6聲化學和聲空化

本世紀20年代，首次發現超聲波有加速二甲基硫酸酯的水解和亞硫酸還原碘酸鉀反應的作用，由于當時的超聲技術處于較低水平，研究和應用都受到一定的限制，未引起化學家足夠的重視。

近20年來，利用超聲來加速化學反應，增加反應產率和引發新的化學反應等聲化學研究有了突破性的結果，正在國際范圍內引起聲學和化學學術界的重視。聲化學技術在生產上可望首先為合成塑料、洗滌劑、制藥和化肥等化工工業方面帶來重大變革，因此受到化工生產行業的極大關注。

近年來的研究表明，高功率超聲在液體中產生的非線性現象引起聲空化是聲化學主要的物理過程。因為聲空化是集中聲場能量迅即釋放的過程，在空化泡崩潰時，短時間內產生的高溫、高壓、強沖擊波和射流，為一般條件下難以實現或不可能實現的化學反應提供了一種非常特殊的物理環境，開辟了新的化學反應通道。

為了進一步提高聲化學反應的效率，聲學界和化學界的科學家們對聲化學產額與聲學參數之間的關系進行了較系統深入的研究，如聲化學反應器和換能器的結構、聲場形式、輻照聲強與聲功率、輻照時間、頻率效應及信號波形等，對產額的影響進行了大量的研究。

由于“聲化學”與其相聯系的“聲致發光”同是令人感興趣的兩個過程，要求化學家和聲學家密切合作，用空泡中微觀物理本質來解釋觀察到的宏觀現象。當前國際聲化學界認為，化學研究應優先注意的尖端項目之一就是物質在超高溫和超高壓的極端條件下的化學行為，因其有助于了解化學效應，開辟新途徑。可以肯定，聲化學科學的發展必將有新的貢獻。

 

7語言信息處理

語言歷來是信息傳遞的要素。研究語言的特征、識別和合成一直是聲學工作者的重要任務，由此近20年來已形成了聲學新分支——語言聲學。語言聲學主要研究語言特征譜，從而實現自動識別、人工合成和壓縮編碼等，對人民生活、國民經濟和國防建設都是密切相關的。

隨著信息科學的發展，信息技術的應用已深入到人類社會的各個方面，對社會進步產生重大的影響。語言聲學的研究也由于信息技術和計算機科學的發展而取得了很大進展，并在某些方面有所突破。

1） 語言識別
國際上，特定說話人和任意說話人的連續語言識別系統已經達到很高的識別率，這使語言識別系統朝實際應用方向邁進了一大步。因而旅行信息查詢、飛機訂票、城市查勘以及辦公室管理等特殊應用場合的語言識別和語言理解系統都取得了較好的效果。國內在孤立音節和孤立詞識別方面也已取得相當大的進展，識別率一般可達到90％。相繼研制中、小字表的聲控電話查號系統、漢字語音輸入系統、命令識別系統、電話數字語音識別系統等。漢語連續語音識別的研究也已起步。

但要使語音人機交互系統達到實際商用水平還有許多重要的科學問題需要解決，如處理背景噪聲、信道噪聲、應付陌生詞、陌生用戶和非預期的輸入，系統必須具備多種層次的魯棒性。

2） 語言合成
由于計算機語言輸入、輸出可實現最為友好的語言合成，所以近年來得到了新的發展。當前語言合成系統可分為兩大類：一類是利用數字化技術預先存儲語言數據；另一類則是利用語言參數和發音規則產生語言，從而還可以實現文語轉換系統。

這種人機交互語言應用前景很廣泛。在國外許多電話公司已開始試用，如機場、車站等交通和其他商業部門也是重要的使用場合。此外，為殘疾人提供朗讀或助講等等。

通常，語言和聽覺常常是聯系在一起的，而聽覺研究的一大特點是心理-物理實驗的成功。改變物理量聽取受試者的反映，以估計出生理和心理的變化。20年來，已證明耳蝸結構模型的正確，近年來，更以現代通信系統的觀點來分析人耳的結構，相當成功。但神經系統和大腦如何處理這些信息還在研究之中。聽覺的研究也可能是研究大腦功能的重要途徑，人們對此期望很大。

 

8水聲信號處理技術

海洋覆蓋著地球表面的四分之三，蘊藏著豐富的能源、礦產和蛋白質資源，海洋和大氣間的熱交換，又在極大程度上影響著地球的氣象和環境。因此，海洋的研究與開發利用，日益受到世界上各國科學界與政府部門的重視。

聲波是唯一能在海水中有效地進行遠距離信息傳遞的載體。藍綠光在海水中衰減123dB/Km。100Hz超長電磁波在海水中衰減為345dB/Km，但100Hz聲波在海水中的衰減則僅為0.0015dB/Km。聲波能在水下傳播很遠距離，而光波和電磁波則在很短距離內就會被完全吸收。因此，所有的水下探測、通訊、導航、遙控等活動都離不開聲學。但海水中聲速低，高頻聲波在海水中的衰減增長迅速，海洋信道又屬于不平整雙界面隨機不均勻介質信道，因而水聲信號信息量小，傳遞過程中時變、空變及多途效應嚴重。要滿足不同實際工作要求，需采用多種措施。應該說，水聲技術是廣泛領域的現代科學技術的高度結合。

至今，人類就多種海洋環境因素對聲波傳播的影響已有較系統深入的研究。美、俄等國水聲考察范圍遍及全球各大海域，并建立了較為完整的數據庫。此外，全球海域氣候的聲監測計劃是精確地測量全球范圍內海洋的溫度以提供全球氣候變化的直接證據。

為了水聲研究，水聲換能器的研制成為重要的課題。因此也促進了研制水聲換能器的壓電材料和磁致伸縮材料的研究與制造。研制新型換能器的多元壓電復合材料、高分子合成材料、光纖材料等也引起極大的重視，并出現換能器材料和換能器設計的專家系統。

水聲信號處理是當前水聲研究中十分活躍的領域。大規模高速芯片的發展和并行算法的開發，提供了十分有力的工具。我國在這一方面的工作也有著可喜的成就。

作者簡介

張淑儀，1956年畢業于南京大學物理系，后留校攻讀聲學專業研究生，1960年畢業留校任教，并長期從事超聲物理和光聲科學研究。1985年曾應邀為美國韋恩大學訪問副教授、1988年和1990年曾分別應邀為法國巴黎理化學院和日本東京大學訪問教授。1991年當選為中國科學院院士。自1992年-2001年任南京大學聲學研究所所長，現（曾）任中國聲學學會副理事長，江蘇省聲學學會理事長，國際光聲光熱常務理事會理事，國際理論物理中心顧問，國際無損評價中心聯合會理事。1991年當選為中國科學院院士。

科研成就

在上世紀50年代末，對當時蘇聯分子聲學界有爭議的一些有機液體的超聲弛豫吸收問題進行研究，澄清了事實，結束了這場爭論。有關蘇聯專家在蘇聯聲學學報上著文介紹并加以贊揚 (1960)。70年代末，建立了三套激光探針檢測固體聲場。首次觀察到在Z－石英表面激發的偽表面波，并對圓弧型換能器激發聲場特性進行研究，指正了國際上兩種不正確觀點。

1980年創建光聲小組 （1986年發展為光聲科學研究室），二十年來設計和建立多種光聲熱波設備，首先研制成光聲顯微鏡，并提出以位相調節實現分層成象，國際同行認為是國際上最好的分層成象。此后又研制了光電顯微鏡、激光掃描共焦顯微鏡，光調制反射探針，電子聲熱波成象等顯微成象系統等，對固體材料和器件進行分層成象研究，發現一些新現象，并提出新的理論解釋。同時，研究脈沖激光在凝聚態物質中激發超聲波及其與物質結構和參量之間的關系，解決了某些機理和測試研究中尚未解決的問題。 

數十年來，張淑儀院士小組研制成10余種儀器設備，發表學術論文300余篇，參加撰寫專著3本（在美國出版），獲國家、省部級科技進步獎12項。主辦國際會議三屆，并主編國際會議論文集3冊 。