了。 我們知道，走在馬路邊，感覺噪聲很吵；到處使用的話筒、喇叭，都是電聲的研究范圍；在一個房間里講話能不能聽得清楚， 就是建筑聲學(xué)的研究范疇。 當(dāng)然語言、音樂，都是可聽聲的研究范圍。到了 2 萬赫以上，人的耳朵也聽不見了，在超聲頻段聲波可以干什么呢？大家最熟悉的可能是每年我們做體檢，都要做 B超，就是要用超聲波來檢測我們?nèi)梭w

9、內(nèi)有沒有病變，有沒有什么缺陷；另外超聲還可以檢查材料， 檢查工業(yè)上的一些東西；有一種大家很熟悉的動物把超聲來作為它的眼睛來用的，那就是蝙蝠，它發(fā)出超聲波，然后來探測它前面有沒有障礙，隨時拐彎，所以蝙蝠用的就是空氣里面的聲吶。聲學(xué)研究的強(qiáng)度范圍聲波的強(qiáng)度一般用聲壓表示。 聲壓是指在平均壓力水平 （在空氣中就是大氣壓） 的基礎(chǔ)上隨時間變化的這部分壓力， 聲壓的變化范圍我們從 10-5 帕斯卡，一直研究到 106 帕斯卡。對這樣的一個強(qiáng)度范圍，在表述和使用時很不方便，所以一般并不講多少多少帕斯卡，也不講壓力是多少公斤大氣壓， 那么用什么表示生涯的強(qiáng)度呢？是用分貝。分貝的概念現(xiàn)在已經(jīng)用的很廣泛了， 大

10、馬路上都豎一個牌子說今天這個地方噪聲多少分貝， 那么分貝的概念是什么？實(shí)際上分貝代表的是人的對聲音的主觀反映。在視覺上，由于背景的不同，往往一樣高的物體給人的感覺好像不一樣高； 把人的感覺強(qiáng)弱與原有的背景相關(guān)的這種普遍性是一個叫韋伯的人總結(jié)出來的，所以叫做韋伯定理。- 4 -對聲學(xué)而言，也有同樣的情況。人的耳朵對聲音響度的感覺，與強(qiáng)度的對數(shù)成正比， 而不是單純地與強(qiáng)度刺激本身成正比，這是什么意思呢？比如說我們的手的感覺，在手里什么都沒有的情況下，放一個粉筆頭上去，就能很容易地感覺到；但是如果先給他放上一塊磚頭，然后再輕輕地放一個粉筆頭在上面，可能就很難感覺到了， 這是什么原因呢？就是因?yàn)楸尘霸?/p>

11、來有了一個磚頭在那里。這樣的一個關(guān)系寫成公式就是，感覺和變化量成正比，同時還和原來的基礎(chǔ)量成反比，這個關(guān)系兩邊求積分， 得到的就是對數(shù)。 所以說聲音的強(qiáng)度不是用線性量來描述的，而是用這樣的一個變化量與基礎(chǔ)量的比值的以十為底的對數(shù)值描述，單位是貝爾，紀(jì)念發(fā)明家貝爾。再乘以10，就叫分貝，就是 110 貝爾。這是對能量的強(qiáng)度刺激而言的，對壓力而言，因?yàn)槟芰亢蛪毫Φ钠椒匠烧?，所以聲壓級是以聲壓的對?shù)乘以20。用分貝的概念來表述聲音強(qiáng)度的時候，我們所研究強(qiáng)度的范圍，大概是從 0 分貝到 180 分貝。這里， 0 分貝到 20 分貝之間，實(shí)際上是人的聽閾，每人不一樣。一個比較健康的聽力很好的人，可能能

12、夠聽到 0 分貝的聲音，聽力稍微差一點(diǎn)的可能到了 20 分貝這時候才剛剛有感覺，所以低于 20 分貝是非常非常安靜的情況。比如到了鄉(xiāng)村連蟲叫都沒有的地方， 也許能夠找到這么一方“靜”土， 但是一般情況下，現(xiàn)在到處都是很吵，所以很難再有這么安靜的地方，大概也只有在實(shí)驗(yàn)室還可以找到這樣的一個區(qū)域。在這個以上， 2030 分貝，是比較理想的休息的場所，比如說很安靜的臥室、病房里，非常非常安靜，這時候你能夠聽到放在耳朵旁邊的手表噠噠的很響，蚊子叫也覺得很煩。到了40 分貝，在一個不靠近馬路邊的比較安靜的居民區(qū)里的書房或者是圖書館里， 可以非常安心地看書、 學(xué)習(xí)和思考的地方。一般的面對面的交談，離的比較

13、近，聲級大概也就是5060 分貝。- 5 -在一個商業(yè)的辦公室里面，若有打字機(jī)、計算機(jī)等等，一般在60 分貝左右，不超過 70 分貝，大家覺得就能夠忍受。超過70 分貝，到了分貝，就是道路上平均的噪聲情況，大型車輛通過的時候，就到了八九十分貝了，就會感覺很吵了。 100 分貝就到了施工工地了，現(xiàn)在每天大家聽到灌水泥漿的聲音，在那附近差不多就是 100 多分貝；還有時在馬路上會看到工人在使用風(fēng)鉆， 旁邊的噪聲就到 100 多分貝了，走過旁邊，會覺得非常難聽， 非常吵。更高的聲音，也不太常見，比如在噴氣飛機(jī)起飛的時候，在 100 米以外，聽到的差不多就是 120分貝的聲音。再高，比如說到噴氣發(fā)動機(jī)

14、25 米的地方，就可能達(dá)到分貝，這時候人的感覺已經(jīng)不再是吵了，耳朵已經(jīng)疼了。在朝上說，人的胸腔都要振動起來了，對人就有危險了。所以聲學(xué)研究的范圍是從差不多 0 分貝到 200 分貝，這可以說是極限， 一般的到 180 分貝已經(jīng)很難實(shí)現(xiàn)了， 會產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性效應(yīng)， 現(xiàn)在在實(shí)驗(yàn)室條件下可以實(shí)現(xiàn) 180 分貝的聲強(qiáng)度。二、聲學(xué)首先是一門科學(xué)聲學(xué)作為一門科學(xué)， 首先要致力于描述、 創(chuàng)造和理解人類經(jīng)驗(yàn)的一部分，關(guān)于聲波的、聲波的效應(yīng)的這部分。所謂描述，它是要建立聲音這么一個范疇中的秩序和規(guī)律， 要建立定律。 在聲音這個范疇里面，有各種各樣的現(xiàn)象，聲學(xué)就是要建立各種各樣的方程、定律來描述這些現(xiàn)象； 創(chuàng)造

15、是要發(fā)現(xiàn)和發(fā)明一些新的東西， 當(dāng)然新的東西不是常常能夠發(fā)明的，能夠揭示我們過去不知道的聲學(xué)現(xiàn)象， 也叫做創(chuàng)造。比如說人耳的聽覺機(jī)理， 聲音的刺激怎樣變成電信號并進(jìn)入大腦， 像這樣的一些現(xiàn)象都是通過研究了以后， 找到其規(guī)律， 就是一個發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的過程。然后要理解，在理解一些聲學(xué)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，發(fā)展新的預(yù)測性理論。一個人在這邊講一句話， 在遠(yuǎn)處聽到的是什么樣的效果，- 6 -跟這兒講的話有什么樣的聯(lián)系， 類似這樣的一些關(guān)系， 都需要在理解的基礎(chǔ)上建立起來一些規(guī)律才能說明白。 所以我們說， 聲學(xué)首先是一門科學(xué)，聲學(xué)的生命力也就在于科學(xué)的物理基礎(chǔ)，有了這些基礎(chǔ)，聲學(xué)才能朝前發(fā)展。聲波的產(chǎn)生機(jī)制首先要研究

16、的是聲波的產(chǎn)生， 比如在研究語音識別、 語音合成這些技術(shù)性的問題之前， 就先要理解語音是怎么產(chǎn)生的。 現(xiàn)在我們知道，語音產(chǎn)生動力源于肺，肺產(chǎn)生壓縮空氣，然后通過氣管、喉、口腔、鼻腔、牙齒、嘴唇等等這一套器官調(diào)制以后，再噴射出來，就產(chǎn)生了語音。專業(yè)的歌手發(fā)出樂音時，還要使用胸腔，而不僅僅是喉嚨。目前的聲波產(chǎn)生機(jī)制研究前沿，主要包括流致噪聲、 結(jié)構(gòu)聲輻射和熱聲學(xué)等幾個方面。 流致噪聲研究的是流體的流動所產(chǎn)生的噪聲，其應(yīng)用很廣，當(dāng)前最困難的問題是湍流所產(chǎn)生的無規(guī)噪聲。計算機(jī)中的風(fēng)扇，潛艇在水下的運(yùn)動，都會產(chǎn)生流動的不穩(wěn)定，這種不穩(wěn)定可以發(fā)展成為一系列的渦， 渦流變化比較快的時候， 就會變成更加復(fù)雜的

17、湍流?，F(xiàn)在我們知道，實(shí)際上湍流里面不是無規(guī)的，而是有序的，有一定的科學(xué)的規(guī)律，稱之為混沌現(xiàn)象。掌握了這些規(guī)律，我們就可以利用聲和渦之間的相互作用， 來達(dá)到我們控制流場或者聲場的目的，比如可以利用聲波來控制渦的產(chǎn)生和發(fā)展，也可以把聲的能量變成渦的能量耗散掉。熱聲學(xué)研究聲與熱之間的關(guān)系。大家知道，鍋爐在燃燒的時候會產(chǎn)生很強(qiáng)的噪聲，實(shí)際上只要有一個溫度的梯度，建立一定的機(jī)制，就可以通過熱的傳導(dǎo)發(fā)出非常強(qiáng)的聲音。有一個典型的實(shí)驗(yàn)裝置， 就是在管子的下面加熱， 可以很容易發(fā)出一定的有調(diào)聲音，稱之為“瑞可”管，這就是一種熱聲現(xiàn)象， 由于熱梯度的存在和某種聲場共振的- 7 -機(jī)制，熱變成了聲。反過來，聲音的

18、傳播也可以有效地傳熱或制冷，這種新技術(shù)叫聲制冷， 現(xiàn)在已經(jīng)用到航天上面， 用來冷卻紅外探測頭，它的優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生非常非常低的溫度， 一般的壓縮機(jī)不可能達(dá)到的溫度，比如到 10K，就是負(fù)的 261 度。聲波的傳播和衰減機(jī)制聲波能量產(chǎn)生了以后是要傳播的，因?yàn)楦鶕?jù)聲的定義， 聲就是擾動的傳播。從我的嘴巴到你的耳朵，中間的這個過程，是不是說就是一個直線過去？不是這么簡單，它實(shí)際上有各種各樣的渠道過去，從地面反射過去，從天花板反射過去，從我背后的墻反射過去，像這樣的一個復(fù)雜的環(huán)境，聲波傳到你的耳朵，變化已經(jīng)非常大了，到底變成了什么樣，就需要研究。如果不能研究清楚，建造了一個音質(zhì)很糟的廳堂，這邊講的話，那

19、邊聽到的聲音可能很響，但并不能聽懂說話人說的什么意思， 傳播的效果就沒法控制， 所以說就需要先認(rèn)識聲波是怎么傳播的。在水下，因?yàn)槁暤膫鞑シ浅Ｓ行В蚨泻芏嘤锰?，但是首先也要研究聲波在水下是怎么傳播的。美國?95 年開始籌備，年正式啟動了一個國際性的聲學(xué)大洋測溫計劃，在夏威夷附近的一個小島邊的水下，放置了一個大功率的聲源，發(fā)出 70 赫茲左右的低頻聲波，然后在大洋的其它地方（包括在我們國家臺灣以東）布置一些接收點(diǎn)， 通過測量從聲波發(fā)射到接收兩點(diǎn)之間的距離和時間， 就知道了聲波的傳播速度， 而這個速度是和溫度是有關(guān)系的， 這種函數(shù)關(guān)系也是通過研究已經(jīng)認(rèn)識了的， 所以就可以從發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)之間的

20、大洋平均水溫是多少。 現(xiàn)在大家都很關(guān)心地球正在變熱的問題， 即所謂“溫室效應(yīng)”， 但是短時間內(nèi)平均零點(diǎn)幾度的可能變化怎么去測量，到底是變了沒變，是一個很困難的問題，測量的精度要求很高。聲學(xué)測溫提供了一種可能的辦法，聲波傳播 5000 多公里，差不多要- 8 -用一個小時， 而測量的誤差大約只有 20 到 30 毫秒，也就是說測量的誤差不到十萬分之一， 所以這個誤差是相當(dāng)?shù)男。?足以校準(zhǔn)確地給出大洋的平均溫度。 當(dāng)然聲波在水下的傳播并不是那么簡單， 它受到海洋里面的內(nèi)波、孤子等各種各樣的因素的影響，對聲波的傳播速度、頻率成分的變化和衰減都會產(chǎn)生影響， 只有把這些影響都能研究得比較清楚了以后，才有

21、可能去發(fā)展新的聲吶和水下探測的技術(shù)。聲波在水下的傳播，上有水面，下有海底，這兩個邊界條件使得聲波從一點(diǎn)傳播到另外一點(diǎn)， 不是一個隨意的在空間自由發(fā)散形式的傳播，而使得一些聲波在水下傳播的時候，衰減得非常厲害，又可能使另外一些聲波可以非常有效的傳播，形成所謂“聲道”的傳播特性，認(rèn)識這樣的一些規(guī)律性的東西對于水下信息的傳遞和探測都非常重要。五六十年代的時候， 我們國家就開始研究聲在水下的傳播和聲吶技術(shù)，為我國海軍的發(fā)展做一些基礎(chǔ)性的工作了。 考慮到我們的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和實(shí)際需求， 我國老一輩聲學(xué)家、 中科院聲學(xué)所的老所長汪德昭院士領(lǐng)導(dǎo)制定的水聲學(xué)研究的發(fā)展戰(zhàn)略是“由淺入深，由近及遠(yuǎn)”，也就是說因?yàn)槲覀儼l(fā)

22、展海軍的目的主要是為了保家衛(wèi)國，看好家門，同時也沒有錢，所以當(dāng)時我們對水聲學(xué)的需求主要在于沿海岸的淺海，先從淺海做起，由淺海然后慢慢過渡到深海，今天看這一戰(zhàn)略仍然是非常實(shí)際，非常有遠(yuǎn)見的。通過幾十年的發(fā)展，我們的淺海聲學(xué)研究已經(jīng)達(dá)到國際公認(rèn)的領(lǐng)先水平，而多數(shù)的軍事強(qiáng)國只是到了 90 年代，特別是海灣戰(zhàn)爭以后才充分認(rèn)識到淺海的重要性。 當(dāng)然由于巡航導(dǎo)彈、潛射導(dǎo)彈的發(fā)展，深海也越來越重要，但是淺海聲學(xué)的研究對發(fā)展深海聲學(xué)有很好的基礎(chǔ)作用。實(shí)際上因?yàn)闇\海條件非常復(fù)雜，聲道變化很大，多是楔型的，從岸邊開始慢慢的越來越深；聲學(xué)的背- 9 -景也非常復(fù)雜，有很多的漁船等各種各樣的干擾，在這種情況下，聲波是

23、怎么傳播，怎么樣衰減，都很有一些特點(diǎn)。另外一方面， 聲波在大氣中的傳播也是必須研究的內(nèi)容， 因?yàn)槿祟惖拇蟛糠只顒佣际窃诖髿庵羞M(jìn)行的， 比較特殊的如次聲， 是有時會繞著地球轉(zhuǎn)好幾圈的，都不能衰減掉的這樣一種聲音，大氣的湍流，大氣層的厚度，溫度分布、濕度分布等等這樣一些變化，都會對傳播會產(chǎn)生重要的影響， 當(dāng)然也需要研究和認(rèn)識。 因?yàn)槲覀兘?jīng)常需要探測固體中的缺陷或者結(jié)構(gòu)， 特別是對于不透光的物體， 聲波就是很好的探測手段，因此我們也要研究聲波在固體中的傳播。 比如說要做 B超，就要研究聲波在人體的各種材料里面怎么傳播，在肌肉里面怎么傳播，在脂肪里怎么傳播，然后到了骨頭里面又是什么樣的一個情況，然后我

24、們才知道，那些是病變，那些地方是健康的東西，要不然檢查出來一塊骨頭， 當(dāng)作腫瘤把它破壞了， 豈不要出醫(yī)療事故了？所以像這樣的情況，需要相當(dāng)多的基礎(chǔ)研究。聲波的接收聲波的接收首先要研究聽覺的機(jī)理，它是聲學(xué)里面最讓人感興趣的課題之一，因?yàn)樗苯优c人有關(guān)。人感受到聲音首先是通過耳朵，所以聽覺一直是一個非常熱鬧的研究方向，也是聲學(xué)里唯一得了諾貝爾獎的一個分支學(xué)科。整個來說，聽覺機(jī)理包括幾個學(xué)科的交叉。首先外面有聲音傳播進(jìn)入到耳朵里來，這是一個物理的過程： 聲波從外面的一個擾動，通過傳播，進(jìn)入了人的耳朵，然后在鼓膜上產(chǎn)生了響應(yīng)，帶動了耳膜后的一個耳骨，耳骨的運(yùn)動在耳蝸中，也就是在一個像蝸牛形狀的這么一個

25、東西里面，產(chǎn)生一個響應(yīng)， 耳蝸周圍有一些毛細(xì)的細(xì)胞，會刺激里面的皮層， 然后產(chǎn)生電的響應(yīng)， 到了這樣的層次，就變成了一個生理的過程， 也就是說聲波傳播到了耳蝸這個地方，就-10-到了一個生理聲學(xué)研究的范疇。 然后再進(jìn)到里面， 聲信號變成了電信號，進(jìn)入人的大腦，產(chǎn)生的響應(yīng)就變成了心理的東西，所以它后面是心理聲學(xué)研究的范疇，所以這么一個聽覺的機(jī)制是從物理的到生理的，然后到心理的，是交叉性非常強(qiáng)的一個學(xué)科，也是很容易出成果的一個地方。當(dāng)然我們現(xiàn)在研究聲波的接收， 更多的時候不是用耳朵，而是用話筒，專業(yè)上稱為傳聲器，研究怎么樣把聲音信號變成電信號，要研究聲和電之間是怎么樣轉(zhuǎn)變的，什么樣的材料會產(chǎn)生這種

26、變化，什么樣的結(jié)構(gòu)能夠有效地實(shí)現(xiàn)這種變化。聲波的作用非線性聲學(xué)是現(xiàn)在國際比較熱鬧的研究方向，研究非常高強(qiáng)度下的聲場及其作用，一個非常高的聲級的聲場， 會對它里面的一些設(shè)備，或者是有生命的動物，都會產(chǎn)生非常大的影響。，比如說由于聲音的作用會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的振動， 這個振動可能會破壞掉這個結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在衛(wèi)星上天之前，首先要檢查它里面的一些儀器設(shè)備，是不是能夠經(jīng)得住高聲強(qiáng)的振動作用， 稱為聲振實(shí)驗(yàn)或“聲疲勞”實(shí)驗(yàn)，若是里面一個結(jié)構(gòu)給振裂了，或者是某個元器件給抖掉了，衛(wèi)星即使上了天，也什么事都干不了。 另外高聲強(qiáng)聲場本身的研究也很有意思，要建立這么一個高強(qiáng)度的聲場并不是很容易， 往往我們需要用流場的能量來建立高

27、強(qiáng)度的聲場，因而先要認(rèn)識聲場和流場的相互作用。聲波和燃燒之間的作用也是一個研究的熱點(diǎn)，燃燒會產(chǎn)生聲音，聲又會反過來影響燃燒。 由于燃燒產(chǎn)生了聲音， 那么在火箭的發(fā)動機(jī)里面，就有可能在局部產(chǎn)生非常強(qiáng)的聲音， 以至于把火箭的結(jié)構(gòu)給破壞掉，產(chǎn)生裂紋，使火箭跑著跑著拐彎了，帶來很大的問題。同時我們發(fā)現(xiàn)，在一個燃燒場里面，加入適當(dāng)?shù)膹?qiáng)聲波，還會產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用，破壞燃料表面的附面層，使得外邊的熱空氣，直接和里面的-11-燃料直接接觸，就提高了燃燒的效率，像這樣的過程，都非常有用，有非常強(qiáng)的應(yīng)用背景。非線性聲場的控制問題也當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。比如新材料的研究中，低頻時的能量耗散和衰減非常小，怎么樣通過材料設(shè)

28、計，使得低頻的能量轉(zhuǎn)移到高頻去， 以至于那個能量很容易衰減掉，這種材料就是一個非線性機(jī)制， 聲場與這個材料作用的結(jié)果，很容易把聲波衰減掉，做出來了隔聲材料、吸聲材料，就可以很有效、很薄。在聲學(xué)的效應(yīng)研究中，聲空化也是一個基礎(chǔ)。在液體中，由于聲波或者流動的作用，會產(chǎn)生一些氣泡，研究發(fā)現(xiàn)，這些氣泡在聲波的作用下會發(fā)光， 在破裂的瞬間還會產(chǎn)生非常高的溫度， 甚至非常高的電磁場，預(yù)期這個溫度可以達(dá)到上千度， 所以是一個非常有趣的現(xiàn)象，怎么樣建立一個物理的方程來描述它，然后怎么能夠主動的去控制它，很明顯是一個挑戰(zhàn)性很強(qiáng)的前沿探索性的課題。三、聲學(xué)還是一門技術(shù)我們說，聲學(xué)是一門技術(shù)， 是因?yàn)槲覀兛梢岳靡?/p>

29、經(jīng)知道的聲學(xué)的科學(xué)原理， 去改造人類的生存的環(huán)境， 去發(fā)展適應(yīng)人類需求的各種的方法和工具?？茖W(xué)院過去有一個禮堂被大家稱為“四不要禮堂”，具體為什么叫“四不要”不太清楚， 但是我們知道那個禮堂里面的聲音很糟糕，大家去看電影，到里面什么也聽不清楚， 而且總是有回聲。這樣的一些情況， 就是因?yàn)橐糍|(zhì)沒有做好， 沒能利用聲學(xué)的知識去指導(dǎo)建造一個好的聲學(xué)環(huán)境。聽說“四不要禮堂”還不光是設(shè)計的問題，因?yàn)楫?dāng)時開始設(shè)計的時候，據(jù)說請教過搞聲學(xué)的人，給它提了一些建議，但是到了建造的時候，說沒有錢，這個措施砍掉，那個材料砍掉，砍到最后做出那么一個效果來。 類似的聲學(xué)技術(shù)在許多的方面都要用到，比如說我們國家在 607

30、0 年代，發(fā)展過一種新的材料，-12-用在導(dǎo)彈發(fā)射井里面，由于聲強(qiáng)和溫度都非常高，一般的泡沫材料、多孔材料都不可以用到那個里面去， 但是在導(dǎo)彈發(fā)射的瞬間， 會產(chǎn)生非常高的聲強(qiáng)，這個高聲強(qiáng)會產(chǎn)生振動， 而振動就會使得發(fā)射不可靠，所以必須找到一種有效的手段控制導(dǎo)彈發(fā)射井里面的噪聲。 當(dāng)時是中科院聲學(xué)所的馬大猷院士發(fā)明了一種新的材料， 叫微穿孔板材料， 在金屬板上面穿一些非常微小的孔， 使得這些小孔能夠產(chǎn)生一些聲學(xué)的阻尼吸收、耗散能量的作用，用到發(fā)射井里面，很好地解決了噪聲的問題，而且不影響原來的整個結(jié)構(gòu)形式。到了 90 年代中期，德國政府新建了一個議會大廳， 為了保持政治的透明度， 設(shè)計上有一項(xiàng)創(chuàng)

31、意，圍墻要是圓形玻璃的，周圍是透明的，發(fā)言席在議會大廳的中間，議員席圍坐在周圍， 這樣形狀上比較美觀， 更重要的是公民從外面就可以看到他們的議員在干什么，建成了以后，大家都覺得設(shè)計的很好。但是投入使用的第一天開會，議長宣布開會，吱地一聲，電聲系統(tǒng)叫了起來，然后整個系統(tǒng)就崩潰掉了，再講話就沒人聽得見了，沒有辦法，議員們只好搬回了老的議會大廳。結(jié)果大家自然很氣憤，說政府花了錢，造出這么一個玩意來， 政府只好再去招標(biāo)請聲學(xué)專家來看是什么問題，有什么解決的辦法。 剛好在德國的夫瑯和費(fèi)建筑物理研究所，有一個來自中國的訪問學(xué)者叫查雪琴，原來是廣電部設(shè)計院的，她在國內(nèi)的時候就知道馬先生的微穿孔板理論，是在中

32、國科學(xué)上發(fā)表的，于是就想起來能不能用這個東西去解決的國議會大廳的問題。因?yàn)椴荒芷茐慕Y(jié)構(gòu)，還要透明，又要能夠吸聲，既要看得見，還要聽的好。在這種情況下， 查雪琴女士就想到了能不能用一種有機(jī)玻璃板，在上面打上微孔，既可以吸聲，又不影響它的透明度。有了這么一個想法以后，他們就先做了一系列實(shí)驗(yàn)，然后應(yīng)了標(biāo)，一舉解決了這個問題， 非常有效，德國人就在報紙上說“中國人在德國的議會-13-大廳上打孔”， 產(chǎn)生了很大影響。 這是一個很好地利用了聲學(xué)技術(shù)的例子，從對微孔板材料的科學(xué)認(rèn)識，發(fā)展出來這么一個技術(shù)，來改善人類生存所需要的環(huán)境。聲學(xué)作為一門科學(xué)，產(chǎn)生的東西是“Knowledge”，是知識；那么到了這兒，

33、它作為一門技術(shù)，產(chǎn)生的東西是“ Know- how”，是技能，技巧這樣的一些實(shí)用的東西。技術(shù)對聲學(xué)來講， 是它的競爭力的所在。 因?yàn)闆]有這樣的一些技術(shù)，沒有這樣的一些應(yīng)用的話，聲學(xué)就很難在市場經(jīng)濟(jì)條件下生存。大概羅列一下，主要有如下的幾個方面。實(shí)際上當(dāng)然還不止這些，這兒所列的是比較常見的與我們的日常生活與社會密切相關(guān)的部分。聲吶技術(shù)聲吶就是能夠?qū)崿F(xiàn)水下目標(biāo)的探測，識別、定位、通訊還有導(dǎo)航等等功能的聲學(xué)設(shè)備， 相當(dāng)于空氣中的雷達(dá)， 雷達(dá)是用電磁波來探測飛機(jī)等等一些空氣中的飛行目標(biāo)， 到了水下就只能用聲來探測水面與水下航行的目標(biāo)。 現(xiàn)在有一種新發(fā)展的反輻射導(dǎo)彈， 當(dāng)雷達(dá)發(fā)射電磁波去探測它的時候，它

34、可以追著雷達(dá)的信號，把雷達(dá)站給打掉，在這種情況下，在空氣中也發(fā)展了聲探測的技術(shù)， 特別是對低空飛行的目標(biāo)，如直升機(jī)很低地飛過來，十幾公里以外就能聽到它的聲音，這時候用聲學(xué)的辦法就可以探測和定位， 然后還可以觸發(fā)引信發(fā)射導(dǎo)彈去把它打掉，這是一種空氣中的聲吶技術(shù)。現(xiàn)在巡航導(dǎo)彈飛得很低，在海面上的時候可能是 10 米，到了地面上可能是幾十米的高度，在這么低的情況下，雷達(dá)就很難搜索它，它跟地面已經(jīng)差不多形成一體了，很難找到它， 這時候用聲學(xué)的辦法就可以很有效。 一些新概念的聲吶技術(shù)，比如說用低頻的遠(yuǎn)程主被動的探測聲吶， 使用幾十赫茲的聲音可以探測到上千公里以外的目標(biāo)信號。 合成孔徑聲吶也是一種高分辨率

35、的新型聲吶。大家知道，天文望遠(yuǎn)鏡要做得越大越好，大了以后，-14-可以看得更遠(yuǎn)，更清楚，為了能夠探測得更遠(yuǎn)、更清楚，聲吶也需要比較大的孔徑，越大越好，但是孔徑太大的話，對船、對潛艇都是一個負(fù)擔(dān)了，因此就有了實(shí)際的限制， 沒辦法讓它太大。 在這種情況下，人們設(shè)法在聲接收陣運(yùn)動的過程中， 把接收到的信號一段一段地疊加起來，用運(yùn)動的短陣代替長陣，孔徑就等效地變大了，所以叫合成孔徑。合成孔徑聲吶的分辨率可以做得非常高， 美國發(fā)展的合成孔徑聲吶的分辨率可以達(dá)到 20 厘米，水下一個 20 厘米的球可以看得很清楚。用聲學(xué)的辦法還可以測量流速， 比如說潛艇在水下走的時候， 它自己很難判斷自己在哪個地方，因?yàn)?/p>

36、它可能走斜了，就像人走路一樣，不知不覺間可能就拐彎了， 潛艇如果不知道自己在那兒， 就不知道鉆到那兒去了。當(dāng)然陀螺可以判斷它有沒有拐彎， 但是它還要判斷自己在沿著什么樣的路徑走，走了多遠(yuǎn)，速度多快，這樣的一些功能，都是由一種叫做流速剖面儀的聲吶來完成的。 水下通信不像在大氣中可以用電磁波，甚至可以實(shí)現(xiàn)地球這邊和那邊的無線通訊， 但是到了水下電磁波傳播不了， 只有聲波才可以有效地傳播， 但是聲波在水下傳播的時候，有的聲音傳播得很好，有的就傳播得不好，如果丟掉了一塊聲音，身下的聽起來可能就不是那么回事了， 這種情況下怎么樣能夠?qū)崿F(xiàn)高保真地傳播， 保證通信信號的傳播誤差減到最小， 就是通信聲吶要完成

37、的工作。 現(xiàn)在的潛艇前面安裝了艇艏聲吶， 兩側(cè)安裝了弦側(cè)陣聲吶，但是探測的距離還不夠遠(yuǎn)，聲吶的孔徑還不夠大，于是就在后面又拖了一個長辮子， 這個長辮子可能長達(dá)數(shù)百米， 由很多的聲波傳感器單元組成一個很大的陣， 就可以實(shí)現(xiàn)非常遠(yuǎn)、 指向性非常強(qiáng)的探測，這種聲吶稱為拖曳聲吶。噪聲控制技術(shù)在當(dāng)今社會，噪聲幾乎與每個人的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)，比如說-15-環(huán)境噪聲的控制， 北京新建了四環(huán)路以后， 道路兩邊的老百姓就對交通噪聲的污染非常敏感， 有很多的投訴， 于是政府的有關(guān)部門就非常重視，積極組織專家論證，看有什么辦法可以降低噪聲的污染，聲屏障就是一種比較有效的噪聲控制措施，上海的市內(nèi)高架路建造了聲屏障以

38、后產(chǎn)生了很好的降噪效果， 現(xiàn)在四環(huán)路的周圍比較敏感的地區(qū)如醫(yī)院附近已經(jīng)架起了聲屏障。同時在水下既然有了聲吶， 跟聲吶相對的就是怎么樣來降低目標(biāo)的聲學(xué)強(qiáng)度，比如說潛艇這樣的一個目標(biāo)，怎么樣使得聲音小一些， 減小被聲吶發(fā)現(xiàn)的機(jī)會， 所以就有聲隱身的技術(shù)，它實(shí)際上也是一種噪聲控制技術(shù)，就是怎么樣降低艦艇、直升機(jī)、巡航彈等等目標(biāo)的噪聲輻射。另外有一些產(chǎn)品的噪聲也迫切需要控制，比如說家電， 80 年代曾做過一些調(diào)查比對，研究歐洲人、日本人和中國人對噪聲的主觀反映，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中國人對噪聲最敏感，原因是多方面的， 住房比較緊張是其中一個比較突出的問題，家電用在我們的家庭里， 因?yàn)樽〉姆孔臃浅Ｐ。?電冰箱可能就

39、放到臥室里面來了，當(dāng)然很敏感。所以現(xiàn)在生產(chǎn)家電的廠家，都很重視噪聲指標(biāo)，重視新技術(shù)在家電噪聲控制中的應(yīng)用?，F(xiàn)在在噪聲控制技術(shù)中有一個新的方向，叫聲質(zhì)量研究。有時從聲壓級上講幾乎差不多的聲音，聽起來的感覺可能差別非常大， 所以如果單純的用一個強(qiáng)度的量值來描述它，就很難說到底哪一個噪聲控制的效果好了。因此并不能單純追求聲級怎么低， 我們國家現(xiàn)在電冰箱的噪聲水平已經(jīng)非常低，到了實(shí)驗(yàn)室都很難準(zhǔn)確監(jiān)測了， 但還是有人去投訴，家電廠家覺得很不可思議，這么低的噪聲怎么還有人投訴？用戶就是受不了，說那個聲音煩得不行，要退貨。所以噪聲不僅要低，還要能夠被用戶接受，能夠好聽，當(dāng)然最好是音樂， 而不是一個感覺很難聽

40、的噪聲。聲質(zhì)量就是要研究人對噪聲的接受程度。-16-有源噪聲與振動控制技術(shù)是當(dāng)前的噪聲控制技術(shù)中最先進(jìn)的研究方向，它的物理意義是用聲波來抵消聲波。 有一個需要控制的噪聲，不需要再用任何材料和結(jié)構(gòu)，只要能夠另外發(fā)出一個聲波來，使它與噪聲的振幅大小一樣，而相位相反（振動的方向相反），這兩個聲波疊加的結(jié)果，一個朝前推，一個朝后拉，噪聲就被抵消掉了。這樣的技術(shù)當(dāng)然可以用在很多地方，比如可以設(shè)計一種智能窗戶，窗戶是要透氣的，夏天很熱，沒空調(diào)只好開著窗戶睡覺，但是開著窗戶，風(fēng)進(jìn)來了噪聲也進(jìn)來了， 如果能夠使用有源噪聲控制的辦法，再產(chǎn)生一個聲波，把噪聲抵消掉，風(fēng)是平均流不受影響，就可以很好地休息了。當(dāng)然現(xiàn)在

41、這樣的概念，還只能用在比較小的空間，例如耳機(jī)里面，我們用隨身聽聽音樂的時候， 噪聲和音樂都一起進(jìn)到了耳朵里面， 聽起來很不清楚，這時在耳機(jī)中再發(fā)出一個噪聲信號，把噪聲抵消掉，把音樂保留下來，有選擇地把音樂保留下來，聽到的音樂就很干凈了。電聲技術(shù)現(xiàn)在到處使用的話筒、喇叭、音響、電聲系統(tǒng)等等，把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘?，或者把聲信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕募夹g(shù)都是電聲的研究與應(yīng)用范疇。當(dāng)然現(xiàn)在研究的電聲技術(shù)一般不再是這種市場上到處都在賣的東西，因?yàn)檎谫u的東西已經(jīng)沒有很多可以研究的內(nèi)容。當(dāng)前比較熱門的研究主要集中在新概念揚(yáng)聲器，比如強(qiáng)指向性聲源和平板揚(yáng)聲器。使用兩束很強(qiáng)的超聲波，超聲是人的耳朵聽不見的，使兩個超聲

42、的頻率稍微有一些變化， 由于非線性的效應(yīng)， 這兩束超聲會產(chǎn)生差頻信號，差頻出來的聲音，剛好落在20 到 2 萬赫茲之間，人的耳朵就能聽見了。因?yàn)槌曨l率很高，它的指向性就很強(qiáng)，而差頻出來這個聽得見的聲音是跟著超聲一起傳播的，所以它的指向性也很強(qiáng)， 而且衰減很慢，因?yàn)椴铑l聲波是低頻的。這種強(qiáng)指向性的音頻聲源，在許-17-多的場合都非常有用。 喇叭對著你發(fā)出一個聲音， 你附近的人就聽不到了，如果電視上使用了這種喇叭， 那么看電視的人聽到的聲音就不會影響到家里別的人看書學(xué)習(xí)了。男同志喜歡看足球，一看看到 12 點(diǎn)以后了，家里老婆孩子要睡覺，用到這種技術(shù)可能就會好一點(diǎn)，不再影響旁邊的人了，你可以干你的

43、事，我聽我的音樂，互不影響。平板揚(yáng)聲器一改現(xiàn)在的音箱又大又笨的形象， 可以像一幅畫一樣掛在墻上，與現(xiàn)在的薄板平面電視結(jié)合起來，既節(jié)省空間，又美觀大方。微型傳聲器是電聲技術(shù)發(fā)展的又一重要方向，毫米以下大小的微型話筒加上微型的電路和耳機(jī)，做成的助聽器可以像米粒那么大小，可以毫不費(fèi)力地塞到耳朵里邊去，而不要在外邊掛一個盒子。 還有直接植入耳朵的電子耳蝸， 可以代替聾人的耳蝸， 直接產(chǎn)生電信號的刺激。這樣的一些新技術(shù)用到電聲行業(yè)，自然可以大大地改善整個的人類生存的環(huán)境。語音技術(shù)語音信號處理技術(shù)解決的是人機(jī)對話的問題，研究語音的識別、合成、編碼、翻譯、傳送等等。語音識別是指從語音到文本的轉(zhuǎn)換，即讓計算機(jī)

44、能夠把人發(fā)出的有意義的話音，變成書面語言；所謂語音聽寫機(jī)、語音打字機(jī)都是指這一類的語音技術(shù)。當(dāng)有一天，鍵盤不再是計算機(jī)的主要輸入手段，嘴巴講講就可以控制計算機(jī)，并且通過計算機(jī)控制所有的機(jī)器，人與計算機(jī)的交往就像人與人之間的交往一樣簡單，計算機(jī)就不再是專業(yè)人士的專利， 它的應(yīng)用也就更加無處不在了。還有一類識別是說話人的識別，是從語音到說話人的轉(zhuǎn)換， 既有時我們只需要知道是誰說了某句話，并不需要知道講話的內(nèi)容， 有時也把這種識別稱為聲紋識別；“芝麻開門”如果認(rèn)識的不是字音，而是說話的人， 阿里巴巴就開不-18-了寶庫了。語音合成是指從文本到語音的轉(zhuǎn)換，也就是要把書面的語言轉(zhuǎn)變?yōu)檎Z音，再通過喇叭發(fā)出

45、來。這是目前最成熟的語音技術(shù)，已經(jīng)有多家公司從事相關(guān)的產(chǎn)品開發(fā)，計算機(jī)會說話對許多沒有時間、或沒有能力閱讀的人是一個極大的福音。計算機(jī)能聽會說， 就可以與人類實(shí)現(xiàn)交互信息的交流了。語音的感知與理解技術(shù)要求實(shí)現(xiàn)從詞到義的轉(zhuǎn)換， 這就對計算機(jī)的智能提出了很高的要求。我們知道，計算機(jī)具有很強(qiáng)的計算能力，已經(jīng)超過人類不知多少倍，但是它的智能卻“還不如一只鼻涕蟲”（英國著名天體物理學(xué)家霍金斯的語言） 。要計算機(jī)具有人類的智能，首先它要像人類一樣能夠進(jìn)行邏輯思維和形象思維， 中科院聲學(xué)所的黃曾旸研究員正在研究一種稱為“概念網(wǎng)絡(luò)層次理論”的語言理解技術(shù)，就是要教會計算機(jī)能夠像人一樣用語言來進(jìn)行邏輯思維。語音

46、編碼與壓縮是指在語音信號傳輸?shù)倪^程中， 為了減少傳送的數(shù)據(jù)量而又不會造成語音信息的損失， 首先必須對其進(jìn)行編碼， 給出壓縮表示，變成一系列的數(shù)字， 到了接收端還要再不失真地變回語音（解碼）?，F(xiàn)在大家知道， IP 電話比一般的電話便宜，為什么？就是因?yàn)?IP 電話把語音信號進(jìn)行了壓縮編碼， 變成了一個個的數(shù)據(jù)包，傳送時不必再像過去那樣兩個人占用一條電話線， 線路資源得到了充分的利用，成本自然就低下來了。其他的語音信號處理技術(shù)還包括語音增強(qiáng)、 回聲抵消和噪聲抑制等等，都是為了提高噪聲環(huán)境中語音信號的信噪比， 改善語音的傳送質(zhì)量。超聲技術(shù)超聲的應(yīng)用包括許多方面， 上面已經(jīng)提到超聲檢測， 醫(yī)學(xué)上超聲-

47、19-還可以用來治療， 工業(yè)上還可以用聲波來清除鍋爐里面的積灰， 可以清洗一些機(jī)械的試件。 聲學(xué)電子學(xué)也是當(dāng)前一個非常前沿的技術(shù)發(fā)展方向，與聲學(xué)的微機(jī)電器件緊密相關(guān)。超聲無損檢測和聲能技術(shù)是目前應(yīng)用很廣的技術(shù)，在 50 年代曾經(jīng)搞過超聲運(yùn)動，那時候當(dāng)然是過頭了，到處使用超聲，燒稀飯里面也要加上超聲， 看看是不是能夠煮得快一點(diǎn)。 不過也不是完全沒有道理，現(xiàn)在還有人在研究做酸奶的時候，加入聲波的作用，確實(shí)可以發(fā)酵得效率高一些， 當(dāng)然現(xiàn)在研究的更科學(xué)一點(diǎn)了。 超聲無損檢測利用了數(shù)字信號處理和超聲成像這樣一些技術(shù)， 用在一些與安全直接相關(guān)的產(chǎn)品上，意義非常重大。比如說鍋爐，有沒有裂紋，用一般的技術(shù)就很

48、難檢查，只有用超聲的辦法，可以看到有沒有裂紋，裂紋多大，多深，有沒有危險。當(dāng)然在醫(yī)療上的應(yīng)用就比較多了，相對于 X光，超聲要安全的多， 所以檢查媽媽肚子里的胎兒也只能用超聲。 超聲治療方面多數(shù)人知道比較多的可能是超聲碎石， 用超聲的辦法把腎或者膀胱中的結(jié)石打碎了，就能夠自動排出來，就不用做手術(shù)了，開刀把它拿出來就相對危險的多。 現(xiàn)在還發(fā)展了一種技術(shù)叫超聲治癌， 就是把超聲的能量聚焦在癌病變的地方，加熱到 80 度左右，就可以把癌細(xì)胞組織燒死，同時又不會給周圍的健康組織造成很大的傷害。聲波除灰技術(shù)是強(qiáng)聲場在工業(yè)中的典型應(yīng)用， 也屬于聲能技術(shù)的范疇，也不一定是超聲，實(shí)際應(yīng)用的結(jié)果表明，從次聲到超聲

49、，只要聲級足夠高， 就能產(chǎn)生較明顯的除灰效果。 鍋爐里面的換熱器表面上有了積灰，換熱的效率就要下降，然后排出的煙氣溫度和一氧化碳、氮氧化物等污染物的含量就要變高了， 產(chǎn)生大氣污染，在這種情況下，在鍋爐中加入一個強(qiáng)聲場， 可以很有效地清除換熱器表面的積灰， 不僅提高了換熱器的效率， 而且排出的空氣污染也得到減小， 對環(huán)境也-20-有很大的好處。聲學(xué)測井在石油勘探上已經(jīng)成為一個很主要的技術(shù)手段。 它是在勘測的位置產(chǎn)生一個小的地震波， 然后在遠(yuǎn)處布置幾個接收點(diǎn)， 就可以測出地層下面的結(jié)構(gòu)， 判斷有沒有石油，然后確定這個井該怎么打，對打好的井也可以用聲波檢查井下的情況。聲學(xué)微機(jī)電器件是指采用微電子工藝技術(shù)制造的， 工藝特征尺度在微米至毫米之間， 由聲學(xué)、機(jī)械和微電子器件構(gòu)成 , 或依據(jù)聲學(xué)的原理設(shè)計及發(fā)生作用的， 能夠獨(dú)立完成一定的信號采集、 信息處理和驅(qū)動控制作用的器件。主要包括三種類型： (1) 微型聲學(xué)傳感器：實(shí)現(xiàn)聲信號到電信號的轉(zhuǎn)換， 比較直接的有傳聲器、 加速度計、水聽器、慣性傳感器等，間接的有微量氣體傳感器、生物傳感器、溫度傳感器等。 (2) 聲學(xué)微機(jī)電驅(qū)動器件：實(shí)現(xiàn)電學(xué)量向聲學(xué)驅(qū)動量轉(zhuǎn)換，如微型耳機(jī)、振動激勵器、微泵、微噴、微輸運(yùn)、微聚焦器件、超聲微馬達(dá)，微振動沖擊鉆等。 (3) 微聲處理器件：使用聲學(xué)方法實(shí)現(xiàn)電信號、光