汪德昭
科委领导,1969年划归海军司令部七院领导,1970年10月,声学研究所被拆散,水声部分划归国家海洋局,其余超声和电声部分划归中国科学院物理研究所。1977年8月,汪德昭给邓小平写信,建议立即恢复声学研究所。邓小平采纳了他的建议,1979年1月,声学研究所恢复,汪德昭继续担任所长,直到1984年。
二、参与中苏联合水声学考察。
根据中苏两国政府和科学院的协议,中苏两国的水声学专家于1960年1月至3月,在我国南海联合进行了水声学考察。汪德昭自始至终领导和参与了考察中的水声学实验。为了全面掌握考察进程,除了事先与苏方共同商订考察计划外,汪德昭还要求各研究组每天填写“科学考察活动日志”,主要内容是摘记每天执行的实验项目、内容、情况、参加人员等。通过日志的积累和统计,为这次考察活动提供了宝贵的记录。
汪德昭注意利用一切机会培养青年人。考察期间,他组织苏联方面专家给青年讲课,以后又组织大家把讲课内容加以整理,编写成一本讲义,供学习参考之用。
由于中苏关系破裂,1960年3月,参加考察的苏方科技人员按照其政府的要求毁约回国,并要把上万米的水声考察数据记录(电影胶片)带回苏联。在这突如其来的事件面前,汪德昭冷静沉着,处变不惊,经过研究请示,他派人先期回到北京将资料加以复制,而后把原片按协议交给了苏方。事后,他又组织青年科技人员参加考察花了半年时间,把这些资料整理完毕,编写成8本水声学的考察报告——我国第一批水声学研究报告。
根据联合考察的资料,汪德昭计算了我国主要的几种声纳的最佳频率,提供给海军设计使用。他还指出了我国南海海域若干特殊的水声情况,并提出对敌作战时,我方潜艇应采取的措施,供海军参考。
三、提出了我国水声学研究的指导思想。
水声学是研究水中声波的产生、传播、接收和计量等问题及其应用的一门学科。水中声波的速度依传播介质的性质和状态(如温度、盐度、压力)的不同而不同。人们可以通过设置在水下的声波传感器——被动式声纳探测到潜艇航行时发出的声音,并辨别其所在的方向和距离,也可以用声纳探测鱼群或其他水下发声物体。
我国是世界最大的沿海国之一。北起鸭绿江口,南到北仑河口,海岸线长达18000多公里;同时,海况又比较特殊,无论是南海、黄海、东海还是渤海,沿岸水深一般不超过200米,大陆架一般宽达几十公里。针对我国海洋的实际情况,为了真正建立起反潜预警体系,汪德昭经过实地考察和深思熟虑,于1958年提出了我国国防水声研究的指导思想应当是“由近及远,由浅入深”,即先开展近海、浅海的水声特征的研究,而后再研究远海、深海的水声特征。实践证明,汪德昭提出的这个指导思想是行之有效的。几十年来,在他的指导下,我国许多浅海声场研究在国际上处于领先地位。
四、水声学基础研究硕果累累。
汪德昭是一位实验物理学家,擅长动手做实验;同时又是一位非常重视基础研究和应用基础研究的科学家。他深知,没有雄厚的基础研究做后盾,是不可能更好地为声纳现代化服务的。声波的传播受海洋条件的影响很大,不进行大量的水声物理的理论和实验研究,就不能很好地设计与使用水声设备。因此,在他的指导下,声学研究所在水声学基础研究中取得了很多创造性的成果。其中主要有:
(1)在简正波声场理论研究的基础上,严格证明了简正波-射线表达式之间的变换关系,并导出了简正波-射线混合公式,受到了国际水声学界的公认。这一理论不但为水声的系统设计提供了海洋声场直观的物理和信息图象,而且为系统最佳处理的方案设计和反演海洋中被测对象的信息特征提供了依据。
(2)在声场的时空实验方面,确定了声场时间和空间的相干范围,证实了浅海声场的横向相关性在一定范围内随传播距离增加而增加的结论。在国际上首次获得了130公里远程横向相关达600米的数据,为远场被动检测和测距的空间布阵接收设计提供了可靠的物理依据。
(3)在浅海声场中,海底的声学性质是一个关键性的影响因素。经对高声速海底的小掠角反射损失进行理论分析,得出了反射损失的频率关系,主要归因于粗糙表面的散射损失,为高声速海底小掠角反射特性的参数描写提供了理论基础。
(4)在海洋中,水温随深度增加而下降。但到一定深度以后,温度就不再随深度增加而降低。可是声速是随温度和静压力的增加而增加的。这样,在海洋深处就存在一种声道对声传播很有利的自然波导,声波可以在海洋深处传播得很远;而且在一定距离上,声波会聚焦在一起,会聚区的声强,要比在声速均匀的海水中声音按球面扩散的情况大百倍以上。这是有关深海声场研究中的一个重要课题。1978年,时年73岁的汪德昭,率领大批科技人员亲自登舰,在南海进行了我国第一次深海水声实验,他的学生张仁和发展了一种新的广义相积分近似,提出了“反转点会聚区”的概念,解决了反转点会聚区声场计算问题。同时,这一实验与理论预言相符,证实了我国南海深海中存在着很强的反转点会聚区。
除此之外,他们还在浅海声场研究、低噪声信道、海洋内波对声场起伏的影响,以及远程混响模型等方面,取得了很大的成绩。同时,他们对南海、东海、北海等3个主要海区的水声传播规律也积累了大量海上实验数据,许多数据、规律被国内有关单位在设计和研制新型水声设备时采用;也为海军声纳的使用提供了依据。不少著名国际水声学家表示,中国的水声研究可能仅次于美国,比前苏联还强。美国高尔德(Gould)公司国际电子部的总裁曾公开表示,浅海声场方面最有发言权的是中国。
五、为声纳现代化服务。
早在二次大战时期,汪德昭就随同郎之万一起,为法国的海军研制过大功率的声纳,提高了法国海军的反潜能力,为反法西斯战争做出过贡献。回国以后,汪德昭一面指导青年人开展水声学的基础理论研究,一面继续组织力量,开展有关水声工程和设备方面的研究。70年代末,国际上声纳的信号处理发展有两个特点:一是将迅速发展的参量信号模型等统计信号处理技术用于声纳信号处理,以提高声纳对复杂环境的适应能力。二是将大规模集成电路和微处理机用于声纳,使声纳信号处理设备向智能化、通用化和积木化方向发展。汪德昭及时抓住了这些特点,70年代末,他自费从法国带回了微处理机,并很快改变了声纳信号处理设备,使声学研究所以信号处理设备为核心的声纳新技术研究进入了一个新的发展阶段。
同时,他还狠抓了水声换能器及材料的研究。由汪德昭直接领导的换能器研究室,研制成了凹型弯张换能器,与国际上通行的凸型弯张换能器相比,具有很高的灵敏度、体积速度和抗静压强度,特别是凹型结构能利用多模式振动达到宽频带工作,在国际上处于领先地位。
由于做了这些工作,声学研究所对国防建设和国民经济建设都做出了直接贡献。例如,在国防建设方面,他们研究的极性相关和数字与波束定向技术已被国内普遍采用。正是这些新技术,诞生了我国第一台近岸水下预警声纳,结束了敌方潜艇在我国近海海域招摇而过的局面。此外,20号鱼雷声制导系统、鱼雷靶场跟踪系统、505潜用综合声纳等,都在相应的岗位上发挥了各自的作用。在经济建设方面,利用水声自适应技术,很快就研制出了一种十分灵敏而别致的报警设备。利用声纳技术研制出的761型波束渔探仪,不仅能搜索、跟踪鱼群,而且能在显示器上直观地指出鱼群的方位、距离和鱼群大小。沪渔387号渔轮在试用作业中,利用该渔探仪测到了2000米远处的大鱼群,结果一次网鱼212吨。QPY-1型浅地层剖面仪用于勘察水下地层结构,对港口建设、航道疏浚,以及铺设海底电缆等工程都能起到相当作用。我国太湖成因的勘察,就是由中国科学院南京地理研究所利用这种浅地层剖面仪完成的,从而使QPY-1蜚声海外。
“对人类进步尽自己的义务”的科学家
1931年,郎之万到中国讲学,在北京讲演中曾谈到:“一个真正的科学家,不应把自己关在象牙塔中。他负有社会责任,应对人类进步尽自己的义务。”这几句富有哲理的话,对汪德昭影响至深,成了他的座右铭。
一、坚持正义,威武不屈。
1937年,抗日战争爆发,汪德昭此时远在巴黎,无法直接抗击日本侵略者,便不遗余力地支持法国人民的反法西斯斗争。他知道,这也是对抗战
二、参与中苏联合水声学考察。
根据中苏两国政府和科学院的协议,中苏两国的水声学专家于1960年1月至3月,在我国南海联合进行了水声学考察。汪德昭自始至终领导和参与了考察中的水声学实验。为了全面掌握考察进程,除了事先与苏方共同商订考察计划外,汪德昭还要求各研究组每天填写“科学考察活动日志”,主要内容是摘记每天执行的实验项目、内容、情况、参加人员等。通过日志的积累和统计,为这次考察活动提供了宝贵的记录。
汪德昭注意利用一切机会培养青年人。考察期间,他组织苏联方面专家给青年讲课,以后又组织大家把讲课内容加以整理,编写成一本讲义,供学习参考之用。
由于中苏关系破裂,1960年3月,参加考察的苏方科技人员按照其政府的要求毁约回国,并要把上万米的水声考察数据记录(电影胶片)带回苏联。在这突如其来的事件面前,汪德昭冷静沉着,处变不惊,经过研究请示,他派人先期回到北京将资料加以复制,而后把原片按协议交给了苏方。事后,他又组织青年科技人员参加考察花了半年时间,把这些资料整理完毕,编写成8本水声学的考察报告——我国第一批水声学研究报告。
根据联合考察的资料,汪德昭计算了我国主要的几种声纳的最佳频率,提供给海军设计使用。他还指出了我国南海海域若干特殊的水声情况,并提出对敌作战时,我方潜艇应采取的措施,供海军参考。
三、提出了我国水声学研究的指导思想。
水声学是研究水中声波的产生、传播、接收和计量等问题及其应用的一门学科。水中声波的速度依传播介质的性质和状态(如温度、盐度、压力)的不同而不同。人们可以通过设置在水下的声波传感器——被动式声纳探测到潜艇航行时发出的声音,并辨别其所在的方向和距离,也可以用声纳探测鱼群或其他水下发声物体。
我国是世界最大的沿海国之一。北起鸭绿江口,南到北仑河口,海岸线长达18000多公里;同时,海况又比较特殊,无论是南海、黄海、东海还是渤海,沿岸水深一般不超过200米,大陆架一般宽达几十公里。针对我国海洋的实际情况,为了真正建立起反潜预警体系,汪德昭经过实地考察和深思熟虑,于1958年提出了我国国防水声研究的指导思想应当是“由近及远,由浅入深”,即先开展近海、浅海的水声特征的研究,而后再研究远海、深海的水声特征。实践证明,汪德昭提出的这个指导思想是行之有效的。几十年来,在他的指导下,我国许多浅海声场研究在国际上处于领先地位。
四、水声学基础研究硕果累累。
汪德昭是一位实验物理学家,擅长动手做实验;同时又是一位非常重视基础研究和应用基础研究的科学家。他深知,没有雄厚的基础研究做后盾,是不可能更好地为声纳现代化服务的。声波的传播受海洋条件的影响很大,不进行大量的水声物理的理论和实验研究,就不能很好地设计与使用水声设备。因此,在他的指导下,声学研究所在水声学基础研究中取得了很多创造性的成果。其中主要有:
(1)在简正波声场理论研究的基础上,严格证明了简正波-射线表达式之间的变换关系,并导出了简正波-射线混合公式,受到了国际水声学界的公认。这一理论不但为水声的系统设计提供了海洋声场直观的物理和信息图象,而且为系统最佳处理的方案设计和反演海洋中被测对象的信息特征提供了依据。
(2)在声场的时空实验方面,确定了声场时间和空间的相干范围,证实了浅海声场的横向相关性在一定范围内随传播距离增加而增加的结论。在国际上首次获得了130公里远程横向相关达600米的数据,为远场被动检测和测距的空间布阵接收设计提供了可靠的物理依据。
(3)在浅海声场中,海底的声学性质是一个关键性的影响因素。经对高声速海底的小掠角反射损失进行理论分析,得出了反射损失的频率关系,主要归因于粗糙表面的散射损失,为高声速海底小掠角反射特性的参数描写提供了理论基础。
(4)在海洋中,水温随深度增加而下降。但到一定深度以后,温度就不再随深度增加而降低。可是声速是随温度和静压力的增加而增加的。这样,在海洋深处就存在一种声道对声传播很有利的自然波导,声波可以在海洋深处传播得很远;而且在一定距离上,声波会聚焦在一起,会聚区的声强,要比在声速均匀的海水中声音按球面扩散的情况大百倍以上。这是有关深海声场研究中的一个重要课题。1978年,时年73岁的汪德昭,率领大批科技人员亲自登舰,在南海进行了我国第一次深海水声实验,他的学生张仁和发展了一种新的广义相积分近似,提出了“反转点会聚区”的概念,解决了反转点会聚区声场计算问题。同时,这一实验与理论预言相符,证实了我国南海深海中存在着很强的反转点会聚区。
除此之外,他们还在浅海声场研究、低噪声信道、海洋内波对声场起伏的影响,以及远程混响模型等方面,取得了很大的成绩。同时,他们对南海、东海、北海等3个主要海区的水声传播规律也积累了大量海上实验数据,许多数据、规律被国内有关单位在设计和研制新型水声设备时采用;也为海军声纳的使用提供了依据。不少著名国际水声学家表示,中国的水声研究可能仅次于美国,比前苏联还强。美国高尔德(Gould)公司国际电子部的总裁曾公开表示,浅海声场方面最有发言权的是中国。
五、为声纳现代化服务。
早在二次大战时期,汪德昭就随同郎之万一起,为法国的海军研制过大功率的声纳,提高了法国海军的反潜能力,为反法西斯战争做出过贡献。回国以后,汪德昭一面指导青年人开展水声学的基础理论研究,一面继续组织力量,开展有关水声工程和设备方面的研究。70年代末,国际上声纳的信号处理发展有两个特点:一是将迅速发展的参量信号模型等统计信号处理技术用于声纳信号处理,以提高声纳对复杂环境的适应能力。二是将大规模集成电路和微处理机用于声纳,使声纳信号处理设备向智能化、通用化和积木化方向发展。汪德昭及时抓住了这些特点,70年代末,他自费从法国带回了微处理机,并很快改变了声纳信号处理设备,使声学研究所以信号处理设备为核心的声纳新技术研究进入了一个新的发展阶段。
同时,他还狠抓了水声换能器及材料的研究。由汪德昭直接领导的换能器研究室,研制成了凹型弯张换能器,与国际上通行的凸型弯张换能器相比,具有很高的灵敏度、体积速度和抗静压强度,特别是凹型结构能利用多模式振动达到宽频带工作,在国际上处于领先地位。
由于做了这些工作,声学研究所对国防建设和国民经济建设都做出了直接贡献。例如,在国防建设方面,他们研究的极性相关和数字与波束定向技术已被国内普遍采用。正是这些新技术,诞生了我国第一台近岸水下预警声纳,结束了敌方潜艇在我国近海海域招摇而过的局面。此外,20号鱼雷声制导系统、鱼雷靶场跟踪系统、505潜用综合声纳等,都在相应的岗位上发挥了各自的作用。在经济建设方面,利用水声自适应技术,很快就研制出了一种十分灵敏而别致的报警设备。利用声纳技术研制出的761型波束渔探仪,不仅能搜索、跟踪鱼群,而且能在显示器上直观地指出鱼群的方位、距离和鱼群大小。沪渔387号渔轮在试用作业中,利用该渔探仪测到了2000米远处的大鱼群,结果一次网鱼212吨。QPY-1型浅地层剖面仪用于勘察水下地层结构,对港口建设、航道疏浚,以及铺设海底电缆等工程都能起到相当作用。我国太湖成因的勘察,就是由中国科学院南京地理研究所利用这种浅地层剖面仪完成的,从而使QPY-1蜚声海外。
“对人类进步尽自己的义务”的科学家
1931年,郎之万到中国讲学,在北京讲演中曾谈到:“一个真正的科学家,不应把自己关在象牙塔中。他负有社会责任,应对人类进步尽自己的义务。”这几句富有哲理的话,对汪德昭影响至深,成了他的座右铭。
一、坚持正义,威武不屈。
1937年,抗日战争爆发,汪德昭此时远在巴黎,无法直接抗击日本侵略者,便不遗余力地支持法国人民的反法西斯斗争。他知道,这也是对抗战