[编者按] 向大威同志是科学院上海地区最年轻的研究员，新当选的六届全国人大代表。二十多年来，他在水声科学上刻苦钻研，密切与生产实践相结合，取得了重大成果；他和研究室的同志们一道对水声学的发展作出了重大贡献。本刊记者采访了他。

记者：向大威同志，请你介绍一下国外水声学的发展概况及我国水声学的研究情况。

向大威：声音在空气里传播很早被人们发现，而声音在水中的传播问题比较晚被发现。1480年一个名叫达芬奇的意大利人有一个预言：声音可以在水中传播。从这时候开始，可以讲，人类已开始关心到声音在水中传播，也可以讲是水声学的萌芽时期。以后有人就在水里做实验，证明声音可以在水里传播。实际上水声学这门科学的发展与人的生活和国家的国防有密切联系。

在第一次世界大战以前，就发现水声学这门科学的重要性。当时有一条叫“巨人”号的船与冰山相撞，由此大家想到，冰山浮在水面，白天可以看到，有时冰山在水下，或者在黑夜或者有雾的天气就看不到，是否水里可以有一种设备进行探测呢？如果搞出一个设备，水里发出超声波，碰到冰山，反射回来，那就可事先发现冰山，不会使“巨人”号沉没，造成千千万万人死亡。这个设想还没有实现，第一次世界大战就爆发了。战争中，需要一些设备来探测敌人的水面舰艇或水下潜艇，这样使得西方国家开始重视这方面的研究工作。英国成立了一个小组叫阿斯迪克，当时比较保密，主要利用水声设备来探测德国潜艇。第一次到第二次世界大战当中，人们发现水声设备有时好，有时不好，不是设备性能不好或出故障，而是人对声音在水里传播的规律不是认识得最清楚。有一种现象，有的水声设备上午好，下午就不好，称为“下午”效应。后来逐步研究发现，海水里由于太阳照射关系，表面温度和下面温度不一样，造成声音传播时路程弯曲向海底，这样就传不远。于是水声物理方面的工作就大量开展起来，不单在传播，而且在混响、吸收、散射、目标反射、噪声方面。

到第二次世界大战，由于战争，更需要发展水声学。不单单在水声物理方面，而且采用了一些新技术，包括换能器，就是将电能变为声能，再由声能变成电能，也包括水声信号处理方面。二次大战中，水声设备在反潜战争中起了很大作用。二次大战后，水声学用于民用，不单单需要测海深，也要测船航速，定船位置。除此以外，海洋开发事业也发展起来。特别海上石油平台的建立，平台要选址和需要油井的“再入”设备。另外需要测量海洋参数如潮流、波高、温度分布，渔业也迅速发展起来了。因为世界人口剧增，造成食物危机，粮食增产量是有限的，而且人需要大量蛋白质，海洋里有大量生物，因此捕捞事业迅速发展，需要有助渔设备，来探测鱼群。另外，二次大战后，国际上战争相对讲规模小了，因此也需要建设，特别海上运输事业要发展，在建造码头、港口时，对底质要了解，因此存在着这些军事和民用的需要。水声学本身有个发展过程，从水声物理、换能器的材料，水声信号处理，以及水声工程系统设计，特别是近年来的计算机技术，这些发展促使水声学满足经济上的需要。

我国技术上的发展与世界也有相仿的过程，满足生产发展的需要也是这几方面。我想，少讲一点军用设备方面。在早年，五十年代末期，我们是仿造国外产品。有些设备仿造西方国家，如测深仪；也有一些军事声呐是仿苏的，如“固音”站、“噪音”站（靠听测敌舰运动发出的噪音来判断敌人的活动）、通讯站，侦察站。使用的声呐技术都是常规的，或者称经典的。六十年代初开始，特别是1964年以后，我国自行设计了一批军用声纳，采用了一批新技术，有换能器方面的新材料，有“基阵”（雷达天线）设计方面。另外在信号处理方面也用了新技术，例如把“相关检测技术”用到了声呐中去。因此，其性能远远超过仿苏产品。我国声纳在世界上还是较落后的，但是对国外的声呐技术研究，我们还是有所了解，同时也着手做了，差距还是有的，但在研究方面的差距远远小于工业生产上的差距。这是国内情况。

至于民用方面，由于国内水声队伍基本上在1958年才建立，是为了改变海军装备落后面貌而发展起来的。因此开始从事的是军事方面研究，接着到七十年代后期，我们发现我国民用水声事业甚至比军事方面还落后，军事方面新技术已用上去了，但在民用方面没有体现。整个国际上水声学进展是军、民二方面同时发展的。我们就想到应该用军事上的先进技术转到民用上去 · 1976年开始，全国各水声单位相继在民用方面做了些工作，我们中科院声学研究所东海站，由军用转向民用始于1976年1月。当然也不好说当时转的时候有一定明确的指导思想，但是感觉到民用方面更加落后，军事方面技术转过来的话不要花很大劲就可以收到一定效果。

记者：水声学与国民经济密切相关，你和你们室的同志们在水声学和声纳的研究，特别是仪器的研制上，取得了重大成果。请你着重谈谈这方面的情况。

向大威：我想结合我们东海站及国内其他单位谈谈在水声研究方面做了哪些工作。军用上补充一点。七十年代有更新的信号处理技术用上去了，从相关技术发展到自适应处理技术了。国内搞了二方面工作：“自适应噪音抵消系统”，是我们东海站搞的。声学所也搞了这方面研究工作，有“自适应波束形成”。在声纳上也有发展，过去声纳如噪音站只能测敌人舰艇有没有，或者在哪个方向上。现在发展了噪音测距，对敌人舰艇的参数测量也向前发展了，现在对距离甚至频谱也进行测量。

民用上先谈谈东海站。搞了有以下几个工作。一个是我自己参加的761渔用声纳，它是一个多波束水平鱼探仪。它可以在2000米距离内发现渔船周围360°范围内的鱼群。该项工作1976年1月开始搞，到1977年9月装船，9月29日开始了处女航。它主要是将军用多波束设备用于民用，因此我们花的时间不是很长，只一年多时间就完成了方案设计、研制、样机制造，并且装了船。这种声纳可以收到较好的经济效果。在渔汛期间一条船二个月上缴利润28万元，已经有工厂生产。使用该仪器，1982年发现一群鱼，一网围了120万斤，共30000箱（1箱=40斤），由于网承受力有限，放走了30万斤，实际捞上90万斤。过去捕鱼靠眼睛看，看得近，而且不能瞄准捕捞，现在发现鱼群后，可以对准目标，将鱼群围起来。过去发现鱼群后不清楚鱼群分布情况，有时候一大群鱼只能捞一只尾巴。这是第一项民用工作。现在已经装了十多条船。当然我们不能讲该仪器在世界上最先进，但与德国克罗伯军火公司生产的阿特拉斯多波束鱼探仪水平相近。我们研究室里，除了搞761外、又新搞了一个797渔用声呐。这个我没有参加。它用在小船上，性能与761相同。现在正在装船做试验。

第二项是浅地层剖面仪。用于港口建设。港口建设要造码头，打桩要打在海底岩石上。一般海水下面首先有一层淤泥，淤泥下面是粘土，粘土下面才有岩石。如果打桩打在淤泥和粘土里，受力是不大的。受到海水冲刷，码头会倒塌。我国宝山的外围基地，叫北仑港，是个煤码头，造码头时由于没有用剖面仪去探测，而是用钻孔办法来测定岩石在哪儿，一般钻孔只能是福几十公尺钻一个孔，结果发现80米一根钢管桩打下去没有了，再打下去一根也没有了。是什么原因呢？原来在二个钻孔中间有一个河底深坑，等于一个井那样的。因此靠钻孔就漏掉了。国内建设很需要剖面仪这种设备，航道、造码头部门向我们提出要求，我们就搞了一个QPY浅地层剖面议。本想赶超日本的SP3设备，最后结果，由于没有按照日本仿造，有几个地方还比日本好。1. 换能器比较轻巧，靠一、二个人可以放到水里，而日本的要靠绞车。2. 日本仪器在大风浪或噪声比较大的情况下不能工作，我们的在风浪大或噪声大的情况下能工作。3. 仪器打出的图形比较清晰，日本打出来像粗线条的素描，我们的则像一幅工笔画，这样可以将地层结构了解清楚。在研制结束后，我们在福建、广东、江苏、浙江的很多地区使用，如蛇口、石臼所、连云港疏港工程、珠海地区。在规划勘探中，假如不用剖面仪而用钻孔就要花费大量资金。这个设备已由上海地质仪器厂进行生产。第一批试生产的五台产品已经出厂给用户了。

第三项是超声波诊断仪。超声波诊断仪用来探测身体各部分器官的异变，用来诊断癌症是一个先进仪器，因此、医学上很需要。以前主要靠国外进口，开头卖的价钱很贵，约10万美元/台。现在逐步降价。日本人对他们的技术相当保密。一个偶然的机会中华医学会上海分会邀请我和我们单位的一个同志参加日本技术座谈，日本人讲该项技术是如何如何复杂，我们听后，觉得是一部微型声纳，靠声呐技术一下子可以翻版成这种设备。因此，回来以后，我们没有另外向外面要经费，就用研究站的经费自己开课题搞了，搞了一年到1978年就搞出来了，而且产品质量跟当时外国同类产品质量相仿。这个科研成果已移交给二个工厂生产。一个是汕头超声波仪器厂，一个是上海医学电子仪器厂，最近还准备移交给其他一些单位。以上二个厂已生产样机，各生产一台，并进行小批量生产。汕头厂以后还准备生产200台。我们为了使科研成果比较牢靠，科研单位把它搞出来不是写篇文章或者得个奖就算了，我们自己试生产七台，以满足有关单位需要。而且可以节约外汇。同时国外产品价格也大幅度下降，因为晓得我们自己有了。我们放在肿瘤医院的诊断仪，外国人也看到。特别是外国有一个匹克公司，它的产品来了后，其中B型超声波诊断仪老是坏，请香港人来修，修不好，美国人也修不好。他们看到我们的样机感慨地说：图像质量为什么会这样好，他弄不懂。实际上我们也没有照外国抄。我们发现诊断仪中几个关键问题在外国不够重视，而我们抓牢这个特点，自己进行设计。性能上谦虚点讲与外国同期产品质量相仿，照医生讲，有些地方略微超过。但在体积、重量上我们产品确实比外国差。以上这些产品都是经过鉴定，并且交给工厂生产，收到一定的经济效益。因此分别得到了科技成果奖。鱼探仪获得上海市重大科技成果二等奖，浅地层剖面仪获得一等奖，超声波诊断仪获二等奖。这些都是全室同志努力取得的。我本人在761鱼探仪里，进行了系统设计和方案论证，其他同志也做这方面工作。在QPY浅地层剖面仪中，我不是课题组长，主要是在最后阶段发现有一些技术上的问题，帮助解决了三、四个技术上的问题。不要误解这些工作是少数人做的，我只是做了一部分工作，主要靠大家做。

除此以外，还搞了其他方面课题，如节能。节约能源是我国重要的攻关课题。它的重要性是无需多说的。一般内燃机总有一部分油被浪费掉，不可能烧得干干净净都变成机械能。我们在油里用超声波掺了水使得浪费掉的能量节约下来。如何做呢？把油打成非常小的颗粒，其直径为1微米（1米的1百万分之一），油滴中包了一滴水，水的外面包了一层油，因为掺了水（水作为其核心），当这种混合东西进入气缸里时正像一滴水进入油锅里油就炸了那样，小颗粒在气缸里也炸了，产生了二次“雾化”。通常一次雾化靠气化剂，正因为雾化不好，就不能充分燃烧，有些油就从排气管排出来。假如在汽缸里实行了二次雾化后，燃烧就更加充分。我对燃烧机理不大懂，讲得不一定正确。如果采用了二次雾化，可节省6 ~ S疼的油。它一般用在船上，还有烧瓷砖的厂里，轴承厂热处理的炉子也可以应用。我们还搞了一些超声波“乳化”设备（将油和水并在一块叫乳化），已有二家工厂生产，一家在苏北，一家在开封。这项工作是已经取得成果，进行了鉴定的。

还有几项工作，我们已经做好了，但是还没有来得及鉴定，如用于湖泊沼泽地区勘探石油的。有的正在搞，还没有完全结束的，如定位声呐，可以测量海里某个目标的距离和方位，也可以用来调查海洋资源。还有测速声呐，可以来测量船舶对海底的速度和含沙水在管道里的流速的，等等。这里就不一项项详细讲了。

有一些我们正在搞的，不能讲有绝对把握。如产品质量的判别。因为科研要有点探索，这个探索应该带有不大的风险或者从所带风险中能够吸取教训，使得后人不走这个道路。

最近我们还承担些军事部门交给的试验项目。

从以上例子说明水声学用处很大，涉及到国民经济的很多部门，说明了水声学这门学科覆盖范围不单单是军事、捕鱼、港口建设等方面，还有在节能、勘探石油、判断产品质量甚至航海事业上的测速、定位上也用得到水声学。

记者：关于你们的工作，你前面已经谈得很多了。的确取得了许多重大成果。那么，水声学发展，依赖于其他什么学科和技术呢？

向大威：根据水声事业在国内外发展的历史来看，军民用水声设备要搞得好，一定是在这几个方面都得有发展：1. 水声物理。例如刚才讲过的过去对传播问题了解不够，设备有“下午”效应。物理上其他问题就更广泛。2. 换能器材料。如何将电能变成声能，声能变成电能，其转换效率要提高工作频带要宽。3. 电子技术。因为变为电能以后，后面都是线路了。如果电子技术不行，也上不去。4. 信号处理技术。现在水声大部分信号都掩埋在噪声里，有海洋噪声，有生物噪声，有船舶噪声，也有本舰噪声。如何从掩埋的噪声中提取信号，这是非常重要的。二次大战以后，水声信号检测技术有了相当大的发展。最近，海军高级电子工程学校的郑兆宁同志和我合作编写了一本书：《水声信号被动检测和参数估计理论》，已由科学出版社出版。主要觉得这方面很重要，想做一些工作，使得大家有个参考。需要说明一点，这本书是以郑兆宁同志为主写成的，我没做太多的工作。5. 电子计算机技术。而且水声工程要前进的话，我自己觉得要注意每一个细小环节，从以上五个方面都要挖潜力，才可以搞出好的设备来。

记者：听说你已带了研究生，这是十分可喜的现象，请介绍这方面情况。

向大威：按规定，我可以带博士研究生，但我现在没有带。主要是想看了声学所老先生带了以后，自己再学着带。我现在带的是硕士研究生，目前有二个。一个还有一年就要毕业了。我有这样想法，比较国外学生，我们的学生勤俭、聪明。但由于设备条件关系，我们学生动手能力差，这在高等学校尤其突出。我对研究生论文工作要求做三件事：第一件花时间较短，如一个月，做一个没有太大发明创造，但要花脑筋、要动手，将该工作写一篇文章或做个总结；第二件要有点小的发明创造，重点在于动手，用学到的知识去解决若干个实践问题，花半年时间去做；第三件要花一年时间，是高水平的，理论工作也可以，实验工作也可以，要有一定的独创性，或者国内无人搞，或国外虽然有人搞，但因为保密，不知道如何搞。这样可以填补国内空白，为国内其他人所借鉴。我对研究生要求比较严格，但过分严格了可能是个缺点，目的开头就使学生得到严格的训练机会。在教育方面没有经验，能否带好没有一定把握。就讲到这里吧！

（本刊记者蒋平）