正在集会大厅，人们欲望语音流畅、明晰可闻；正在音乐厅，人们欲望余音绕梁、三日不绝；到了剧院映院，人们欲望声效逼实、设身处地……
差异的建筑场所须要差异的音量设想，相应的就须要取之婚配的吸声设想。而提到吸声构造，就绕不开中国现代声学的重要独创者和奠基人——中国科学院院士、中国科学院声学钻研所（以下简称声学所）钻研员马大猷。
1966年，马大猷提出微穿孔板吸声构造的构想，厥后将其真践阐明颁发正在《中国科学》期刊上。那一真践厥后正在国际上掀起了一场吸声资料革命，有数钻研者纷繁参预微穿孔板的钻研取使用中。那也成了中国现代声学迈向国际的要害一步。
此刻，正在人民大礼堂等重要建筑中，各处可见微穿孔板构造的身映。
1 火箭发射噪声问题亟待处置惩罚惩罚
11月的沙漠滩，冬风冰冷、沙砾漫天。
正在甘肃酒泉卫星发射核心，年已半百的马大猷带着3位年轻科研人员，拉起被冻硬了的电缆线，小心布设着一台户外传声器，将其安放正在距发射架50米外的处所。
跟着“点火”的一声令下，火箭起飞，轰鸣声不绝于耳。同时，整个发射试验历程的声音都被灌音机录了下来。
1965年，研制我国第一颗人造卫星的筹划获得地方专门委员会核准，称为“651工程”，中国科学院卖力卫星和空中跟踪系统的研制。因为马大猷此前曾参取中国科学院卫星研制“581任务”，所以此次的卫星声环境实验工做由他承当。
发射人造卫星离不开运载火箭，而火箭的噪声又不成防行。发射时，大声强的噪声会组成火箭蒙皮声疲倦，损坏仪器方法。其时，海外已有许多由此激发的事件。马大猷等人此次西止，正是为了阐明钻研火箭发射噪声，并找到改进法子。
正在发射基地工做期间，马大猷理解到，其时兴隆国家的计谋火箭陈列已从空曲达入地下，发射方式由空中发射改为地下竖井发射，由此带来的噪声问题愈加重大。为了长远陈列，须要提早钻研井下噪声的控制办法。
那是一项全新的钻研任务，既没有现成样品可供参考，也没有现场量料可查。海外竖井发射自身便是为了荫蔽，因而里面什么样无从知道。
“发射基地邀请咱们加入不暂后的下一次发射，可马先生急于生长钻研工做，于是正在测得声级作好灌音后，就决议立刻返京。”其时取马大猷同去的声学所钻研员张家騄回首转头回想转头说。
2 大道至简
其时，国内外普遍给取穿孔板加吸声资料停行降噪办理。人们正在板材上平均地开一些厘米级的孔，将玻璃棉、矿渣棉等纤维性和多孔性资料牢固正在板材暗地里，造成普通穿孔板吸声构造。
其真，穿孔板自身是一种共振吸声构造，具有一定的吸声才华，但正在真际使用时往往须要依靠吸声资料加强吸声成效。
由于空气具有黏滞性，当声波颠终穿孔板的孔时，空气孕育发作阻力，泯灭局部声波能质。别的的声波通过大孔进入纤维资料、多孔资料，碰击到其不规矩外表，孕育发作散射做用，孔洞和孔壁也会惹起声波多次反射和合射，正在资料内部停行多次流传和耗散。同时，声波取孔洞壁面及资料内的骨架发作摩擦，将声能转化为热能，那会再次泯灭局部声波能质。两者联结，能够有效降低声波的反射，起到吸声降噪、改进声学环境的做用。
而到了火箭发射的地下竖井中，那种法子彻底止不通。发射随同着高温、烈焰、高压、高湿和腐化性气体，顷刻间就会使那些吸声资料子虚乌有。另外，针对真际使用中的差异需求，详细加几多多吸声资料也没有真践辅导，只能凭经历试错。
从酒泉回京后，马大猷急于生长吸声构造钻研。一有光阳，他就考虑：多孔性资料自身便是宽频带吸声资料，何必节外生枝，再加穿孔板？穿孔板有时只是阐扬护卫面板的做用。是否一反常规，使穿孔板自身处置惩罚惩罚吸声问题？
马大猷（左）停行噪声测质试验。
马大猷认为，那正在真践上彻底可止。假如穿孔板构造的声阻抗和大气中的声阻抗相婚配，不须要另加吸声资料，也能与得较好的吸声成效。同时，为了加宽吸声频带，须尽质降低穿孔板构造的声量质。
钻研证真，穿孔板构造的孔径越大，声阻抗越小，反之声阻抗越大，它的声量质就大抵只和穿孔率有关。因而，通过控制孔径大小和穿孔率，就可以控制其声阻抗和声量质，进而控制穿孔板的吸声成效。
颠终反复的真践推理，马大猷提出，假如把孔径减小到丝米（1丝米就是0.1毫米）级，就可以与得足够的声阻抗，使其成为劣秀的宽频带吸声构造，不须要另加多孔性资料。那便是微穿孔板的观念。
他判断，正在任何板材上打出微孔，都能抵达吸声的宗旨。
“马先生常对咱们说，‘办理问题要抓住问题的原量’‘大道至简’。”曾逃随马大猷历久工做的声学所钻研员摘根华默示，“尽管穿孔板的观念早已有之，但孔径比较大、板材比较厚。看起来他只是将大孔变为了小孔，但真际上，假如没有对声学素量问题的历久钻研和创造性思维，这么是无奈想到的。”
3 “没想过要任何回报，那是中国科学院的传统”
真践设计有了，接下来就须要实验验证。
各人首先正在每片10平方米、约1毫米厚的铝板上，用打磨尖利的钢钉一个一个地钻孔，速度迟缓。厥后，钻研室一位金工师傅想到，可以用修鞋的缝纫机一止一止地扎，那才使速度有了较大提升。
每当作好了差异孔径和穿孔率的微穿孔板，马大猷就会依据差异声音环境，先正在驻波管中测质，而后拿到混响室测质。
摘根华回首转头回想转头：“当年正在混响室作实验时，至少须要3平方米到4平方米的微穿孔板样品。操做信号发作器孕育发作声信号，经放大器放大后形成一个混响场，然后用电容传声器拾与声信号，再由记录仪记录下来，最后通过计较获得样品的吸声质和吸声系数。”
厥后，马大猷索性带着团队成员正在声学所院内挖了一个约4米见方、2.5米深的简易模型井，用水泥将井壁固化，拆上不锈钢微穿孔板。通过测质拆上微穿孔板前后的混响光阳，计较出吸声系数。
孔径0.25毫米、差异孔距的微穿孔板。
就那样，马大猷等人划分测试了铝板、硬纸板、胶木板、不锈钢板等板材正在孔径0.75毫米，板材厚度1毫米、0.5毫米，每平方米穿3万个、8万个孔时的吸声成效。
他们最末发现，当不锈钢板厚1.5毫米、孔径1毫米、穿孔率为1%到2%时吸声成效最佳，能够耐瞬时高温、耐潮湿、耐强气流攻击。而为了抵达那“三耐”，他们还正在微穿孔板前加拆了孔径4毫米至5毫米、穿孔率15%的护卫性大穿孔板。
厥后，马大猷将其真践阐明和实验验证造成总结报告，并对微穿孔板制造历程提出详细倡议，上交给相关部门。微穿孔板吸声构造投入真际使用后，换了非凡板材同样与得乐成。
1975年，马大猷将多年成绩撰写成论文《微穿孔板吸声构造的真践和设想》，颁发正在当年复刊的第一期《中国科学》上。
即便推延了近10年论文才得以正式颁发，微穿孔板真践仍然是当先世界的吸声真践。那一真践确真立，使人们正在使用时没必要停行大质实验和计较，只须要把握3个常质，通过一定的公式，即可计较出其余变质。为了便于工程使用，马大猷还把那些计较公式调动成简易图表，便捷设想工程师查阅，免去反复运算的省事。
“其时咱们没有专利护卫意识，公布了本理和作法后，国内有很多企业和工厂消费微穿孔板。”摘根华说。
“咱们当年对微穿孔板吸声构造停行技术攻关时，根基没想过要任何回报，那是中国科学院的传统。”马大猷曾说，“应付国家计谋需求，咱们不只会全力以赴供给技术收撑，还会无偿供给使用样品。国家计谋需求能够想到咱们，便是对咱们最大的厚爱。”
4 改造人民大礼堂声学设想
提出微穿孔板真践后，马大猷并未就此行步。厥后的几多十年，他都正在不停摸索，将其展开深入。
1983年，马大猷提出一种间接、简略测质微穿孔板声阻抗的办法，比已有办法更为烦琐、精确，便捷人们精确预计微穿孔板吸声构造的工做机能；1988年，他又进一步提出穿孔声阻抗公式，简化微穿孔板构造设想。
正在大声强环境中，穿孔内的量点速度取声速相比，可以抵达相当高的数值，因此会映响微穿孔板的声阻抗和其余特性。1996年，马大猷基于大声强环境下微穿孔板的使用钻研，提出了改制办法。
最初提出微穿孔板构造真践时，为了突破微穿孔板正在真际使用中机器加工条件的限制，马大猷对根柢方程中的超越函数作了近似办理。跟着其使用越来越宽泛，1997年，他进一步展开了微穿孔板吸声构造的精确真践和设想，使其使用潜力进一步提升。
2000年，马大猷依据吸声资料靠声波通过孔隙取其固体骨架摩擦而丧失能质的本理，将微穿孔板吸声体真践进一步展开为微缝吸声体真践，使其结构愈加多样化。
2003年，马大猷进一步探讨了微穿孔板吸声体的吸支带宽极限……
“马先生1975年颁发真践，几多十年来对其不停深刻钻研，曲到80多岁后，他还正在不停展开、深入真践钻研。”马大猷的学生、声学所钻研员李晓东说，“只管当年马先生颁发的是中文论文，但正在2000年后其引用率不停回升。国际声学大会还设立专题探讨微穿孔板真践。”
微穿孔板真践正在我国各种工程理论中获得使用，此中以人民大礼堂最为闻名。
1999年，人民大礼堂打点局拟对人民大礼堂万人大会堂停行维批改造，此中建筑声学设想是整体方案的一个重要构成局部。早正在人民大礼堂建造之初，马大猷就曾卖力其音量设想工做，此次维批改造的声学设想任务，作做落正在了声学所的肩上。
万人大会堂不只容积大，而且濒临椭圆，又是穹顶，使本大会堂混响光阳偏长，回响反映景象重大，语言明晰度偏低。其时，地方指点同志对大会堂的维批改造有明白批示，要求“大会堂改造必须保持其本有建筑风貌”。那就意味着，大会堂容积稳定、形体稳定、内墙取顶“水天一涩”格调稳定。
因消防要求，改造运用的资料也有明白规定，即表层资料必须为金属，内层资料必须一级防火。同时，为担保“水天一涩”，做为吸声构造表层金属穿孔板的穿孔率必须一致。
“那要求咱们选用的资料必须以消防安宁为核心，而音量要比改造前有所改进。那无疑给音量设想工做带来了相当大的难度。”李晓东说。
正在马大猷微穿孔板真践根原上，他的学生、声学所钻研员田静，李晓东等颠终一年多的声场模拟、吸声资料取构造测试、真践计较，正式确定了万人大会堂改建音量设想方案。
厥后，颠终集会、大型文艺演出流动等3年多的查验，人民大礼堂维批改造工程指挥部认为，改造后的万人大会堂音量有很大改进，本有过长混响光阳变短、重大回响反映景象根柢打消，语言明晰度大幅进步。
人民大礼堂万人大会堂。声学所供图
5 解救德国议会大厅
马大猷没有想到，他的微穿孔板真践设想提出17年后，由于协助德国解救了一项重要工程，正在海外激发了微穿孔板钻研取使用的热潮。
这是1992年12月，两德统一后，兴建起一座新的议会大厦。为了丰裕表示开会的通明度，大厦周围全副给取通明玻璃。远远看去，大厦的地方议会厅就像个弘大的圆柱形玻璃罩。
“釹士们，先生们！”举止第一次集会时，议长刚说了一句话，集会厅里的扩音喇叭就没了声响。集会正在全国停行真况转播，人们看到，662位议员愤然离席，回到本议会厅继续开会。
要晓得，那座新的议会大厦耗资2.7亿马克（约折人民币13.5亿元），检修人员也并未发现电源、音响方法、麦克风的任何问题。那震动了德国工程界，一度成为德国的丑闻。
本来，那座用玻璃围起来的圆形大厅，有重大的声聚焦景象。正在议会厅里讲话时，声音被周围密度极大且外表润滑的玻璃墙壁不停反弹回来离去，又会合到大厅地方——设置讲台、发话器、喇叭的处所，使计较机控制的扩声系统主动锁闭。
厥后，相关部门找到了德国弗劳恩霍夫建筑物理钻研所。其时，恰遇查雪琴等几多位中国学者正在该钻研所会见交流。查雪琴想到马大猷对于微穿孔板吸声构造的论文，随行将该真践付诸理论，正在铝板上钻孔作实验，最末发现，测质获得的数据取马大猷公式给出的真践计较吻折。
查雪琴等颠终几多个星期的钻研和测质工做，正在原地一家小厂撑持下，拿出了样品——正在每平方米5毫米厚的有机玻璃上，打出3万个孔径为0.8毫米的微孔，造成通明的微穿孔板。他们最末处置惩罚惩罚了议会大厅的声学难题，正在德国工程界被传为韵事，德国《图片报》等媒体对此停行了专题报导。
厥后，为赞毁马大猷正在建设微穿孔板吸声构造设想真践方面得到的功效，德国弗劳恩霍夫协会授予马大猷金量奖章，并由弗劳恩霍夫建筑物理钻研所颁布阿尔法（ALFA）奖和1万马克奖金。
2021年，国际噪声控制工程大会评比出7项百年噪声控制展开史上的里程碑式工做，微穿孔板构造的真践取设想便是此中之一。
此刻，声学所的科研人员们，站正在马大猷等前辈的肩膀上，潜心钻研、敢于翻新，不停拓展着微穿孔板构造的真践取使用边界。
李晓东说：“咱们曾经正在微穿孔板真践钻研取工程设想中得到多项成绩，到如今还正在不停引发它的使用潜能，相信将来会得到越来越多的本创性冲破！”
（本载于《中国科学报》 2024-07-01 第4版 专题）
