褚宏祥 丁兆君

(1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系，合肥 230026；2.淄博師范高等?？茖W(xué)?？蒲刑帲筒?255100)

1949年，隨著中華人民共和國的建立和國民黨當(dāng)局退踞臺灣，兩岸形成了政治、軍事對峙的局面。與廈門一水之隔的金門被國民黨軍隊占據(jù)，使之從一個內(nèi)海邊陲島嶼變?yōu)檫吔绲貛?。為了在隔空劃海的情況下開展對臺“攻心戰(zhàn)”，解放軍在福建沿海一帶建立了一系列具有海上遠程傳播功能的宣傳設(shè)施，如遠程高音喇叭站、無線電臺和施放傳單畫冊的高空氣球站等。通過各種方式，向臺灣方面宣傳大陸的方針政策，以爭取早日實現(xiàn)兩岸的統(tǒng)一。1960年代初，基于對臺宣傳工作的新形勢，中央決定在福建前線原有廣播站的基礎(chǔ)上，繼續(xù)新建和擴建多座廣播站，該項任務(wù)被稱為“700工程”。

作為中國當(dāng)代聲學(xué)史和國防史上的一個重要事件，“700工程”的實施及影響具有重要的歷史意義。目前學(xué)界對此尚乏專門研究，本文根據(jù)有關(guān)歷史文獻和檔案，并結(jié)合主要參研人員的回憶與訪談，予以考察與分析。

1 “700工程”的背景

1953年3月6日，廈門前線駐軍在角嶼島豎起第一個對金門廣播喇叭，10日開始對大金門官澳、西園一帶的國民黨駐軍廣播。半年后，國民黨金門守軍在馬山設(shè)立有線播音站，進行“反攻心戰(zhàn)”。此后，廈門駐軍又相繼組建了白石炮臺、香山、石胄頭有線廣播組，對小金門、大擔(dān)、二擔(dān)等島嶼的國民黨軍官兵進行廣播宣傳[1]。為了擴大宣傳效果，廣播站配發(fā)了解放戰(zhàn)爭時期所繳獲的美國海軍在港口使用的“九頭鳥”音箱[2]。該音箱是由9只25W喇叭式電動揚聲器組成的3×3方陣，距離10m處的聲壓級為115dB[3]。1958年8月，為配合福建前線部隊炮擊金門，中共福州軍區(qū)委員會和福建省委決定由福州軍區(qū)政治部負責(zé)在廈門籌建中國人民解放軍福建前線廣播電臺對國民黨軍進行“廣播戰(zhàn)”，24 日18時正式對金門進行無線廣播。同年10月，各有線廣播組進行合并重組，在對高山設(shè)立廣播總站，并于大嶝島、小嶝島、青嶼島建立了3個廣播分站，對金門諸島開展有線廣播宣傳和陣前喊話。

1961年春節(jié)期間，解放軍總政治部主任羅榮桓與國防工委主任賀龍等一起視察了福建前線[4]。針對對臺宣傳工作，他們指示：應(yīng)立即改變廣播功率小和宣傳力量弱的狀況，要在對敵宣傳的各個方面變守為攻，壓倒敵人[5]。隨后，中共福州軍區(qū)委員會和福建省委聯(lián)合向中央呈送了《關(guān)于加強福建地區(qū)廣播技術(shù)設(shè)備問題的報告》。同年5月，福建省廣播事業(yè)局根據(jù)中共中央、國務(wù)院對報告的批復(fù)意見，決定在福州、廈門等6個市、縣新建和擴建6座廣播實驗臺。該項任務(wù)被定名為“700工程”，建設(shè)內(nèi)容包括無線電廣播和有線廣播兩部分，并被列為國家重點建設(shè)項目[6]。當(dāng)時解放軍福建前線廣播電臺每晝夜以2套節(jié)目用普通話、閩南話同時播出，覆蓋面可達整個臺灣地區(qū)及其附近海域，由于無線廣播經(jīng)常遭到同頻率電波的干擾，因此有線廣播就成為重要的宣傳手段，有線廣播站的建設(shè)便成為“700工程”的核心。

開展有線廣播初期，工作人員多是采用先把音箱放置在前沿陣地并加以偽裝，再到廣播堡里通過擴音器放錄音機或者直接喊話的方式[2]。盡量延長有線廣播的線路和增強揚聲器的輸出功率是提高宣傳效率的兩種基本途徑。但在雙方敵對的前沿區(qū)域，延長有線廣播的線路會受到安全因素的限制，因而增強揚聲器的輸出功率是提高有線廣播宣傳效率的主要方式。一般條件下，欲使揚聲器的聲音傳播3—4km的距離，要求喇叭總輸出聲功率不小于60W(1000Hz/h)。要達到這樣的效果，不僅需要將單個25W揚聲器的效率提高30%，同時還要將10個這樣的揚聲器組合在一起使用。1950年代初期，天津大學(xué)陳通和南京大學(xué)吳文虬等人就曾先后為福建海防前線遠程大功率揚聲器和廣播用揚聲器號筒進行過設(shè)計和模型試制，南京大學(xué)聲學(xué)教研室也為福建前線設(shè)計過號筒[7]。1961年，哈爾濱廣播器材廠接受“700工程”中廣播放大器的設(shè)備研制工作，1963年3月研制出兩部7.5kW有線廣播放大器[8]。使用這些設(shè)備后，福建前線對金門諸島有線廣播的有效距離可以擴大到六七千米。為進一步實現(xiàn)對大金門西半島及馬祖島嶼遠程(12—15km)廣播的有效覆蓋，需要進一步定位聲音傳播區(qū)域和擴大有線廣播的覆蓋范圍，而當(dāng)時國內(nèi)尚未在海峽區(qū)域內(nèi)開展過聲傳播指向性和語言清晰度的研究，在國際上也尚無能滿足這種要求的廣播設(shè)備。因此，科學(xué)設(shè)計新建有線廣播站及制造高效率的遠程播音設(shè)備成為當(dāng)時亟待解決的問題。

2 新建有線廣播站設(shè)計方案的制定

有線廣播系統(tǒng)是由節(jié)目源設(shè)備、信號放大和處理設(shè)備、傳輸線路和揚聲器等多部分組成的電聲系統(tǒng)，是有線廣播站的核心組成部分。為了在新建廣播站中合理布設(shè)有線廣播系統(tǒng)，1963年國防科委協(xié)調(diào)有關(guān)部門研究人員對建站方案進行了設(shè)計研討。

為了謀求對金門諸島廣播效率的根本提高，解放軍總政治部于1964年委托中國科學(xué)院電子學(xué)研究所副所長兼聲學(xué)研究室主任馬大猷負責(zé)新建廣播站中有線廣播系統(tǒng)的研究與設(shè)計。馬大猷協(xié)調(diào)有關(guān)單位組成聯(lián)合工作組，經(jīng)過多次實地測試，提出了有線廣播站建設(shè)總體設(shè)計方案。

2.1 新建有線廣播站初步設(shè)計方案的提出

1963年10月28—30日，國防科委組織中科院電子所、機械工業(yè)部上海電纜研究所和中國電影科學(xué)技術(shù)研究所召開會議，研討福建前線新建廣播站的初步設(shè)計方案[9]。研究人員綜合考量器材供應(yīng)、廣播稿件傳送和工程施工安全可靠性等因素，參考蘇聯(lián)聲學(xué)專家有關(guān)聲音傳播數(shù)據(jù)處理方法[10]，從言語信號削峰處理、單元喇叭輻射特性、海上大氣對聲音傳播的影響、電纜低頻大功率傳輸性能等方面，對有線廣播系統(tǒng)各部分的設(shè)計進行了理論分析。結(jié)合戰(zhàn)術(shù)使用、確保機器及人員安全，并考慮斗爭的長期性等方面要求，會議提出在小嶝島、大嶝島分別放置廣播設(shè)備，將播音室設(shè)在南安縣溪東地區(qū)，喇叭及擴音系統(tǒng)用海底電纜連接的設(shè)計方案。圖1為有線廣播站的初步設(shè)計圖紙，據(jù)此設(shè)計進行理論計算，若利用哈爾濱廣播器材廠研制的兩部7.5kW擴音機，可以使10km處接收點的訊號聲壓級保持在44dB的可聽狀態(tài)。

圖1 有線廣播站初步設(shè)計方框圖

該建站方案通過對胡里山廣播站中已有的儀器設(shè)備參數(shù)進行理論分析計算提出，未進行實地數(shù)據(jù)測量和試驗，是建站開工前期階段的預(yù)設(shè)計方案。由于前線廣播站錄音室、播音室、機房、喇叭堡等具體設(shè)計要求和施工要求尚未形成細化指標(biāo)，因此該初步設(shè)計方案未進入實施階段，但其設(shè)計思路為隨后的建站總體設(shè)計提供了參考。

2.2 有線廣播站建站總體設(shè)計方案的確定

根據(jù)當(dāng)時宣傳形勢的需要，福州軍區(qū)政治部對新建有線廣播站的最初指標(biāo)要求是播音有效傳播距離為10km，最好達到15km。由于聲波向外傳播時會產(chǎn)生單位面積上聲能(聲強)的球面衰減，同時也受到由于大氣運動、溫度變化等造成的聲線變化，以及由于聲波引起空氣質(zhì)點運動造成能量損失而導(dǎo)致的超額衰減。這些衰減累加起來，會使聲音(1000Hz)每傳播1km就要衰減5dB以上[11]。聲音的能量向各個方向擴散，傳播的越遠就相當(dāng)于氣球吹得越大，同時氣球的皮也會越薄。當(dāng)時廣播站雖已使用了總功率為15kW的有線廣播系統(tǒng)，并采用將多個揚聲器集中組成“喇叭堡”的方法來增加聲強，但仍存在有效傳播距離短、效率低等問題。

1964年6月8—28日，馬大猷組織項目組研究人員赴福建前線開展實地調(diào)研和揚聲器組合試驗。后因馬大猷赴匈牙利參加第三屆聲學(xué)會議，試驗工作交由其電聲學(xué)專業(yè)副博士研究生張家騄負責(zé)[12]。

研究人員在胡里山廣播站以及青嶼和雞嶼等地進行了海上大氣衰減測量及語言信號處理的主觀評價。試驗測量的語言信號殘余衰減數(shù)據(jù)繪制的曲線表明，在1000Hz附近衰減量最大，這與理論估計的衰減量有明顯不同。關(guān)于這個現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，當(dāng)時沒有可資借鑒的理論進行解釋，需要進一步通過試驗去分析。

1964年7月1日，中國科學(xué)院在電子學(xué)研究所水聲、電聲、超聲三個聲學(xué)專業(yè)研究室的基礎(chǔ)上成立聲學(xué)研究所，汪德昭和馬大猷分別任正、副所長。同年9月18—20日，馬大猷再次組織研究人員在距廈門胡里山廣播站4—9km的海面上收聽了對敵廣播，在大、小嶝島現(xiàn)場觀察敵方廣播點與揚聲器的播陣組合情況，還在廈門召集了部隊和胡里山廣播站有關(guān)人員參加的座談會，對于舊有廣播站與建立新站的技術(shù)問題進行了討論[13]。22日，馬大猷根據(jù)試驗考察情況，經(jīng)與有關(guān)單位共同討論后，提出了新建廣播站的近期和遠期總體設(shè)計意見[14]。此后福州軍區(qū)政治部同意該設(shè)計意見，決定建站方案分近期、遠期兩步走[15]。

近期目標(biāo)(1964—1965)：為新建廣播站提供技術(shù)設(shè)計，包括建站設(shè)計要求、揚聲器組陣、喇叭筒定型、成裝后的新建系統(tǒng)播音質(zhì)量評價，目的是使大金門島東半部大武山以北地區(qū)基本能夠聽得清楚，西半部湖南鄉(xiāng)北側(cè)前沿地區(qū)在天氣條件良好的情況下也能夠聽到；遠期目標(biāo)(1965—1967)：研究遠距離大氣傳聲的規(guī)律、探討語言清晰度受遠距離傳播的影響情況和控制技術(shù)、研制大功率(2000W左右)揚聲系統(tǒng)等，使大金門西半島及馬祖島嶼等遠程(12—15km)地區(qū)能清晰地聽到廣播。由于當(dāng)時有關(guān)大氣中聲音傳播的試驗研究在國內(nèi)還是空白，因此在遠期規(guī)劃中擬建立一個大氣聲學(xué)試驗站。計劃依托該試驗站進行常規(guī)的聲波傳播(頻段在250—2500Hz)測量，每年選擇在不同氣象條件下進行1—2次大規(guī)模試驗，探討聲音在大氣中傳播和衰減的機理，提出提高遠距離大功率語言擴聲系統(tǒng)的清晰度方法和技術(shù)控制手段。

總體設(shè)計方案是對現(xiàn)場試驗和考察結(jié)果進行分析后提出的，與僅通過理論計算而提出的初期方案有諸多不同之處。該方案從廣播站的選址、揚聲器的布陣設(shè)計、建立大氣聲學(xué)試驗站及研制大功率揚聲器等方面提出了明晰的近、遠期目標(biāo)，遵循了科學(xué)研究程序，同時也符合當(dāng)時海防前線的客觀實際。該方案經(jīng)國防科委批準(zhǔn)后，于1964年10月6日以任務(wù)書——《擴建遠程有線播音廣播站》的形式下達福州軍區(qū)政治部聯(lián)絡(luò)部，后者又以科研課題的形式委托給聲學(xué)所[16]。

3 揚聲器組合特性及遠距離聲傳播試驗的開展

1964年5月，電子所組織有關(guān)單位和人員測量了前線廣播用180W揚聲器的設(shè)備特性；6月份又在廈門對揚聲器進行了組合試驗，完成了建站方案中提出的關(guān)于揚聲器組陣特性計算與試驗的近期任務(wù)，同時也進行了小規(guī)模的海上大氣衰減測量及語言信號處理的主觀評價試驗。按照建站方案的遠期工作計劃，為了進一步研究喇叭式揚聲器在不同組合方式下的輸出及指向特性，比較聲音傳播衰減規(guī)律[17]，1964年12月21日至1965年1月10日期間，聲學(xué)所、福州軍區(qū)6596部隊聯(lián)絡(luò)處、胡里山廣播站共同組成試驗組，在廈門進行了揚聲器組合特性及遠距離聲傳播試驗[18]。聲學(xué)所張家騄、楊訓(xùn)仁、李健山、呂士楠、田時秀、張擴基、康錫泉、魏文、楊九昇等人都參加了這項工作[10]。由于馬大猷需要參加“四清”運動，試驗工作后來由張家騄主持[19]。圖2是參加試驗工作人員的合影。

圖2 揚聲器組合特性及遠距離聲傳播試驗測試人員合影(第二排左6為張家騄，左側(cè)為“3×3”號筒揚聲器組陣)

聲音在大氣中傳播，受到聲源、傳播介質(zhì)及接收距離等各種因素的影響。研究人員將胡里山廣播站多個180W喇叭式揚聲器(“700工程”擴建時使用)作為聲源，以5種組合方式(1×1、1×3、1×5、2×5、3×3)和4種布置方式(有障板、無障板、喇叭置于地面上開口向上或與地面垂直)進行相互組合，采用半無限空間的測試方法，對其輸出特性及指向特性進行測試。通過對多種不同組合方式的測試，取得了約4000個數(shù)據(jù)。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)增加揚聲器單元的數(shù)量，可以加大出口聲壓；但隨著單元數(shù)目的增加，揚聲器發(fā)出聲波的疊加會導(dǎo)致聲音傳播指向性變差；相較而言，4×6組陣是播音效果最佳的組合方式。遠距離聲傳播試驗是將聲源設(shè)在胡里山廣播站，信號接收點的布置采取動點與定點相結(jié)合的方式，測量時所用信號為純音和窄帶的白噪音(具有相同能量密度的隨機噪聲)，利用直接測量接收點聲壓、自動記錄接收點聲壓、錄音機錄取接收點的信號、等響法測量等4種方法，對聲在大氣中傳播衰減的情況進行測量。試驗使用了Dawe聲級計、電容傳聲器、傳聲器放大器、聲譜儀等當(dāng)時較為先進的聲學(xué)儀器。在對遠距離播音的質(zhì)量進行測試時，播送內(nèi)容采用的是預(yù)先錄制的中國科學(xué)院清晰試驗音節(jié)表(K×S)和對敵廣播的連續(xù)言語，聽音人在遠距離邊聽邊做記錄，根據(jù)其聽到的音節(jié)清晰度進行主觀評價。

在對國民黨軍大金門馬山廣播站的探察中，福州軍區(qū)聯(lián)絡(luò)部聯(lián)絡(luò)員周炳炎與張家騄到達與馬山廣播站僅約3km的角嶼島觀察對方廣播站的喇叭堡，并進行了錄音。他們觀察到其揚聲器排列方式均為橫排的兩組1×6喇叭組陣，喇叭開口直徑與一個汽油桶直徑相仿，基于試驗數(shù)據(jù)并對國民黨軍大金門馬山廣播站的廣播錄音進行分析，初步推斷對方廣播系統(tǒng)的聲功率約為1000W。

因氣象條件的變化以及不同尺度的隨機湍流會對聲傳播產(chǎn)生強烈的影響，試驗中還專門進行了氣象測量。研究人員用探空氣球測量了距地面不同高度(0m、50m、100m、200m、400m)的溫度、風(fēng)向、風(fēng)速和濕度，也嘗試將儀器固定在一定高度并自動將觀測結(jié)果傳遞或記錄下來，以便與聲學(xué)測量結(jié)果相對照，但因試驗過程中儀器失靈，未能完成風(fēng)速梯度的測量。

該試驗創(chuàng)造性地采用了半無限空間的測試方法，并取得了大量的一手測量數(shù)據(jù)，修正了之前的理論計算結(jié)果。試驗中的幾種揚聲器組合方法，在不同氣象條件下各有短長。試驗組對各種方法的適用性也做了一些理論分析，優(yōu)化了揚聲器組陣設(shè)計方案。由于受前線環(huán)境限制，開展一定規(guī)模的實地測量還存在困難。遠距離聲傳播規(guī)律試驗共取得了約11000個數(shù)據(jù)、300組(每組5套)聲級曲線以及約300m長的錄音材料。通過對這些數(shù)據(jù)的歸整與分析，從中可以發(fā)現(xiàn)聲波在大氣中傳播的初步規(guī)律，為研究如何提高遠距離語言擴音系統(tǒng)清晰度的方法提供了依據(jù)，也為進一步開展在畸變和干擾條件下的語言清晰度和聽覺特性試驗研究提供了參考。

由于對中短程聲傳播有決定意義的100m以下近地層氣象變化對聲傳播有較大的影響，試驗組與廈門海洋水文氣象臺商談，擬聯(lián)合規(guī)劃建立大氣聲學(xué)試驗站來進行聲學(xué)和氣象觀測。后由于“文革”爆發(fā)，試驗站未能正式建立，只留存了部分聲學(xué)測量儀器設(shè)備。

福建前線根據(jù)這次試驗提出的揚聲器組合優(yōu)化設(shè)計方案，進行了新建有線廣播站的施工，1966年初完工，3月7日開始試播。4月，前線政治部聯(lián)絡(luò)部部長吳繼堯致函馬大猷，信中提到自試播以來，通過金門地下黨和投誠的國民黨官兵反饋得知，“敵人反映較強，據(jù)說對其甚有危害”，“在大金門西部下堡村(距離播音點約12km)可以聽到”[20]。由此說明，課題組設(shè)計方案的初步實施達到了預(yù)期的效果。

4 大功率揚聲器的研制

雖然新擴建廣播站滿足了近期任務(wù)的要求，但僅依靠小功率揚聲器組合不能根本解決遠程擴聲問題。為切實保證對大金門西部與馬祖等島嶼早日實現(xiàn)遠程廣播任務(wù)，1965年3月，“700工程”組啟動了大功率揚聲器的研制工作[21]。工作組采取了雙管齊下、同時上馬的辦法，由沈和李健山負責(zé)電動揚聲器的研制，張家騄和張擴基負責(zé)氣動揚聲器(也稱“調(diào)制氣流揚聲器”)的研制。

4.1 大功率電動揚聲器的研制

早在1964年4月，全國無線電元件專業(yè)會議便提出了“試制大功率遠距離軍用揚聲器”的計劃，后被第四機械工業(yè)部列入國防現(xiàn)代化服務(wù)的電聲器件規(guī)劃，也被列入國家科委無線電專業(yè)組電聲學(xué)及壓電石英分組的國家重點項目(編號：專28-007-39-1)。天津電聲器材廠、上海無線電十一廠和上海無線電研究所都開展了初步的試制工作[22]。聲學(xué)所“700工程”工作組先后與中國電影科學(xué)技術(shù)研究所、天津電聲器材廠、上海無線電十一廠簽訂了合作協(xié)議，試制播音和錄音調(diào)音控制臺、研制大功率電動揚聲器和試制2000W氣流揚聲器。1965年5月，工作組做出2000W電動揚聲器的初步設(shè)計。6月底，上海無線電十一廠解決了制作電動揚聲器元件的關(guān)鍵材料，并安排了金加工。1966年7月，張家騄被強制勞動，馬大猷作為“反動學(xué)術(shù)權(quán)威”也被關(guān)進了“牛棚”?！案锩笈小边\動的開展，使大功率電動揚聲器的研制工作難以正常進行。當(dāng)時群眾中流傳有“700號，一人一桿號，各吹各的調(diào)”的說法。至此，“700工程”雖未停止，但有組織的協(xié)同研究被打亂了，而研究人員仍在堅持進行有關(guān)工作。

1966年下半年，國防科委下達了大功率電動揚聲器的研制任務(wù)，由聲學(xué)所李健山、李子殷、田時秀聯(lián)合上海無線電十一廠陳炳祥、鐘鴻運、費興楠共同負責(zé)該任務(wù)[23]。第一臺樣品于1968年4月在廈門前線進行實地試驗，技術(shù)數(shù)據(jù)見表1。

表1 第一臺大功率電動揚聲器樣品基本性能一覽表

電動揚聲器利用通電金屬線圈(電磁體)與永磁體組件產(chǎn)生作用力，從而驅(qū)動振膜發(fā)聲。大功率電動揚聲器制作需要高強度永磁鐵，而當(dāng)時國內(nèi)尚無此制造技術(shù)，因此試制出的揚聲器采用的是勵磁系統(tǒng)(1)褚宏祥訪談張家騄，2018年 10月 29日。。在總磁通量要求很大時，用較小的體積和重量獲得較高的勵磁密度，從成本和效率上都比永磁體經(jīng)濟高效。在氣候條件較好的情況下對揚聲器進行測試，主觀試聽距離可達7km。但新制揚聲器也存在質(zhì)量較大(500kg)及體積較大的問題。設(shè)計人員計劃通過進一步測試語言清晰度的最近頻段來確定揚聲器的頻率響應(yīng)，從而降低非線性失真，積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，為探索試制大功率直接輻射式揚聲器和高低頻組合(高頻保留，低頻增強)揚聲器提供方案[24]。已研制成功的軟鐵勵磁系統(tǒng)和大尺寸的球形酚醛樹脂膜片樣品隨后被運回聲學(xué)所，但紅衛(wèi)兵運動及工宣隊的進駐嚴(yán)重擾亂了當(dāng)時的研究秩序，聲學(xué)所與上海無線電十一廠聯(lián)合研制大功率電動揚聲器的協(xié)作研究工作也被迫終止，大功率電動揚聲器的進一步研制和應(yīng)用方面的工作未能繼續(xù)深入下去。

4.2 氣動揚聲器的研制

氣動揚聲器的工作原理與人的發(fā)音機理類似。它利用壓縮空氣作能源，采用一個受外加聲頻信號控制的振動系統(tǒng)來調(diào)制氣流并通過喇叭輻射聲波，可以調(diào)節(jié)聲輸出頻譜，產(chǎn)生較大的聲功率。氣動式揚聲器的研制工作是與天津電聲廠合作進行的。工作組當(dāng)時沒有查到氣動式揚聲器的有關(guān)資料，對于其能否用于語音廣播沒有把握。研究人員在天津電聲廠對一個進口的小型氣動揚聲器樣品進行了分析，重新改造設(shè)計了一種動定圓環(huán)式結(jié)構(gòu)，用電信號驅(qū)動可以產(chǎn)生近百聲瓦的揚聲器。參照這臺揚聲器，張家騄、張擴基等人利用上海無線電十一廠制造的軟鐵勵磁路系統(tǒng)和大尺寸的球形酚醛樹脂膜片，于1966年底研制出了聲功率為1000W(約為人正常講話時所發(fā)出功率的2.5萬倍)的氣動揚聲器。人能聽到的聲音頻率范圍大致為20—20000Hz，其中1000—3000Hz的頻段是人耳感受最敏感聲音頻率范圍。有國外學(xué)者于1965年介紹了一個2000W氣流揚聲器的實驗?zāi)Ｐ?，但其發(fā)聲頻帶太窄，僅能在20—350Hz范圍內(nèi)調(diào)制。1967年，國外又報導(dǎo)了另一種采用感應(yīng)式原理寬頻帶氣流揚聲器，其輸出聲功率可達10000W，但僅能應(yīng)用于噪聲環(huán)境試驗和火箭導(dǎo)彈的儀器、結(jié)構(gòu)可靠性的噪聲環(huán)境例行試驗中[25]。張家騄等人研制的氣動揚聲器組陣經(jīng)多次室外遠距離廣播實驗，證明了在無風(fēng)、晴朗天氣時，在12公里范圍內(nèi)可以達到能聽懂廣播內(nèi)容的效果。該揚聲器對于邊防沿線對敵廣播、對近海漁船發(fā)布霧和大風(fēng)的警報以及在林場和礦區(qū)進行生產(chǎn)指揮等具有一定的實用價值。這也是當(dāng)時世界上可用于音頻廣播的聲功率最大的氣動揚聲器。

1970年代初，張家騄等人又研制出輸出聲功率為2000W和10000W(在混響室內(nèi)可以產(chǎn)生近160dB的聲場)的氣流揚聲器。其聲輻射最大功率區(qū)在10—1250Hz頻段范圍內(nèi)，能用于播放音樂、語言訊號。其典型結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 2kw/10kw氣流揚聲器結(jié)構(gòu)圖

該揚聲器采用的是圓柱形動定環(huán)調(diào)制結(jié)構(gòu)，與美國Ling 公司的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似。聲源由動環(huán)、定環(huán)、音圈、喇叭喉等組成，動環(huán)和定環(huán)上開有用于調(diào)制氣流的排縫結(jié)構(gòu)，縫之間的間距相等，工作時高壓氣體進入氣室，排縫在電信號的控制下發(fā)生面積變化，把斷續(xù)氣流壓入喇叭喉，再由出口排出。調(diào)制面積越大，流量越大，其聲功率也就越大，但這種調(diào)制方式也存在容易被氣流中塵埃等雜質(zhì)卡住或阻斷以及需要較大電功率驅(qū)動等不足[26]。

4.3 氣動揚聲器的理論分析及應(yīng)用

1974年，馬大猷對已研制成功的氣動揚聲器進行了理論分析，寫出論文《調(diào)制氣流聲源的原理》。他從氣體動力學(xué)的基本原理出發(fā)，用類比電路分析了氣動揚聲器的特性，用圖解法給出了求解給定氣室壓力和氣流噴口面積比條件下聲輻射特性的方法，提出了設(shè)計氣動揚聲器氣聲參數(shù)和振動系統(tǒng)的力學(xué)參數(shù)[28]。與此同時，沈?qū)φ{(diào)制氣流聲源的振動系統(tǒng)也進行了研究，推導(dǎo)出氣流揚聲器振動系統(tǒng)設(shè)計原理，解決了如何選擇氣聲參數(shù)和振動系統(tǒng)的力學(xué)參數(shù)以保證獲得所需特性的問題[29]。隨后，張擴基等人對大功率電動調(diào)制氣流聲源的設(shè)計方法和聲學(xué)性能進行了測試[30]，并對廣播用氣動揚聲器聲功率頻率響應(yīng)和語言清晰度主觀評價進行了實驗研究[31]。孫洪生等人對調(diào)制氣流聲源用于遠距離語音廣播及語言清晰度進行了實驗研究，得到了很多第一手的實驗數(shù)據(jù)[32]。這些理論研究對后期多種大功率氣動聲源的研制和應(yīng)用具有重要意義。

聲學(xué)所研制揚聲器的工作引起了清華大學(xué)席葆樹的興趣。在向聲學(xué)所有關(guān)人員咨詢了氣動揚聲器的制作原理后，他也制作了一臺氣動揚聲器，并將之安裝在新水利館房頂上，作為警報器。1982年3月，總政治部委托席葆樹對福建前線對臺廣播喇叭進行改造?；诼晫W(xué)所之前的設(shè)計方案，他采用圓柱形動環(huán)及射流式調(diào)制結(jié)構(gòu)的方案，實現(xiàn)了將高壓氣流轉(zhuǎn)變?yōu)閺娐暡╗33]。設(shè)計方案確定后，經(jīng)過多次試驗，他于1984年制造出了長4.74m(最大直徑2.95m、最小直徑0.2m)，重1588kg，頻率響應(yīng)范圍可達50—3000Hz，最大發(fā)音功率20000W的揚聲器。這臺揚聲器克服了聲學(xué)所發(fā)聲裝置的部分缺點，但仍存在調(diào)制部件在高氣壓、大電流工作條件下易損壞等問題[26]。該揚聲器被安裝在福州市連江縣黃歧廣播站，經(jīng)過調(diào)試試播，在隔海12km遠處可以清晰地聽到語言和音樂的播音。經(jīng)海峽之聲電臺組織技術(shù)驗收，曾進行過幾十小時的播音，成為了世界上最大的語言廣播喇叭[34]。

5 “700工程”的歷史意義

1979年元旦，中美正式建交，時任國防部部長徐向前發(fā)表聲明，宣布停止對金門等島嶼的炮擊。相應(yīng)地，有線廣播站的名稱中也去掉了“對敵”二字，改成了“廈門對金門廣播站”。隨著兩岸關(guān)系的緩和，1991年4月24日，福建前線廣播站停止了長達38年的對臺廣播喊話。隨后，臺方的馬山播音站也逐步停止了對大陸的廣播喊話[35]。至此，福建前線有線廣播系統(tǒng)也完成了歷史使命，相關(guān)設(shè)備成為頗具特色的軍事教育基地。

作為中國當(dāng)代國防史和聲學(xué)發(fā)展史上的一個重要事件，“700工程”具有重要的政治意義和科學(xué)技術(shù)史價值：

大功率有線廣播系統(tǒng)的使用為“攻心戰(zhàn)”提供了有力支持，為維護國家統(tǒng)一發(fā)揮了重要作用。中華人民共和國成立后，廈門作為海防前線，駐地人民解放軍重視輿論宣傳及攻心戰(zhàn)術(shù)的應(yīng)用?！芭趽艚痖T”事件發(fā)生后的較長時期內(nèi)，“廣播戰(zhàn)”與“炮戰(zhàn)”相得益彰。廣播內(nèi)容被稱為“政治炮彈”，廣播員被稱為“第二炮兵”，甚至被稱為炮戰(zhàn)的一支“方面軍”[36]。由于廈門海防前線長期穩(wěn)定對峙且陣地間隔不遠，尤其是在無線廣播受干擾的情況下，駐地廣播站通過使用大功率有線廣播系統(tǒng)，能夠把大陸的方針政策、建設(shè)成就和同胞親情傳播到對岸，對打擊對方軍心、士氣發(fā)揮了重要作用。同時雙方隔空開展的有線廣播“攻心戰(zhàn)”也是一種特殊交流方式，在特定歷史條件下成為維護國家統(tǒng)一的特殊對話渠道。

大功率有線廣播系統(tǒng)的研制促進了相關(guān)聲學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展，加速了專業(yè)人才培養(yǎng)的進程。中華人民共和國建立初期，主要采取“以任務(wù)帶學(xué)科”的政策來組織科研工作?！?00工程”是應(yīng)政治宣傳戰(zhàn)之需而上馬的國防任務(wù)。科研人員提出了有線廣播站建站總體設(shè)計方案，并在此基礎(chǔ)上協(xié)同相關(guān)部門開展了揚聲器組合特性及遠距離聲傳播試驗，完成了大功率電動和氣動揚聲器的研制，成功解決了有線廣播的遠程傳播這一特殊聲學(xué)應(yīng)用問題。在完成這一任務(wù)的同時，也對一些聲學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了一定的推動作用。1960年代初，我國聲學(xué)研究力量相當(dāng)薄弱，一些分支學(xué)科幾乎處于空白狀態(tài)，馬大猷依托新成立的聲學(xué)研究所組織科研力量，完成了福建前線大功率遠程有線廣播系統(tǒng)的設(shè)計和大功率揚聲器的研制。研究人員基于試驗中獲得的大量數(shù)據(jù)，做了理論分析，解決了大功率揚聲器的關(guān)鍵技術(shù)問題，研制成功可用于音頻廣播的當(dāng)時世界上最大的氣動揚聲器，后經(jīng)技術(shù)改進，制造出了世界上最大的語言廣播喇叭。以“700工程”為契機，研究人員在解決技術(shù)問題的過程中發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象和規(guī)律，研究內(nèi)容涉及電聲學(xué)、語言聲學(xué)、大氣聲學(xué)、物理聲學(xué)等多個聲學(xué)分支學(xué)科的基本科學(xué)問題，有力地促進了這些新建分支學(xué)科的早期發(fā)展，推動了相關(guān)研究工作取得新的進展，有關(guān)大功率聲源遠距離語音廣播和語言清晰度等的相關(guān)研究即是該任務(wù)的延續(xù)。為了完成“700工程”有關(guān)的“語言傳遞”方面的研究項目，聲學(xué)所第九研究室依托在“大躍進”期間成立的語言聲學(xué)組(代號920)與電聲學(xué)組(代號930)，聯(lián)合研制了多個測試設(shè)備，并于1965年建成了一個測聽實驗室。該實驗室隔聲性能良好，混響狀況適當(dāng)，能滿足語言清晰度測試和生理聲學(xué)實驗需要，后期被專門用于聽力測試和心理物理試驗[37]。由于“700工程”為國防任務(wù)，相關(guān)研究工作在“文革”期間雖受較大干擾但未完全停止，部分科研人員仍按照任務(wù)要求開展研究。其間培養(yǎng)和鍛煉了一批年輕的專業(yè)人才，參與完成任務(wù)的張家騄、楊訓(xùn)仁、沈、李健山、張擴基等后來在語言聲學(xué)、大氣聲學(xué)、電聲學(xué)等方面都做出了卓有成效的工作。另外，“以任務(wù)帶學(xué)科”導(dǎo)致科研力量長期跟著任務(wù)走，在技術(shù)應(yīng)用研究過程中不可避免地出現(xiàn)忽視基礎(chǔ)理論研究的狀況。因而在“700工程”任務(wù)實施過程中獲得的相關(guān)研究成果多呈現(xiàn)出實用性的特征，當(dāng)時也在一定程度上制約了中國現(xiàn)代聲學(xué)整體學(xué)科的深入發(fā)展。

大功率有線廣播系統(tǒng)的研制工作深化了各相關(guān)單位的協(xié)同合作，進一步推動了技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展。隨著現(xiàn)代聲學(xué)與無線電、電子信息科學(xué)技術(shù)的不斷融合以及研究手段的不斷進步，當(dāng)時聲學(xué)各分支學(xué)科與鄰接學(xué)科相互交叉、滲透和融合形成了新興學(xué)科的生長點。研究機構(gòu)及工業(yè)部門之間的協(xié)同研究催生出許多新技術(shù)、新產(chǎn)品和新理論，使現(xiàn)代聲學(xué)內(nèi)涵不斷深化、外延不斷擴大。聲學(xué)所“700工程”工作組與電聲器材制造工廠的協(xié)同攻關(guān)，強化了跨部門與跨學(xué)科的合作與交流，推動了聲學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科和電聲技術(shù)的進一步融合，促進了相關(guān)技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。1960年代，聲學(xué)所研究人員基于“700工程”中取得的電聲學(xué)研究成果，在電容傳聲器制造方面進行了技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。研究人員采用脫胎鍍膜法研制的電容傳聲器由北京797廠批量生產(chǎn)后，其穩(wěn)定性和溫度系數(shù)方面均可滿足當(dāng)時國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，后經(jīng)技術(shù)改進發(fā)展成駐極體傳聲器。該產(chǎn)品投放市場后，由于質(zhì)量好、成本低，在國際市場上具有一定的競爭力，為當(dāng)時中國電聲工業(yè)水平的提高做出了貢獻。1970年代后期，大功率氣動揚聲器研制成果獲得國防科工委科技成果三等獎，“福建前線大功率遠程有線廣播系統(tǒng)的研究與設(shè)計”也獲得了中國科學(xué)院重大科技成果獎。在“700工程”大功率揚聲器研究工作基礎(chǔ)上開發(fā)的低頻氣動聲源，后來被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中鍋爐除灰等方面。相關(guān)技術(shù)還被用于設(shè)計城市救災(zāi)、消霧、驅(qū)散機場飛鳥等大功率氣流揚聲器產(chǎn)品，服務(wù)于社會生活的各個領(lǐng)域。

致 謝本文在文獻資料調(diào)研中得到了中國科學(xué)院聲學(xué)研究所的支持，“700工程”的主要研究人員張家騄先生接受了訪談并提供了珍貴資料，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)胡化凱教授對論文初稿提出了寶貴的修改意見，在此謹(jǐn)致謝忱!