水下也需要擴聲？

吳濤

聲學(xué)如此浩瀚

世界不能沒有聲音，生命離不開聲音，聲學(xué)無處不在。從傳聲的媒質(zhì)上看，有以空氣為媒質(zhì)的空氣聲學(xué)、大氣聲學(xué)；有以海水和地殼為媒質(zhì)的水聲學(xué)和地聲學(xué)；在物質(zhì)第四態(tài)的等離子體中有“等離子體聲學(xué)”。

從最早形成的建筑聲學(xué)、電聲學(xué)直到目前仍在“定型”的“分子-量子聲學(xué)”、“等離子體聲學(xué)”、“地聲學(xué)”、“微波聲學(xué)”、“分子聲學(xué)”、“次聲學(xué)”。還有語言聲學(xué)、音樂聲學(xué)、房間聲學(xué)、生理聲學(xué)、心理聲學(xué)、生物聲學(xué)等等。

聲波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應(yīng)，不同的頻率、不同的強度、不同的媒質(zhì)及不同的應(yīng)用范圍，都是聲音科學(xué)的神秘所在。自然界中，從宏觀世界到微觀世界，從簡單的機械運動到復(fù)雜的生命運動，從工程技術(shù)到醫(yī)學(xué)、生物學(xué)，從衣食住行到語言、音樂、藝術(shù)，都是現(xiàn)代聲學(xué)研究和應(yīng)用的領(lǐng)域。

聲學(xué)如此浩瀚，可目前還沒能全面真實地把聲音在實體空間展示出來，音響好聲音還離不開聽音評價的語言描述？？所以更需要我們關(guān)注聲音熱愛聲學(xué)。

水下也需要擴聲？

初聽到“水下擴聲”的概念，很多人可能一臉懵懂：光聽說海浪聲輪船汽笛聲，扯遠一點還有魚兒、潛水艇的“聲吶”。腦海中可能還會聯(lián)想到那“陽光、沙灘、海浪、仙人掌，還有一位老船長？？”的歌聲。

言歸正傳，水底下需要擴聲嗎？實際用處是什么呢？游泳池里面要裝喇叭嗎？吳敏霞、孫楊、傅園慧他們比賽時候不堵耳朵呀？

有以上這樣一些“不專業(yè)”的疑問，主要還源于“水下擴聲”是一門非常窄眾的學(xué)科。但盡管如此，并不妨礙這也是一門非常重要的學(xué)科。

從大處來說，在習(xí)總書記“關(guān)心海洋，認(rèn)識海洋，經(jīng)略海洋”戰(zhàn)略構(gòu)想，實施“建設(shè)海洋強國”戰(zhàn)略背景下，發(fā)展海洋科學(xué)是當(dāng)前的重要發(fā)展目標(biāo)之一。

從剛剛開始學(xué)習(xí)地理知識我們就了解：地球是藍色的，地球表面的十分之七都是海洋。現(xiàn)在資源消耗越來越大，轉(zhuǎn)而向海洋索取是必然的。因此，未知的海洋資源開發(fā)也是人類未來的方向，水下聲學(xué)應(yīng)用會越來越廣闊，其重要性也將愈加突出。

孫衛(wèi)東老師表示：“水下聲學(xué)的應(yīng)用在軍事、漁業(yè)、勘探、體育等領(lǐng)域都有很大的空間。在聲吶、通訊、水下考古、水下勘探、水下安保、海洋漁業(yè)、水下救援、潛水作業(yè)、花樣游泳比賽等方面，均已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。”

“水下擴聲在軍事方面如反潛的聲音預(yù)設(shè)播放裝置，可對敵方埋伏的水下反潛進行聲音干擾；水下擴聲不止是可聞聲，還有對魚類的超聲擴聲，在海洋漁業(yè)捕撈中，對魚類定期播放特定聲音的同時進行喂食，使之形成條件反射后可在成熟時進行捕撈；在水下作業(yè)的勘探、救援、潛水教學(xué)中用于通信；在花樣游泳比賽中為運動員提供精準(zhǔn)的音樂節(jié)奏，以使水下運動員動作準(zhǔn)確一致。”他對此進一步補充。

水下如何擴聲？

我們平常往往容易忽略一個常識，那就是：聲音在空氣中傳播速度是340米/秒，而在水中則約是1，500米/秒。也就是說，聲音不但可以在水下傳播，而且其傳播速度比在空氣中要快得多，低頻在水下的傳播距離高達幾百公里。

聲音在水下的傳播固然沒有問題，那么，是如何實現(xiàn)的呢？

“通過特制的水下?lián)P聲器播放一般可聞聲，在水下可直接聽到；而聲納、超聲的水下應(yīng)用需要特殊的收發(fā)裝置。”據(jù)孫老師介紹，水下擴聲系統(tǒng)由水下?lián)P聲器、功放及音源組成。音源沒有特殊要求，功放也可以是常規(guī)功放，只是水下?lián)P聲器不是一般的紙盆喇叭，它是由電聲換能器和發(fā)聲板組成的。

“電聲換能器能夠推動剛性材料振動，而由特殊材料制成的發(fā)聲板不但能夠發(fā)聲，還需要能夠承受水下的高壓強，它對箱體沒有特別要求，可以是任何形狀。”孫老師分析說。

說起水下擴聲，據(jù)孫老師介紹，有一個“小體積大能量”的器件功不可沒，那就是電聲換能器。

基于水下?lián)P聲器的電聲換能器它具有致動和傳感功能，它可以把聲音信號轉(zhuǎn)化為微米級的機械振動傳輸給一個新的發(fā)聲介質(zhì)。它的體積可有一個一號電池的大小，把它粘在各種形狀、不同大小的任何硬質(zhì)物體上，如：玻璃、木質(zhì)、石材、金屬、石膏板、復(fù)合板等，使它們都成為特別的揚聲器。電聲換能器具有防火、防水、耐高壓、高溫、全指向性、聲場均勻、性能可靠、安裝便捷等特點。它可廣泛應(yīng)用在裝飾、吧臺、劇院座椅、舞廳地板、頂棚、墻壁、家具、浴盆、桑拿房、汽車等任何鋼性物體上。把它粘在各種形式的玻璃體上實現(xiàn)玻璃發(fā)聲；把它裝在桑拿房的玻璃窗或屋頂及座椅上，使客人有新奇的感受；把它裝在商場專賣店的櫥窗和展板及廣告牌上，展板和櫥窗就變成了傳播信息的新發(fā)聲體，它能使在其面前走過的人駐足尋找聲音的來源，在滿足人們好奇心的同時加深了對廣告和商品的印象。這種獨具特色的廣告手法，以最具攻擊性的行銷方式增強了廣告和商鋪的作用。

電聲換能器在廣州和香港科技展上也受到了業(yè)界的關(guān)注。在平板揚聲器擴聲中聲反饋的抑制方以有了非凡的效果，在酒店、商場的大面積玻璃窗放音、博物館及展館的玻璃罩放音、石膏板大面積頂棚的背景廣播無喇叭暗裝播放、超市產(chǎn)品推廣的定向廣播、以及酒吧、洗浴界等方面的特別應(yīng)用，都是音響工程跨界發(fā)展的新領(lǐng)域。

在體感音樂及醫(yī)學(xué)理療方面的應(yīng)用還沒有被挖掘，如在促進受傷骨骼愈合、聾啞人振動傳導(dǎo)體感聲、觀賞魚及池養(yǎng)魚的成長促進等方面都會成為今后開發(fā)的亮點。

當(dāng)然，目前國內(nèi)在水下聲學(xué)方面的發(fā)展與國外還有較大的差距，在理論、材料、應(yīng)用等方面都需要進一步開發(fā)和提升。很直接的對比就是，目前國產(chǎn)水下?lián)P聲器就與國外產(chǎn)品在工藝、功率方面有著較大的差距。

水下擴聲的前景

盡管有差距，但水下擴聲在近些年還是取得了長足的進步，在全國各地也都有了很多應(yīng)用。孫老師本人也主持和參與了很多的水下擴聲的應(yīng)用項目，如：2008年國家航天中心的10×24m航天員水下失重訓(xùn)練池、2009年國家體育館水立方的水上天鵝湖演出、2011年廣州亞運會、盤古七星酒店泳池、上海長風(fēng)海洋世界、北京威斯汀酒店、北京天龍源溫泉兩千平米海浪表演池、北京希爾頓逸林酒店等。值得一提的是，以上這些項目中都使用了國產(chǎn)水下?lián)P聲器。目前，進口水下?lián)P聲器因為其超大功率的優(yōu)勢，也被國內(nèi)很多泳池項目使用。如國家某部委泳池、南京國賓館、常州賓館等。

孫衛(wèi)東老師更是給水下擴聲在泳池的應(yīng)用賦予了詩意的想象空間，他所提出的“音樂水世界，水下聽鳥鳴”的理念，給了泳池工程新的亮點和生機，被行業(yè)所稱道。

伴隨著水下擴聲技術(shù)的發(fā)展突破，其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴大，甚至已經(jīng)不僅僅體現(xiàn)在水下擴聲本身，在剛結(jié)束的中國智能建筑展上，孫老師展示的一款定向喇叭使聽到光束聲場的聽眾驚奇不已。

總之，水下擴聲是一門非常有前途的特殊學(xué)科，其產(chǎn)業(yè)容量有很多需要深度開發(fā)和大力發(fā)展的空間，其應(yīng)用的廣度和深度必將是行業(yè)有識之士大展宏圖的新方向。

“讓我們在生命活動的立體空間里，全方位的聆聽美妙的聲音，傳遞科技的多維信息，感受沒有傳統(tǒng)喇叭的音響，共同開創(chuàng)電聲的新時代。”

囿于我們編輯對于“水下擴聲”領(lǐng)域知識的匱乏，本文在組織內(nèi)容方面可能有力有未逮之處。如果說本文對您在這一領(lǐng)域的認(rèn)識有所加強和啟發(fā)，我們將十分高興，那完全是孫老師在這一領(lǐng)域超過40年的從業(yè)經(jīng)驗所致！