水下也需要扩声？

吴涛

声学如此浩瀚

世界不能没有声音，生命离不开声音，声学无处不在。从传声的媒质上看，有以空气为媒质的空气声学、大气声学；有以海水和地壳为媒质的水声学和地声学；在物质第四态的等离子体中有“等离子体声学”。

从最早形成的建筑声学、电声学直到目前仍在“定型”的“分子-量子声学”、“等离子体声学”、“地声学”、“微波声学”、“分子声学”、“次声学”。还有语言声学、音乐声学、房间声学、生理声学、心理声学、生物声学等等。

声波的产生、传播、接收和效应，不同的频率、不同的強度、不同的媒质及不同的应用范围，都是声音科学的神秘所在。自然界中，从宏观世界到微观世界，从简单的机械运动到复杂的生命运动，从工程技术到医学、生物学，从衣食住行到语言、音乐、艺术，都是现代声学研究和应用的领域。

声学如此浩瀚，可目前还没能全面真实地把声音在实体空间展示出来，音响好声音还离不开听音评价的语言描述？？所以更需要我们关注声音热爱声学。

水下也需要扩声？

初听到“水下扩声”的概念，很多人可能一脸懵懂：光听说海浪声轮船汽笛声，扯远一点还有鱼儿、潜水艇的“声呐”。脑海中可能还会联想到那“阳光、沙滩、海浪、仙人掌，还有一位老船长？？”的歌声。

言归正传，水底下需要扩声吗？实际用处是什么呢？游泳池里面要装喇叭吗？吴敏霞、孙杨、傅园慧他们比赛时候不堵耳朵呀？

有以上这样一些“不专业”的疑问，主要还源于“水下扩声”是一门非常窄众的学科。但尽管如此，并不妨碍这也是一门非常重要的学科。

从大处来说，在习总书记“关心海洋，认识海洋，经略海洋”战略构想，实施“建设海洋强国”战略背景下，发展海洋科学是当前的重要发展目标之一。

从刚刚开始学习地理知识我们就了解：地球是蓝色的，地球表面的十分之七都是海洋。现在资源消耗越来越大，转而向海洋索取是必然的。因此，未知的海洋资源开发也是人类未来的方向，水下声学应用会越来越广阔，其重要性也将愈加突出。

孙卫东老师表示：“水下声学的应用在军事、渔业、勘探、体育等领域都有很大的空间。在声呐、通讯、水下考古、水下勘探、水下安保、海洋渔业、水下救援、潜水作业、花样游泳比赛等方面，均已经有了广泛的应用。”

“水下扩声在军事方面如反潜的声音预设播放装置，可对敌方埋伏的水下反潜进行声音干扰；水下扩声不止是可闻声，还有对鱼类的超声扩声，在海洋渔业捕捞中，对鱼类定期播放特定声音的同时进行喂食，使之形成条件反射后可在成熟时进行捕捞；在水下作业的勘探、救援、潜水教学中用于通信；在花样游泳比赛中为运动员提供精准的音乐节奏，以使水下运动员动作准确一致。”他对此进一步补充。

水下如何扩声？

我们平常往往容易忽略一个常识，那就是：声音在空气中传播速度是340米/秒，而在水中则约是1，500米/秒。也就是说，声音不但可以在水下传播，而且其传播速度比在空气中要快得多，低频在水下的传播距离高达几百公里。

声音在水下的传播固然没有问题，那么，是如何实现的呢？

“通过特制的水下扬声器播放一般可闻声，在水下可直接听到；而声纳、超声的水下应用需要特殊的收发装置。”据孙老师介绍，水下扩声系统由水下扬声器、功放及音源组成。音源没有特殊要求，功放也可以是常规功放，只是水下扬声器不是一般的纸盆喇叭，它是由电声换能器和发声板组成的。

“电声换能器能够推动刚性材料振动，而由特殊材料制成的发声板不但能够发声，还需要能够承受水下的高压强，它对箱体没有特别要求，可以是任何形状。”孙老师分析说。

说起水下扩声，据孙老师介绍，有一个“小体积大能量”的器件功不可没，那就是电声换能器。

基于水下扬声器的电声换能器它具有致动和传感功能，它可以把声音信号转化为微米级的机械振动传输给一个新的发声介质。它的体积可有一个一号电池的大小，把它粘在各种形状、不同大小的任何硬质物体上，如：玻璃、木质、石材、金属、石膏板、复合板等，使它们都成为特别的扬声器。电声换能器具有防火、防水、耐高压、高温、全指向性、声场均匀、性能可靠、安装便捷等特点。它可广泛应用在装饰、吧台、剧院座椅、舞厅地板、顶棚、墙壁、家具、浴盆、桑拿房、汽车等任何钢性物体上。把它粘在各种形式的玻璃体上实现玻璃发声；把它装在桑拿房的玻璃窗或屋顶及座椅上，使客人有新奇的感受；把它装在商场专卖店的橱窗和展板及广告牌上，展板和橱窗就变成了传播信息的新发声体，它能使在其面前走过的人驻足寻找声音的来源，在满足人们好奇心的同时加深了对广告和商品的印象。这种独具特色的广告手法，以最具攻击性的行销方式增强了广告和商铺的作用。

电声换能器在广州和香港科技展上也受到了业界的关注。在平板扬声器扩声中声反馈的抑制方以有了非凡的效果，在酒店、商场的大面积玻璃窗放音、博物馆及展馆的玻璃罩放音、石膏板大面积顶棚的背景广播无喇叭暗装播放、超市产品推广的定向广播、以及酒吧、洗浴界等方面的特别应用，都是音响工程跨界发展的新领域。

在体感音乐及医学理疗方面的应用还没有被挖掘，如在促进受伤骨骼愈合、聋哑人振动传导体感声、观赏鱼及池养鱼的成长促进等方面都会成为今后开发的亮点。

当然，目前国内在水下声学方面的发展与国外还有较大的差距，在理论、材料、应用等方面都需要进一步开发和提升。很直接的对比就是，目前国产水下扬声器就与国外产品在工艺、功率方面有着较大的差距。

水下扩声的前景

尽管有差距，但水下扩声在近些年还是取得了长足的进步，在全国各地也都有了很多应用。孙老师本人也主持和参与了很多的水下扩声的应用项目，如：2008年国家航天中心的10×24m航天员水下失重训练池、2009年国家体育馆水立方的水上天鹅湖演出、2011年广州亚运会、盘古七星酒店泳池、上海长风海洋世界、北京威斯汀酒店、北京天龙源温泉两千平米海浪表演池、北京希尔顿逸林酒店等。值得一提的是，以上这些项目中都使用了国产水下扬声器。目前，进口水下扬声器因为其超大功率的优势，也被国内很多泳池项目使用。如国家某部委泳池、南京国宾馆、常州宾馆等。

孙卫东老师更是给水下扩声在泳池的应用赋予了诗意的想象空间，他所提出的“音乐水世界，水下听鸟鸣”的理念，给了泳池工程新的亮点和生机，被行业所称道。

伴随着水下扩声技术的发展突破，其应用领域逐步扩大，甚至已经不仅仅体现在水下扩声本身，在刚结束的中国智能建筑展上，孙老师展示的一款定向喇叭使听到光束声场的听众惊奇不已。

总之，水下扩声是一门非常有前途的特殊学科，其产业容量有很多需要深度开发和大力发展的空间，其应用的广度和深度必将是行业有识之士大展宏图的新方向。

“让我们在生命活动的立体空间里，全方位的聆听美妙的声音，传递科技的多维信息，感受没有传统喇叭的音响，共同开创电声的新时代。”

囿于我们编辑对于“水下扩声”领域知识的匮乏，本文在组织内容方面可能有力有未逮之处。如果说本文对您在这一领域的认识有所加强和启发，我们将十分高兴，那完全是孙老师在这一领域超过40年的从业经验所致！