在会议大厅ღ◈ღღ，人们希望语音流畅ღ◈ღღ、清晰可闻ღ◈ღღ；在音乐厅ღ◈ღღ，人们希望余音绕梁ღ◈ღღ、三日不绝ღ◈ღღ；到了剧院影院ღ◈ღღ，人们希望声效逼真ღ◈ღღ、身临其境……

　　不同的建筑场所需要不同的音质设计ღ◈ღღ，相应的就需要与之匹配的吸声设计ღ◈ღღ。而提到吸声结构新报跑狗ღ◈ღღ，就绕不开中国现代声学的重要开创者和奠基人——中国科学院院士ღ◈ღღ、中国科学院声学研究所（以下简称声学所）研究员马大猷ღ◈ღღ。

　　1966年ღ◈ღღ，马大猷提出微穿孔板吸声结构的设想ღ◈ღღ，后来将其理论分析发表在《中国科学》期刊上ღ◈ღღ。这一理论后来在国际上掀起了一场吸声材料革命ღ◈ღღ，无数研究者纷纷加入微穿孔板的研究与应用中ღ◈ღღ。这也成为了中国现代声学迈向国际的关键一步ღ◈ღღ。

　　在甘肃酒泉卫星发射中心ღ◈ღღ，年已半百的马大猷带着3位年轻科研人员ღ◈ღღ，拉起被冻硬了的电缆线ღ◈ღღ，小心布设着一台户外传声器ღ◈ღღ，将其安置在距发射架50米外的地方ღ◈ღღ。

　　随着“点火”的一声令下ღ◈ღღ，火箭起飞ღ◈ღღ，轰鸣声不绝于耳ღ◈ღღ。同时ღ◈ღღ，整个发射试验过程的声音都被录音机录了下来ღ◈ღღ。

　　1965年ღ◈ღღ，研制我国第一颗人造卫星的计划得到中央专门委员会批准ღ◈ღღ，称为“651工程”ღ◈ღღ，中国科学院负责卫星和地面跟踪系统的研制ღ◈ღღ。因为马大猷此前曾参与中国科学院卫星研制“581任务”ღ◈ღღ，所以这次的卫星声环境实验工作由他承担ღ◈ღღ。

　　发射人造卫星离不开运载火箭ღ◈ღღ，而火箭的噪声又不可避免ღ◈ღღ。发射时ღ◈ღღ，高声强的噪声会造成火箭蒙皮声疲劳ღ◈ღღ，损坏仪器设备ღ◈ღღ。当时ღ◈ღღ，国外已有不少由此引发的事故ღ◈ღღ。马大猷等人这次西行ღ◈ღღ，正是为了分析研究火箭发射噪声ღ◈ღღ，并找到改善办法ღ◈ღღ。

　　在发射基地工作期间ღ◈ღღ，马大猷了解到ღ◈ღღ，当时发达国家的战略火箭部署已从地面转入地下ღ◈ღღ，发射方式由地面发射改为地下竖井发射ღ◈ღღ，由此带来的噪声问题更加严重ღ◈ღღ。为了长远部署ღ◈ღღ，需要提前研究井下噪声的控制方法ღ◈ღღ。

　　这是一项全新的研究任务ღ◈ღღ，既没有现成样品可供参考ღ◈ღღ，也没有现场资料可查ღ◈ღღ。国外竖井发射本身就是为了隐蔽ღ◈ღღ，因此里面什么样无从知晓ღ◈ღღ。

　　“发射基地邀请我们参加不久后的下一次发射ღ◈ღღ，可马先生急于开展研究工作ღ◈ღღ，于是在测得声级做好录音后ღ◈ღღ，就决定立即返京ღ◈ღღ。”当时与马大猷同去的声学所研究员张家騄回忆说ღ◈ღღ。

　　当时ღ◈ღღ，国内外普遍采用穿孔板加吸声材料进行降噪处理ღ◈ღღ。人们在板材上均匀地开一些厘米级的孔ღ◈ღღ，将玻璃棉ღ◈ღღ、矿渣棉等纤维性和多孔性材料固定在板材背后ღ◈ღღ，形成普通穿孔板吸声结构ღ◈ღღ。

　　其实ღ◈ღღ，穿孔板本身是一种共振吸声结构ღ◈ღღ，具有一定的吸声能力ღ◈ღღ，但在实际应用时往往需要依靠吸声材料增强吸声效果ღ◈ღღ。

　　由于空气具有黏滞性ღ◈ღღ，当声波经过穿孔板的孔时ღ◈ღღ，空气产生阻力ღ◈ღღ，消耗部分声波能量ღ◈ღღ。其余的声波通过大孔进入纤维材料ღ◈ღღ、多孔材料ღ◈ღღ，撞击到其不规则表面ღ◈ღღ，产生散射作用ღ◈ღღ，孔洞和孔壁也会引起声波多次反射和折射ღ◈ღღ，在材料内部进行多次传播和耗散ღ◈ღღ。同时ღ◈ღღ，声波与孔洞壁面及材料内的骨架发生摩擦ღ◈ღღ，将声能转化为热能ღ◈ღღ，这会再次消耗部分声波能量ღ◈ღღ。两者结合ღ◈ღღ，能够有效降低声波的反射ღ◈ღღ，起到吸声降噪ღ◈ღღ、改善声学环境的作用ღ◈ღღ。

　　而到了火箭发射的地下竖井中ღ◈ღღ，这种办法完全行不通ღ◈ღღ。发射伴随着高温ღ◈ღღ、烈焰ღ◈ღღ、高压ღ◈ღღ、高湿和腐蚀性气体ღ◈ღღ，顷刻间就会使这些吸声材料化为乌有新报跑狗ღ◈ღღ。此外ღ◈ღღ，针对实际应用中的不同需求ღ◈ღღ，具体加多少吸声材料也没有理论指导ღ◈ღღ，只能凭经验试错ღ◈ღღ。

　　从酒泉回京后ღ◈ღღ，马大猷急于开展吸声结构研究ღ◈ღღ。一有时间ღ◈ღღ，他就思考ღ◈ღღ：多孔性材料本身就是宽频带吸声材料ღ◈ღღ，何必多此一举ღ◈ღღ，再加穿孔板？穿孔板有时只是发挥保护面板的作用ღ◈ღღ。能否一反常规ღ◈ღღ，使穿孔板本身解决吸声问题？

　　马大猷认为ღ◈ღღ，这在理论上完全可行ღ◈ღღ。如果穿孔板结构的声阻抗和大气中的声阻抗相匹配ღ◈ღღ，不需要另加吸声材料ღ◈ღღ，也能获得较好的吸声效果ღ◈ღღ。同时ღ◈ღღ，为了加宽吸声频带ღ◈ღღ，须尽量降低穿孔板结构的声质量ღ◈ღღ。

　　研究证明ღ◈ღღ，穿孔板结构的孔径越大ღ◈ღღ，声阻抗越小完美电竞ღ◈ღღ，反之声阻抗越大ღ◈ღღ，它的声质量就大致只和穿孔率有关ღ◈ღღ。因此ღ◈ღღ，通过控制孔径大小和穿孔率ღ◈ღღ，就可以控制其声阻抗和声质量ღ◈ღღ，进而控制穿孔板的吸声效果ღ◈ღღ。

　　经过反复的理论推理ღ◈ღღ，马大猷提出ღ◈ღღ，如果把孔径减小到丝米（1丝米等于0.1毫米）级ღ◈ღღ，就可以获得足够的声阻抗ღ◈ღღ，使其成为良好的宽频带吸声结构ღ◈ღღ，不需要另加多孔性材料ღ◈ღღ。这就是微穿孔板的概念ღ◈ღღ。

　　“马先生常对我们说ღ◈ღღ，‘处理问题要抓住问题的实质’‘大道至简’ღ◈ღღ。”曾跟随马大猷长期工作的声学所研究员戴根华表示ღ◈ღღ，“虽然穿孔板的概念早已有之ღ◈ღღ，但孔径比较大ღ◈ღღ、板材比较厚ღ◈ღღ。看起来他只是将大孔变成了小孔ღ◈ღღ，但实际上ღ◈ღღ，如果没有对声学本质问题的长期研究和创造性思维ღ◈ღღ，那么是无法想到的ღ◈ღღ。”

　　大家首先在每片10平方米ღ◈ღღ、约1毫米厚的铝板上ღ◈ღღ，用打磨尖锐的钢钉一个一个地钻孔ღ◈ღღ，速度缓慢ღ◈ღღ。后来新报跑狗ღ◈ღღ，研究室一位金工师傅想到ღ◈ღღ，可以用修鞋的缝纫机一行一行地扎ღ◈ღღ，这才使速度有了较大提升ღ◈ღღ。

　　每当做好了不同孔径和穿孔率的微穿孔板ღ◈ღღ，马大猷就会根据不同声音环境ღ◈ღღ，先在驻波管中测量完美电竞ღ◈ღღ，然后拿到混响室测量ღ◈ღღ。

　　戴根华回忆ღ◈ღღ：“当年在混响室做实验时ღ◈ღღ，至少需要3平方米到4平方米的微穿孔板样品ღ◈ღღ。利用信号发生器产生声信号ღ◈ღღ，经放大器放大后构成一个混响场ღ◈ღღ，而后用电容传声器拾取声信号ღ◈ღღ，再由记录仪记录下来ღ◈ღღ，最后通过计算得到样品的吸声量和吸声系数ღ◈ღღ。”

　　后来ღ◈ღღ，马大猷索性带着团队成员在声学所院内挖了一个约4米见方ღ◈ღღ、2.5米深的简易模型井ღ◈ღღ，用水泥将井壁固化ღ◈ღღ，装上不锈钢微穿孔板ღ◈ღღ。通过测量装上微穿孔板前后的混响时间ღ◈ღღ，计算出吸声系数ღ◈ღღ。

　　就这样ღ◈ღღ，马大猷等人分别测试了铝板ღ◈ღღ、硬纸板ღ◈ღღ、胶木板ღ◈ღღ、不锈钢板等板材在孔径0.75毫米ღ◈ღღ，板材厚度1毫米ღ◈ღღ、0.5毫米ღ◈ღღ，每平方米穿3万个新报跑狗ღ◈ღღ、8万个孔时的吸声效果ღ◈ღღ。

　　他们最终发现ღ◈ღღ，当不锈钢板厚1.5毫米ღ◈ღღ、孔径1毫米ღ◈ღღ、穿孔率为1%到2%时吸声效果最佳ღ◈ღღ，能够耐瞬时高温ღ◈ღღ、耐潮湿ღ◈ღღ、耐强气流冲击ღ◈ღღ。而为了达到这“三耐”ღ◈ღღ，他们还在微穿孔板前加装了孔径4毫米至5毫米ღ◈ღღ、穿孔率15%的保护性大穿孔板ღ◈ღღ。

　　后来ღ◈ღღ，马大猷将其理论分析和实验验证形成总结报告ღ◈ღღ，并对微穿孔板制造过程提出具体建议ღ◈ღღ，上交给相关部门ღ◈ღღ。微穿孔板吸声结构投入实际应用后ღ◈ღღ，换了特殊板材同样获得成功ღ◈ღღ。

　　1975年ღ◈ღღ，马大猷将多年成果撰写成论文《微穿孔板吸声结构的理论和设计》ღ◈ღღ，发表在当年复刊的第一期《中国科学》上ღ◈ღღ。

　　即便推迟了近10年论文才得以正式发表ღ◈ღღ，微穿孔板理论依然是领先世界的吸声理论ღ◈ღღ。这一理论的确立ღ◈ღღ，使人们在应用时不必进行大量实验和计算ღ◈ღღ，只需要掌握3个常量ღ◈ღღ，通过一定的公式ღ◈ღღ，便可计算出其他变量ღ◈ღღ。为了便于工程应用ღ◈ღღ，马大猷还把这些计算公式变换成简易图表ღ◈ღღ，方便设计工程师查阅ღ◈ღღ，免去反复运算的麻烦ღ◈ღღ。

　　“当时我们没有专利保护意识新报跑狗ღ◈ღღ，公布了原理和做法后ღ◈ღღ，国内有许多企业和工厂生产微穿孔板ღ◈ღღ。”戴根华说ღ◈ღღ。

　　“我们当年对微穿孔板吸声结构进行技术攻关时ღ◈ღღ，根本没想过要任何回报ღ◈ღღ，这是中国科学院的传统ღ◈ღღ。”马大猷曾说ღ◈ღღ，“对于国家战略需求ღ◈ღღ，我们不仅会全力以赴提供技术支撑ღ◈ღღ，还会无偿提供应用样品ღ◈ღღ。国家战略需求能够想到我们ღ◈ღღ，就是对我们最大的厚爱ღ◈ღღ。”

　　1983年ღ◈ღღ，马大猷提出一种直接完美电竞ღ◈ღღ、简单测量微穿孔板声阻抗的方法ღ◈ღღ，比已有方法更为简便ღ◈ღღ、准确ღ◈ღღ，方便人们准确估计微穿孔板吸声结构的工作性能ღ◈ღღ；1988年ღ◈ღღ，他又进一步提出穿孔声阻抗公式ღ◈ღღ，简化微穿孔板结构设计ღ◈ღღ。

　　在高声强环境中ღ◈ღღ，穿孔内的质点速度与声速相比ღ◈ღღ，可以达到相当高的数值ღ◈ღღ，因而会影响微穿孔板的声阻抗和其他特性ღ◈ღღ。1996年ღ◈ღღ，马大猷基于高声强环境下微穿孔板的应用研究ღ◈ღღ，提出了改进方法ღ◈ღღ。

　　最初提出微穿孔板结构理论时ღ◈ღღ，为了打破微穿孔板在实际应用中机械加工条件的限制ღ◈ღღ，马大猷对基本方程中的超越函数做了近似处理ღ◈ღღ。随着其应用越来越广泛ღ◈ღღ，1997年ღ◈ღღ，他进一步发展了微穿孔板吸声结构的准确理论和设计ღ◈ღღ，使其应用潜力进一步提升ღ◈ღღ。

　　2000年ღ◈ღღ，马大猷根据吸声材料靠声波通过孔隙与其固体骨架摩擦而损失能量的原理ღ◈ღღ，将微穿孔板吸声体理论进一步发展为微缝吸声体理论ღ◈ღღ，使其构造更加多样化ღ◈ღღ。

　　“马先生1975年发表理论ღ◈ღღ，几十年来对其不断深入研究ღ◈ღღ，直到80多岁后ღ◈ღღ，他还在不断发展ღ◈ღღ、深化理论研究ღ◈ღღ。”马大猷的学生ღ◈ღღ、声学所研究员李晓东说ღ◈ღღ，“尽管当年马先生发表的是中文论文ღ◈ღღ，但在2000年后其引用率不断上升ღ◈ღღ。国际声学大会还设立专题讨论微穿孔板理论ღ◈ღღ。”

　　1999年ღ◈ღღ，人民大会堂管理局拟对人民大会堂万人大礼堂进行维修改造ღ◈ღღ，其中建筑声学设计是整体方案的一个重要组成部分ღ◈ღღ。早在人民大会堂建造之初ღ◈ღღ，马大猷就曾负责其音质设计工作ღ◈ღღ，这次维修改造的声学设计任务ღ◈ღღ，自然落在了声学所的肩上ღ◈ღღ。

　　万人大礼堂不仅容积大ღ◈ღღ，而且接近椭圆ღ◈ღღ，又是穹顶ღ◈ღღ，使原大礼堂混响时间偏长ღ◈ღღ，回声现象严重ღ◈ღღ，语言清晰度偏低ღ◈ღღ。当时ღ◈ღღ，中央领导同志对大礼堂的维修改造有明确指示ღ◈ღღ，要求“大礼堂改造必须保持其原有建筑风貌”完美电竞ღ◈ღღ。这就意味着ღ◈ღღ，大礼堂容积不变完美电竞ღ◈ღღ、形体不变新报跑狗ღ◈ღღ、内墙与顶“水天一色”风格不变ღ◈ღღ。

　　因消防要求ღ◈ღღ，改造使用的材料也有明确规定ღ◈ღღ，即表层材料必须为金属ღ◈ღღ，内层材料必须一级防火ღ◈ღღ。同时ღ◈ღღ，为保证“水天一色”ღ◈ღღ，作为吸声结构表层金属穿孔板的穿孔率必须一致ღ◈ღღ。

　　“这要求我们选用的材料必须以消防安全为中心ღ◈ღღ，而音质要比改造前有所改善ღ◈ღღ。这无疑给音质设计工作带来了相当大的难度ღ◈ღღ。”李晓东说ღ◈ღღ。

　　在马大猷微穿孔板理论基础上ღ◈ღღ，他的学生ღ◈ღღ、声学所研究员田静ღ◈ღღ，李晓东等经过一年多的声场模拟ღ◈ღღ、吸声材料与结构测试ღ◈ღღ、理论计算ღ◈ღღ，正式确定了万人大礼堂改建音质设计方案ღ◈ღღ。

　　后来完美电竞ღ◈ღღ，经过会议ღ◈ღღ、大型文艺演出活动等3年多的检验ღ◈ღღ，人民大会堂维修改造工程指挥部认为ღ◈ღღ，改造后的万人大礼堂音质有很大改善ღ◈ღღ，原有过长混响时间变短ღ◈ღღ、严重回声现象基本消除ღ◈ღღ，语言清晰度大幅提高ღ◈ღღ。

　　马大猷没有想到ღ◈ღღ，他的微穿孔板理论设计提出17年后ღ◈ღღ，由于帮助德国挽救了一项重要工程ღ◈ღღ，在国外引发了微穿孔板研究与应用的热潮ღ◈ღღ。

　　那是1992年12月ღ◈ღღ，两德统一后ღ◈ღღ，兴建起一座新的议会大厦ღ◈ღღ。为了充分体现开会的透明度ღ◈ღღ，大厦四周全部采用透明玻璃ღ◈ღღ。远远看去ღ◈ღღ，大厦的中央议会厅就像个巨大的圆柱形玻璃罩新报跑狗ღ◈ღღ。

　　“女士们ღ◈ღღ，先生们ღ◈ღღ！”举行第一次会议时ღ◈ღღ，议长刚说了一句话ღ◈ღღ，会议厅里的扩音喇叭就没了声响ღ◈ღღ。会议在全国进行实况转播ღ◈ღღ，人们看到ღ◈ღღ，662位议员愤然离席ღ◈ღღ，回到原议会厅继续开会ღ◈ღღ。

　　要知道ღ◈ღღ，这座新的议会大厦耗资2.7亿马克（约合人民币13.5亿元）ღ◈ღღ，检修人员也并未发现电源ღ◈ღღ、音响设备ღ◈ღღ、麦克风的任何问题ღ◈ღღ。这震动了德国工程界ღ◈ღღ，一度成为德国的丑闻ღ◈ღღ。

　　原来ღ◈ღღ，这座用玻璃围起来的圆形大厅ღ◈ღღ，有严重的声聚焦现象ღ◈ღღ。在议会厅里讲话时ღ◈ღღ，声音被四周密度极大且表面光滑的玻璃墙壁不断反弹回来ღ◈ღღ，又集中到大厅中央——设置讲台ღ◈ღღ、话筒ღ◈ღღ、喇叭的地方ღ◈ღღ，使计算机控制的扩声系统自动锁闭ღ◈ღღ。

　　后来ღ◈ღღ，相关部门找到了德国弗劳恩霍夫建筑物理研究所ღ◈ღღ。当时ღ◈ღღ，恰逢查雪琴等几位中国学者在该研究所访问交流ღ◈ღღ。查雪琴想到马大猷关于微穿孔板吸声结构的论文ღ◈ღღ，随即将该理论付诸实践ღ◈ღღ，在铝板上钻孔做实验ღ◈ღღ，最终发现ღ◈ღღ，测量得到的数据与马大猷公式给出的理论计算吻合ღ◈ღღ。

　　查雪琴等经过几个星期的研究和测量工作ღ◈ღღ，在本地一家小厂支持下ღ◈ღღ，拿出了样品——在每平方米5毫米厚的有机玻璃上ღ◈ღღ，打出3万个孔径为0.8毫米的微孔ღ◈ღღ，形成透明的微穿孔板ღ◈ღღ。他们最终解决了议会大厅的声学难题ღ◈ღღ，在德国工程界被传为佳话ღ◈ღღ，德国《图片报》等媒体对此进行了专题报道ღ◈ღღ。

　　后来ღ◈ღღ，为表彰马大猷在建立微穿孔板吸声结构设计理论方面取得的成就ღ◈ღღ，德国弗劳恩霍夫协会授予马大猷金质奖章ღ◈ღღ，并由弗劳恩霍夫建筑物理研究所颁发阿尔法（ALFA）奖和1万马克奖金ღ◈ღღ。

　　2021年ღ◈ღღ，国际噪声控制工程大会评选出7项百年噪声控制发展史上的里程碑式工作ღ◈ღღ，微穿孔板结构的理论与设计就是其中之一ღ◈ღღ。

　　如今ღ◈ღღ，声学所的科研人员们ღ◈ღღ，站在马大猷等前辈的肩膀上ღ◈ღღ，潜心研究ღ◈ღღ、勇于创新ღ◈ღღ，不断拓展着微穿孔板结构的理论与应用边界ღ◈ღღ。

　　李晓东说ღ◈ღღ：“我们已经在微穿孔板理论研究与工程设计中取得多项成果ღ◈ღღ，到现在还在不断激发它的应用潜能ღ◈ღღ，相信未来会取得越来越多的原创性突破ღ◈ღღ！”

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