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“700工程”前后
——中国大功率远程有线广播系统的研制

2021-10-09褚宏祥丁兆君

中国科技史杂志 2021年2期
关键词:广播站大功率扬声器

褚宏祥 丁兆君

(1.中国科学技术大学科技史与科技考古系,合肥 230026;2.淄博师范高等专科学校科研处,淄博 255100)

1949年,随着中华人民共和国的建立和国民党当局退踞台湾,两岸形成了政治、军事对峙的局面。与厦门一水之隔的金门被国民党军队占据,使之从一个内海边陲岛屿变为边界地带。为了在隔空划海的情况下开展对台“攻心战”,解放军在福建沿海一带建立了一系列具有海上远程传播功能的宣传设施,如远程高音喇叭站、无线电台和施放传单画册的高空气球站等。通过各种方式,向台湾方面宣传大陆的方针政策,以争取早日实现两岸的统一。1960年代初,基于对台宣传工作的新形势,中央决定在福建前线原有广播站的基础上,继续新建和扩建多座广播站,该项任务被称为“700工程”。

作为中国当代声学史和国防史上的一个重要事件,“700工程”的实施及影响具有重要的历史意义。目前学界对此尚乏专门研究,本文根据有关历史文献和档案,并结合主要参研人员的回忆与访谈,予以考察与分析。

1 “700工程”的背景

1953年3月6日,厦门前线驻军在角屿岛竖起第一个对金门广播喇叭,10日开始对大金门官澳、西园一带的国民党驻军广播。半年后,国民党金门守军在马山设立有线播音站,进行“反攻心战”。此后,厦门驻军又相继组建了白石炮台、香山、石胄头有线广播组,对小金门、大担、二担等岛屿的国民党军官兵进行广播宣传[1]。为了扩大宣传效果,广播站配发了解放战争时期所缴获的美国海军在港口使用的“九头鸟”音箱[2]。该音箱是由9只25W喇叭式电动扬声器组成的3×3方阵,距离10m处的声压级为115dB[3]。1958年8月,为配合福建前线部队炮击金门,中共福州军区委员会和福建省委决定由福州军区政治部负责在厦门筹建中国人民解放军福建前线广播电台对国民党军进行“广播战”,24 日18时正式对金门进行无线广播。同年10月,各有线广播组进行合并重组,在对高山设立广播总站,并于大嶝岛、小嶝岛、青屿岛建立了3个广播分站,对金门诸岛开展有线广播宣传和阵前喊话。

1961年春节期间,解放军总政治部主任罗荣桓与国防工委主任贺龙等一起视察了福建前线[4]。针对对台宣传工作,他们指示:应立即改变广播功率小和宣传力量弱的状况,要在对敌宣传的各个方面变守为攻,压倒敌人[5]。随后,中共福州军区委员会和福建省委联合向中央呈送了《关于加强福建地区广播技术设备问题的报告》。同年5月,福建省广播事业局根据中共中央、国务院对报告的批复意见,决定在福州、厦门等6个市、县新建和扩建6座广播实验台。该项任务被定名为“700工程”,建设内容包括无线电广播和有线广播两部分,并被列为国家重点建设项目[6]。当时解放军福建前线广播电台每昼夜以2套节目用普通话、闽南话同时播出,覆盖面可达整个台湾地区及其附近海域,由于无线广播经常遭到同频率电波的干扰,因此有线广播就成为重要的宣传手段,有线广播站的建设便成为“700工程”的核心。

开展有线广播初期,工作人员多是采用先把音箱放置在前沿阵地并加以伪装,再到广播堡里通过扩音器放录音机或者直接喊话的方式[2]。尽量延长有线广播的线路和增强扬声器的输出功率是提高宣传效率的两种基本途径。但在双方敌对的前沿区域,延长有线广播的线路会受到安全因素的限制,因而增强扬声器的输出功率是提高有线广播宣传效率的主要方式。一般条件下,欲使扬声器的声音传播3—4km的距离,要求喇叭总输出声功率不小于60W(1000Hz/h)。要达到这样的效果,不仅需要将单个25W扬声器的效率提高30%,同时还要将10个这样的扬声器组合在一起使用。1950年代初期,天津大学陈通和南京大学吴文虬等人就曾先后为福建海防前线远程大功率扬声器和广播用扬声器号筒进行过设计和模型试制,南京大学声学教研室也为福建前线设计过号筒[7]。1961年,哈尔滨广播器材厂接受“700工程”中广播放大器的设备研制工作,1963年3月研制出两部7.5kW有线广播放大器[8]。使用这些设备后,福建前线对金门诸岛有线广播的有效距离可以扩大到六七千米。为进一步实现对大金门西半岛及马祖岛屿远程(12—15km)广播的有效覆盖,需要进一步定位声音传播区域和扩大有线广播的覆盖范围,而当时国内尚未在海峡区域内开展过声传播指向性和语言清晰度的研究,在国际上也尚无能满足这种要求的广播设备。因此,科学设计新建有线广播站及制造高效率的远程播音设备成为当时亟待解决的问题。

2 新建有线广播站设计方案的制定

有线广播系统是由节目源设备、信号放大和处理设备、传输线路和扬声器等多部分组成的电声系统,是有线广播站的核心组成部分。为了在新建广播站中合理布设有线广播系统,1963年国防科委协调有关部门研究人员对建站方案进行了设计研讨。

为了谋求对金门诸岛广播效率的根本提高,解放军总政治部于1964年委托中国科学院电子学研究所副所长兼声学研究室主任马大猷负责新建广播站中有线广播系统的研究与设计。马大猷协调有关单位组成联合工作组,经过多次实地测试,提出了有线广播站建设总体设计方案。

2.1 新建有线广播站初步设计方案的提出

1963年10月28—30日,国防科委组织中科院电子所、机械工业部上海电缆研究所和中国电影科学技术研究所召开会议,研讨福建前线新建广播站的初步设计方案[9]。研究人员综合考量器材供应、广播稿件传送和工程施工安全可靠性等因素,参考苏联声学专家有关声音传播数据处理方法[10],从言语信号削峰处理、单元喇叭辐射特性、海上大气对声音传播的影响、电缆低频大功率传输性能等方面,对有线广播系统各部分的设计进行了理论分析。结合战术使用、确保机器及人员安全,并考虑斗争的长期性等方面要求,会议提出在小嶝岛、大嶝岛分别放置广播设备,将播音室设在南安县溪东地区,喇叭及扩音系统用海底电缆连接的设计方案。图1为有线广播站的初步设计图纸,据此设计进行理论计算,若利用哈尔滨广播器材厂研制的两部7.5kW扩音机,可以使10km处接收点的讯号声压级保持在44dB的可听状态。

图1 有线广播站初步设计方框图

该建站方案通过对胡里山广播站中已有的仪器设备参数进行理论分析计算提出,未进行实地数据测量和试验,是建站开工前期阶段的预设计方案。由于前线广播站录音室、播音室、机房、喇叭堡等具体设计要求和施工要求尚未形成细化指标,因此该初步设计方案未进入实施阶段,但其设计思路为随后的建站总体设计提供了参考。

2.2 有线广播站建站总体设计方案的确定

根据当时宣传形势的需要,福州军区政治部对新建有线广播站的最初指标要求是播音有效传播距离为10km,最好达到15km。由于声波向外传播时会产生单位面积上声能(声强)的球面衰减,同时也受到由于大气运动、温度变化等造成的声线变化,以及由于声波引起空气质点运动造成能量损失而导致的超额衰减。这些衰减累加起来,会使声音(1000Hz)每传播1km就要衰减5dB以上[11]。声音的能量向各个方向扩散,传播的越远就相当于气球吹得越大,同时气球的皮也会越薄。当时广播站虽已使用了总功率为15kW的有线广播系统,并采用将多个扬声器集中组成“喇叭堡”的方法来增加声强,但仍存在有效传播距离短、效率低等问题。

1964年6月8—28日,马大猷组织项目组研究人员赴福建前线开展实地调研和扬声器组合试验。后因马大猷赴匈牙利参加第三届声学会议,试验工作交由其电声学专业副博士研究生张家騄负责[12]。

研究人员在胡里山广播站以及青屿和鸡屿等地进行了海上大气衰减测量及语言信号处理的主观评价。试验测量的语言信号残余衰减数据绘制的曲线表明,在1000Hz附近衰减量最大,这与理论估计的衰减量有明显不同。关于这个现象产生的原因,当时没有可资借鉴的理论进行解释,需要进一步通过试验去分析。

1964年7月1日,中国科学院在电子学研究所水声、电声、超声三个声学专业研究室的基础上成立声学研究所,汪德昭和马大猷分别任正、副所长。同年9月18—20日,马大猷再次组织研究人员在距厦门胡里山广播站4—9km的海面上收听了对敌广播,在大、小嶝岛现场观察敌方广播点与扬声器的播阵组合情况,还在厦门召集了部队和胡里山广播站有关人员参加的座谈会,对于旧有广播站与建立新站的技术问题进行了讨论[13]。22日,马大猷根据试验考察情况,经与有关单位共同讨论后,提出了新建广播站的近期和远期总体设计意见[14]。此后福州军区政治部同意该设计意见,决定建站方案分近期、远期两步走[15]。

近期目标(1964—1965):为新建广播站提供技术设计,包括建站设计要求、扬声器组阵、喇叭筒定型、成装后的新建系统播音质量评价,目的是使大金门岛东半部大武山以北地区基本能够听得清楚,西半部湖南乡北侧前沿地区在天气条件良好的情况下也能够听到;远期目标(1965—1967):研究远距离大气传声的规律、探讨语言清晰度受远距离传播的影响情况和控制技术、研制大功率(2000W左右)扬声系统等,使大金门西半岛及马祖岛屿等远程(12—15km)地区能清晰地听到广播。由于当时有关大气中声音传播的试验研究在国内还是空白,因此在远期规划中拟建立一个大气声学试验站。计划依托该试验站进行常规的声波传播(频段在250—2500Hz)测量,每年选择在不同气象条件下进行1—2次大规模试验,探讨声音在大气中传播和衰减的机理,提出提高远距离大功率语言扩声系统的清晰度方法和技术控制手段。

总体设计方案是对现场试验和考察结果进行分析后提出的,与仅通过理论计算而提出的初期方案有诸多不同之处。该方案从广播站的选址、扬声器的布阵设计、建立大气声学试验站及研制大功率扬声器等方面提出了明晰的近、远期目标,遵循了科学研究程序,同时也符合当时海防前线的客观实际。该方案经国防科委批准后,于1964年10月6日以任务书——《扩建远程有线播音广播站》的形式下达福州军区政治部联络部,后者又以科研课题的形式委托给声学所[16]。

3 扬声器组合特性及远距离声传播试验的开展

1964年5月,电子所组织有关单位和人员测量了前线广播用180W扬声器的设备特性;6月份又在厦门对扬声器进行了组合试验,完成了建站方案中提出的关于扬声器组阵特性计算与试验的近期任务,同时也进行了小规模的海上大气衰减测量及语言信号处理的主观评价试验。按照建站方案的远期工作计划,为了进一步研究喇叭式扬声器在不同组合方式下的输出及指向特性,比较声音传播衰减规律[17],1964年12月21日至1965年1月10日期间,声学所、福州军区6596部队联络处、胡里山广播站共同组成试验组,在厦门进行了扬声器组合特性及远距离声传播试验[18]。声学所张家騄、杨训仁、李健山、吕士楠、田时秀、张扩基、康锡泉、魏文、杨九昇等人都参加了这项工作[10]。由于马大猷需要参加“四清”运动,试验工作后来由张家騄主持[19]。图2是参加试验工作人员的合影。

图2 扬声器组合特性及远距离声传播试验测试人员合影(第二排左6为张家騄,左侧为“3×3”号筒扬声器组阵)

声音在大气中传播,受到声源、传播介质及接收距离等各种因素的影响。研究人员将胡里山广播站多个180W喇叭式扬声器(“700工程”扩建时使用)作为声源,以5种组合方式(1×1、1×3、1×5、2×5、3×3)和4种布置方式(有障板、无障板、喇叭置于地面上开口向上或与地面垂直)进行相互组合,采用半无限空间的测试方法,对其输出特性及指向特性进行测试。通过对多种不同组合方式的测试,取得了约4000个数据。经过分析发现,在一定范围内增加扬声器单元的数量,可以加大出口声压;但随着单元数目的增加,扬声器发出声波的叠加会导致声音传播指向性变差;相较而言,4×6组阵是播音效果最佳的组合方式。远距离声传播试验是将声源设在胡里山广播站,信号接收点的布置采取动点与定点相结合的方式,测量时所用信号为纯音和窄带的白噪音(具有相同能量密度的随机噪声),利用直接测量接收点声压、自动记录接收点声压、录音机录取接收点的信号、等响法测量等4种方法,对声在大气中传播衰减的情况进行测量。试验使用了Dawe声级计、电容传声器、传声器放大器、声谱仪等当时较为先进的声学仪器。在对远距离播音的质量进行测试时,播送内容采用的是预先录制的中国科学院清晰试验音节表(K×S)和对敌广播的连续言语,听音人在远距离边听边做记录,根据其听到的音节清晰度进行主观评价。

在对国民党军大金门马山广播站的探察中,福州军区联络部联络员周炳炎与张家騄到达与马山广播站仅约3km的角屿岛观察对方广播站的喇叭堡,并进行了录音。他们观察到其扬声器排列方式均为横排的两组1×6喇叭组阵,喇叭开口直径与一个汽油桶直径相仿,基于试验数据并对国民党军大金门马山广播站的广播录音进行分析,初步推断对方广播系统的声功率约为1000W。

因气象条件的变化以及不同尺度的随机湍流会对声传播产生强烈的影响,试验中还专门进行了气象测量。研究人员用探空气球测量了距地面不同高度(0m、50m、100m、200m、400m)的温度、风向、风速和湿度,也尝试将仪器固定在一定高度并自动将观测结果传递或记录下来,以便与声学测量结果相对照,但因试验过程中仪器失灵,未能完成风速梯度的测量。

该试验创造性地采用了半无限空间的测试方法,并取得了大量的一手测量数据,修正了之前的理论计算结果。试验中的几种扬声器组合方法,在不同气象条件下各有短长。试验组对各种方法的适用性也做了一些理论分析,优化了扬声器组阵设计方案。由于受前线环境限制,开展一定规模的实地测量还存在困难。远距离声传播规律试验共取得了约11000个数据、300组(每组5套)声级曲线以及约300m长的录音材料。通过对这些数据的归整与分析,从中可以发现声波在大气中传播的初步规律,为研究如何提高远距离语言扩音系统清晰度的方法提供了依据,也为进一步开展在畸变和干扰条件下的语言清晰度和听觉特性试验研究提供了参考。

由于对中短程声传播有决定意义的100m以下近地层气象变化对声传播有较大的影响,试验组与厦门海洋水文气象台商谈,拟联合规划建立大气声学试验站来进行声学和气象观测。后由于“文革”爆发,试验站未能正式建立,只留存了部分声学测量仪器设备。

福建前线根据这次试验提出的扬声器组合优化设计方案,进行了新建有线广播站的施工,1966年初完工,3月7日开始试播。4月,前线政治部联络部部长吴继尧致函马大猷,信中提到自试播以来,通过金门地下党和投诚的国民党官兵反馈得知,“敌人反映较强,据说对其甚有危害”,“在大金门西部下堡村(距离播音点约12km)可以听到”[20]。由此说明,课题组设计方案的初步实施达到了预期的效果。

4 大功率扬声器的研制

虽然新扩建广播站满足了近期任务的要求,但仅依靠小功率扬声器组合不能根本解决远程扩声问题。为切实保证对大金门西部与马祖等岛屿早日实现远程广播任务,1965年3月,“700工程”组启动了大功率扬声器的研制工作[21]。工作组采取了双管齐下、同时上马的办法,由沈和李健山负责电动扬声器的研制,张家騄和张扩基负责气动扬声器(也称“调制气流扬声器”)的研制。

4.1 大功率电动扬声器的研制

早在1964年4月,全国无线电元件专业会议便提出了“试制大功率远距离军用扬声器”的计划,后被第四机械工业部列入国防现代化服务的电声器件规划,也被列入国家科委无线电专业组电声学及压电石英分组的国家重点项目(编号:专28-007-39-1)。天津电声器材厂、上海无线电十一厂和上海无线电研究所都开展了初步的试制工作[22]。声学所“700工程”工作组先后与中国电影科学技术研究所、天津电声器材厂、上海无线电十一厂签订了合作协议,试制播音和录音调音控制台、研制大功率电动扬声器和试制2000W气流扬声器。1965年5月,工作组做出2000W电动扬声器的初步设计。6月底,上海无线电十一厂解决了制作电动扬声器元件的关键材料,并安排了金加工。1966年7月,张家騄被强制劳动,马大猷作为“反动学术权威”也被关进了“牛棚”。“革命大批判”运动的开展,使大功率电动扬声器的研制工作难以正常进行。当时群众中流传有“700号,一人一杆号,各吹各的调”的说法。至此,“700工程”虽未停止,但有组织的协同研究被打乱了,而研究人员仍在坚持进行有关工作。

1966年下半年,国防科委下达了大功率电动扬声器的研制任务,由声学所李健山、李子殷、田时秀联合上海无线电十一厂陈炳祥、钟鸿运、费兴楠共同负责该任务[23]。第一台样品于1968年4月在厦门前线进行实地试验,技术数据见表1。

表1 第一台大功率电动扬声器样品基本性能一览表

电动扬声器利用通电金属线圈(电磁体)与永磁体组件产生作用力,从而驱动振膜发声。大功率电动扬声器制作需要高强度永磁铁,而当时国内尚无此制造技术,因此试制出的扬声器采用的是励磁系统(1)褚宏祥访谈张家騄,2018年 10月 29日。。在总磁通量要求很大时,用较小的体积和重量获得较高的励磁密度,从成本和效率上都比永磁体经济高效。在气候条件较好的情况下对扬声器进行测试,主观试听距离可达7km。但新制扬声器也存在质量较大(500kg)及体积较大的问题。设计人员计划通过进一步测试语言清晰度的最近频段来确定扬声器的频率响应,从而降低非线性失真,积累数据和经验,为探索试制大功率直接辐射式扬声器和高低频组合(高频保留,低频增强)扬声器提供方案[24]。已研制成功的软铁励磁系统和大尺寸的球形酚醛树脂膜片样品随后被运回声学所,但红卫兵运动及工宣队的进驻严重扰乱了当时的研究秩序,声学所与上海无线电十一厂联合研制大功率电动扬声器的协作研究工作也被迫终止,大功率电动扬声器的进一步研制和应用方面的工作未能继续深入下去。

4.2 气动扬声器的研制

气动扬声器的工作原理与人的发音机理类似。它利用压缩空气作能源,采用一个受外加声频信号控制的振动系统来调制气流并通过喇叭辐射声波,可以调节声输出频谱,产生较大的声功率。气动式扬声器的研制工作是与天津电声厂合作进行的。工作组当时没有查到气动式扬声器的有关资料,对于其能否用于语音广播没有把握。研究人员在天津电声厂对一个进口的小型气动扬声器样品进行了分析,重新改造设计了一种动定圆环式结构,用电信号驱动可以产生近百声瓦的扬声器。参照这台扬声器,张家騄、张扩基等人利用上海无线电十一厂制造的软铁励磁路系统和大尺寸的球形酚醛树脂膜片,于1966年底研制出了声功率为1000W(约为人正常讲话时所发出功率的2.5万倍)的气动扬声器。人能听到的声音频率范围大致为20—20000Hz,其中1000—3000Hz的频段是人耳感受最敏感声音频率范围。有国外学者于1965年介绍了一个2000W气流扬声器的实验模型,但其发声频带太窄,仅能在20—350Hz范围内调制。1967年,国外又报导了另一种采用感应式原理宽频带气流扬声器,其输出声功率可达10000W,但仅能应用于噪声环境试验和火箭导弹的仪器、结构可靠性的噪声环境例行试验中[25]。张家騄等人研制的气动扬声器组阵经多次室外远距离广播实验,证明了在无风、晴朗天气时,在12公里范围内可以达到能听懂广播内容的效果。该扬声器对于边防沿线对敌广播、对近海渔船发布雾和大风的警报以及在林场和矿区进行生产指挥等具有一定的实用价值。这也是当时世界上可用于音频广播的声功率最大的气动扬声器。

1970年代初,张家騄等人又研制出输出声功率为2000W和10000W(在混响室内可以产生近160dB的声场)的气流扬声器。其声辐射最大功率区在10—1250Hz频段范围内,能用于播放音乐、语言讯号。其典型结构如图3所示。

图3 2kw/10kw气流扬声器结构图

该扬声器采用的是圆柱形动定环调制结构,与美国Ling 公司的产品结构相似。声源由动环、定环、音圈、喇叭喉等组成,动环和定环上开有用于调制气流的排缝结构,缝之间的间距相等,工作时高压气体进入气室,排缝在电信号的控制下发生面积变化,把断续气流压入喇叭喉,再由出口排出。调制面积越大,流量越大,其声功率也就越大,但这种调制方式也存在容易被气流中尘埃等杂质卡住或阻断以及需要较大电功率驱动等不足[26]。

4.3 气动扬声器的理论分析及应用

1974年,马大猷对已研制成功的气动扬声器进行了理论分析,写出论文《调制气流声源的原理》。他从气体动力学的基本原理出发,用类比电路分析了气动扬声器的特性,用图解法给出了求解给定气室压力和气流喷口面积比条件下声辐射特性的方法,提出了设计气动扬声器气声参数和振动系统的力学参数[28]。与此同时,沈对调制气流声源的振动系统也进行了研究,推导出气流扬声器振动系统设计原理,解决了如何选择气声参数和振动系统的力学参数以保证获得所需特性的问题[29]。随后,张扩基等人对大功率电动调制气流声源的设计方法和声学性能进行了测试[30],并对广播用气动扬声器声功率频率响应和语言清晰度主观评价进行了实验研究[31]。孙洪生等人对调制气流声源用于远距离语音广播及语言清晰度进行了实验研究,得到了很多第一手的实验数据[32]。这些理论研究对后期多种大功率气动声源的研制和应用具有重要意义。

声学所研制扬声器的工作引起了清华大学席葆树的兴趣。在向声学所有关人员咨询了气动扬声器的制作原理后,他也制作了一台气动扬声器,并将之安装在新水利馆房顶上,作为警报器。1982年3月,总政治部委托席葆树对福建前线对台广播喇叭进行改造。基于声学所之前的设计方案,他采用圆柱形动环及射流式调制结构的方案,实现了将高压气流转变为强声波[33]。设计方案确定后,经过多次试验,他于1984年制造出了长4.74m(最大直径2.95m、最小直径0.2m),重1588kg,频率响应范围可达50—3000Hz,最大发音功率20000W的扬声器。这台扬声器克服了声学所发声装置的部分缺点,但仍存在调制部件在高气压、大电流工作条件下易损坏等问题[26]。该扬声器被安装在福州市连江县黄歧广播站,经过调试试播,在隔海12km远处可以清晰地听到语言和音乐的播音。经海峡之声电台组织技术验收,曾进行过几十小时的播音,成为了世界上最大的语言广播喇叭[34]。

5 “700工程”的历史意义

1979年元旦,中美正式建交,时任国防部部长徐向前发表声明,宣布停止对金门等岛屿的炮击。相应地,有线广播站的名称中也去掉了“对敌”二字,改成了“厦门对金门广播站”。随着两岸关系的缓和,1991年4月24日,福建前线广播站停止了长达38年的对台广播喊话。随后,台方的马山播音站也逐步停止了对大陆的广播喊话[35]。至此,福建前线有线广播系统也完成了历史使命,相关设备成为颇具特色的军事教育基地。

作为中国当代国防史和声学发展史上的一个重要事件,“700工程”具有重要的政治意义和科学技术史价值:

大功率有线广播系统的使用为“攻心战”提供了有力支持,为维护国家统一发挥了重要作用。中华人民共和国成立后,厦门作为海防前线,驻地人民解放军重视舆论宣传及攻心战术的应用。“炮击金门”事件发生后的较长时期内,“广播战”与“炮战”相得益彰。广播内容被称为“政治炮弹”,广播员被称为“第二炮兵”,甚至被称为炮战的一支“方面军”[36]。由于厦门海防前线长期稳定对峙且阵地间隔不远,尤其是在无线广播受干扰的情况下,驻地广播站通过使用大功率有线广播系统,能够把大陆的方针政策、建设成就和同胞亲情传播到对岸,对打击对方军心、士气发挥了重要作用。同时双方隔空开展的有线广播“攻心战”也是一种特殊交流方式,在特定历史条件下成为维护国家统一的特殊对话渠道。

大功率有线广播系统的研制促进了相关声学分支学科的发展,加速了专业人才培养的进程。中华人民共和国建立初期,主要采取“以任务带学科”的政策来组织科研工作。“700工程”是应政治宣传战之需而上马的国防任务。科研人员提出了有线广播站建站总体设计方案,并在此基础上协同相关部门开展了扬声器组合特性及远距离声传播试验,完成了大功率电动和气动扬声器的研制,成功解决了有线广播的远程传播这一特殊声学应用问题。在完成这一任务的同时,也对一些声学分支学科的发展产生了一定的推动作用。1960年代初,我国声学研究力量相当薄弱,一些分支学科几乎处于空白状态,马大猷依托新成立的声学研究所组织科研力量,完成了福建前线大功率远程有线广播系统的设计和大功率扬声器的研制。研究人员基于试验中获得的大量数据,做了理论分析,解决了大功率扬声器的关键技术问题,研制成功可用于音频广播的当时世界上最大的气动扬声器,后经技术改进,制造出了世界上最大的语言广播喇叭。以“700工程”为契机,研究人员在解决技术问题的过程中发现了新的现象和规律,研究内容涉及电声学、语言声学、大气声学、物理声学等多个声学分支学科的基本科学问题,有力地促进了这些新建分支学科的早期发展,推动了相关研究工作取得新的进展,有关大功率声源远距离语音广播和语言清晰度等的相关研究即是该任务的延续。为了完成“700工程”有关的“语言传递”方面的研究项目,声学所第九研究室依托在“大跃进”期间成立的语言声学组(代号920)与电声学组(代号930),联合研制了多个测试设备,并于1965年建成了一个测听实验室。该实验室隔声性能良好,混响状况适当,能满足语言清晰度测试和生理声学实验需要,后期被专门用于听力测试和心理物理试验[37]。由于“700工程”为国防任务,相关研究工作在“文革”期间虽受较大干扰但未完全停止,部分科研人员仍按照任务要求开展研究。其间培养和锻炼了一批年轻的专业人才,参与完成任务的张家騄、杨训仁、沈、李健山、张扩基等后来在语言声学、大气声学、电声学等方面都做出了卓有成效的工作。另外,“以任务带学科”导致科研力量长期跟着任务走,在技术应用研究过程中不可避免地出现忽视基础理论研究的状况。因而在“700工程”任务实施过程中获得的相关研究成果多呈现出实用性的特征,当时也在一定程度上制约了中国现代声学整体学科的深入发展。

大功率有线广播系统的研制工作深化了各相关单位的协同合作,进一步推动了技术创新与产业的融合发展。随着现代声学与无线电、电子信息科学技术的不断融合以及研究手段的不断进步,当时声学各分支学科与邻接学科相互交叉、渗透和融合形成了新兴学科的生长点。研究机构及工业部门之间的协同研究催生出许多新技术、新产品和新理论,使现代声学内涵不断深化、外延不断扩大。声学所“700工程”工作组与电声器材制造工厂的协同攻关,强化了跨部门与跨学科的合作与交流,推动了声学基础学科和电声技术的进一步融合,促进了相关技术应用与产业发展。1960年代,声学所研究人员基于“700工程”中取得的电声学研究成果,在电容传声器制造方面进行了技术研发与产品转化。研究人员采用脱胎镀膜法研制的电容传声器由北京797厂批量生产后,其稳定性和温度系数方面均可满足当时国际标准的要求,后经技术改进发展成驻极体传声器。该产品投放市场后,由于质量好、成本低,在国际市场上具有一定的竞争力,为当时中国电声工业水平的提高做出了贡献。1970年代后期,大功率气动扬声器研制成果获得国防科工委科技成果三等奖,“福建前线大功率远程有线广播系统的研究与设计”也获得了中国科学院重大科技成果奖。在“700工程”大功率扬声器研究工作基础上开发的低频气动声源,后来被广泛应用于工业生产中锅炉除灰等方面。相关技术还被用于设计城市救灾、消雾、驱散机场飞鸟等大功率气流扬声器产品,服务于社会生活的各个领域。

致 谢本文在文献资料调研中得到了中国科学院声学研究所的支持,“700工程”的主要研究人员张家騄先生接受了访谈并提供了珍贵资料,中国科学技术大学胡化凯教授对论文初稿提出了宝贵的修改意见,在此谨致谢忱!

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