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  • 张仁和

    张仁和, 1936年11月5日出生于重庆,声学家,中国科学院学部委员(院士),中国科学院声学研究所研究员、博士生导师,声场与声信息国家重点实验室学术委员会主任 。

    1958年张仁和从北京大学毕业后进入中国科学院电子研究所工作;1959年调到中国科学院声学研究所在海南建立的南海研究站工作;1978年至1980年担任中国科学院声学研究所一室副主任;1980年至1995年担任中国科学院东海研究站一室主任;1983年晋升为研究员;1990年至2000年担任声场与声信息国家重点实验室主任,之后担任学术委员会主任;1991年当选为中国科学院学部委员(院士);2002年获得何梁何利基金科学与技术进步奖 ;2010年获得“全国优秀科技工作者”称号 。

    张仁和长期从事水声物理与应用基础研究 。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 张仁和 外文名: Ren-he Zhang
    出生地: 重庆 国籍: 中国
    毕业院校: 北京大学 代表作品: 《大科学家讲科学 奇妙的声音世界》
    籍贯: 中国重庆

    目录

    人物经历/张仁和 编辑

    张仁和 张仁和

    1954年9月,张仁和从重庆南开中学毕业,考入北京大学物理系 [1]

    1958年11月,张仁和接到通知,提前从北京大学毕业,调到中国科学院电子所第七研究室,担任研实员(至1959年),在汪德昭教授指导下开展水声学研究 [2]

    1959年,张仁和调至中国科学院声学研究所在海南建立的南海研究站工作(至1978年)。

    1963年,张仁和晋升为助理研究员。

    1978年,张仁和调回中国科学院声学研究所工作,并担任第一研究室副主任(至1980年)、并晋升为副研究员。

    1980年,张仁和调至位于上海的中国科学院东海研究站,担任一室主任(至1995年)。

    1983年,张仁和晋升为研究员 [3]

    1990年,张仁和回到位于北京的中国科学院声学研究所,担任声场与声信息国家重点实验室主任(至2000年)。

    1991年,张仁和当选为中国科学院数理学部学部委员(院士)。

    2000年,张仁和担任声场与声信息国家重点实验室学术委员会主任。

    主要成就/张仁和 编辑

    科研成就

    • 科研综述

    张仁和对浅海与深海水声物理规律作了系统研究,在国际上领先发表了简正波衰减与群速的普遍表式,阐明了浅海声速结构与边界条件对声场影响的规律,给出了清晰的简正波物理图像,已成为射线-简正波理论的基本公式最先发现负跃层浅海中信号波形的多途结构,给出了简明的计算公式,能准确地预报波形结构从理论上预言了“在一定距离范围内,浅海声场的空间相关随距离增大而增强,远距离低频声场具有很强的空间相干性”,经海上实验已得到证明,领先获得最大间距达600m、最远距离达130km的空间相干实验结果在大洋远程声传播研究中取得重要成果,并应用于水下探测与定位 [4]

    1959年张仁和同几十位“拔青苗”(提前毕业大学生)的年轻人来到南海研究站,从最基本的理论与实验方法学起,开始了中国最早的水声研究工作。1962年完成了30万字的“声波在海洋中传播的理论”讲义,给几十名年轻科技人员进行了一年的讲课与讨论,在讲义中已初步建立起浅海声场简正波理论的基本框架。

    张仁和于1965年与1975年先后在《声学学报》与《物理学报》上发表了《负梯度浅海中的简正波声场》与《浅海表面声道中的简正波声场》两篇论文,给出了计算浅海简正波衰减与群速的简明公式,阐明了海水声速结构与海面及海底边界条件对声场影响的规律,给出了浅海简正波传播的清晰物理图像。由于国防建设的需要,“文革”期间张仁和也未停止其研究工作,1974年他在理论上推断:“在一定距离范围内,浅海声场的空间相干性随距离增大而增强(传统的看法认为空间相干性随距离增大而减弱),远距离低频声场具有很强的空间相干性”。

    1974年至1976年,张仁和北上至青岛组织大规模的浅海声学实验,设计并研制出定深爆炸声源,进行了浅海远程声传播与声场相干性的研究,获得了最远距离达130千米、最大间距达600米的空间相干实验结果,证实了上述理论推断。这些结果为采用大尺度接收基阵实现水下远程探测提供了物理基础。1981年公开发表了声场空间相干性的理论与实验结果,同时期西德人仅得到最远距离50千米、最大间距80米的实验结果。在此期间,他还在实验上发现了“负跃层浅海中信号波形的多途结构”,解释了其形成原因,给出了计算多途结构的简明公式。

    1978年,张仁和开始研究深海中的声场,提出水下声道中三类反转点会聚区的概念和理论,克服了反转点声场发散的困难,在当时条件下解决了反转点附近声场的计算与预报问题。1978年与1983年组织了两次大规模的南海深海水声实验,验证了水下声道中反转点会聚区的理论,理论与实验还证明“在不存在水下声道的情况下,海底反射声波也能够形成反转点会聚区”,他在中国国内学报上发表的有关论文被美国全文翻译成英文出版。

    20世纪80年代,张仁和开展了“海洋声场数值预报”与“浅海混响理论”研究。在当时还缺乏高性能计算机的情况下,张仁和采取“完善声场理论、改进声场算法”的思路,提出了广义相积分近似方法,发展了一整套阐明海洋声场平均规律(包括平均声传播损失、混响强度衰减和海洋环境噪声的空间相关与垂直方向性等)的理论,基于这一理论,用PC机就能对海洋平均声场进行实时数值预报,研制成的“声场数值预报仪”已推广应用。他和金国亮1984年发表的“浅海平均混响强度的简正波理论”是浅海混响方面的重要工作,1992年出版的北约水下反潜中心的研究报告将这一理论作为混响强度计算的基本方法。

    20世纪90年代,张仁和通过与俄罗斯科学院合作开展了大洋声学研究,在1990年,1991年与1995年进行了三次太平洋远程声传播实验,传播距离超过1500千米。他所发展的大洋远程声场计算方法速度快、精度高,美国同行看到他在国际学术刊物上发表的论文后,认为“张是用200台PC机并行计算得到的”。在浅海声学方面,张仁和领导的科研集体与美国科学家合作,于1996年与2001年进行了中、美联合浅海声学实验。1997年与2002年分别在北京与成都召开了浅海声学国际会议,张仁和担任会议主席。 [2]

    • 学术论著

    截至2016年4月,张仁和在中国国内外会议和刊物上发表论文140余篇 [5]

    张仁和. 平面辐射器的声场[J]. 物理学报, 1964(3):227-232.

    张仁和. 水下声道中的平滑平均声场[J]. 声学学报(中文版), 1979(2):16-22.

    张仁和. 海面与海水介质起伏对不同路径相干性的影响[J]. 声学学报, 1979(2):23-27.

    张仁和. 水下声道中的反转点会聚区(Ⅰ)简正波理论[J]. 声学学报, 1980(1):30-44.

    张仁和, 肖金泉, 龚敏. 浅海中单个简正波的分析[J]. 声学学报, 1980(2):3-15.

    张仁和. 负跃层浅海中信号波形的多速结构[J]. 海洋学报:中文版, 1981, 03(1):57-69.

    张仁和, 张双荣, 肖金泉, et al. 浅海远程声场的空间相关性与时间稳定性[J]. 声学学报, 1981(1):11-21.

    张仁和, 龚敏, 张双荣, 肖金泉, & 王孟新. (1982). MULTIPATH STRUCTURES OF SIGNAL WAVEFORMS IN SHALLOW WATER WITH THERMOCLINE. Acta Oceanologica Sinica, (2), 1.

    张仁和, 朱柏贤. 指向性辐射器的简正波声场[J]. 物理学报, 1983, 32(4):490-496.

    张仁和, 周坚力. 浅海平均声场的数值预报方法[J]. 声学学报:中文版, 1983(1):38-46.

    张仁和, 金国亮. 浅海平均混响强度的简正波理论[J]. 声学学报, 1984(1):14-22.

    Renhe Z . The Sound Intensities Near the Conjugate Turning Points in an Underwater Sound Channel[J]. 1987.

    Zhang R , Zhu B . Normal mode sound field of a directional radiator[J]. Journal of Sound and Vibration, 1987, 119(2):207-213.

    张仁和. 反转点附近声场的渐近理论[J]. 声学学报:中文版, 1988(2):23-32.

    Zhang R , Lu Z . Attenuation and group velocity of normal mode in shallow water[J]. Journal of Sound and Vibration, 1989, 128(1):121-130.

    张仁和, 卢征峰. 浅海中简正波的衰减与群速[J]. 声学学报:中文版, 1989(6):429-437.

    Renhe Z , Qin W . Complex eigenvalues and group velocities of normal modes in shallow water with a lossy bottom[J]. Chinese Journal of Acoustics, 1991(4):329-340.

    张仁和, 朱柏贤. 海面噪声的空间相关与垂直方向性理论[J]. 声学学报, 1992(4):270-277.

    Renhe Z , Yi H E . A theory on spatial correlation and vertical directivity of surface-generated ambient noise in the sea[J]. 声学学报:英文版, 1992(1):31-40.

    Zhang R , He Y , Zhu B , et al. A ray-model theory on spatial correlation and vertical directivity of surface-generated ambient noise in shallow water[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 1993, 94(3).

    Zhang R , Zhu Y . Multipath structures of pulse signals in shallow water with a thermocline[J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 1993, 93(4).

    Renhe Z , Yi H E , Hong L . WKBZ mode approach to sound propagation in horizontally stratified oceans[J]. Acta Acustica, 1994.

    Renhe Z , Wenhua L I , Xinfang Q , et al. Numerical simulations and experiment of reverberation loss in shallow water[J]. 声学学报:英文版, 1994, 95(4):289-299.

    张仁和. 中国海洋声学研究进展[J]. 物理, 1994, 23(9):513-518.

    张仁和, 何怡. 大洋远程声传播理论及其应用[J]. 自然科学进展:国家重点实验室通讯, 1994(6):670-676.

    张仁和, 何怡, 刘红. 水平不变海洋声道中的WKBZ简正波方法[J]. 声学学报, 1994(1):1-12.

    Renhe Z , Futang W , Wenliang H , et al. Frequency correlation and group time delay of ambient noise and ship radiated noise in the sea[J]. Acta Acustica, 1995.

    Zhang R . Theory and experiment of pulse propagation in shallow water[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 1995, 97(5):3368.

    Zhang, R., Liu, H., & He, Y. WKBZ Adiabatic Mode Approach to Sound Propagation in Gradually Range-Dependent Channels[J]. In Chinese Science Abstracts Series A,1995 3(14): 30-31.

    张仁和. 浅海声场的平滑平均理论、数值预报与海底参数反演[J]. 物理学进展, 1996(Z1).

    Zhang R , Li F , Luo W . Effects of Source Position and Frequency on Geoacoustic Inversion[J]. Journal of Computational Acoustics, 1998, 06(01n02):245-255.

    Zhang R , Li F , Luo W . A multifrequency inversion method for geoacoustic parameters[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 1998, 103(5):2933-2933.

    张仁和, 李风华. 浅海声传播的波束位移射线简正波理论[J]. 中国科学(A辑), 1999, 29(3):241-251.

    Zhang R , Li F . Sound vertical coherence in shallow water with a thermocline[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 1999, 105(2):1312-1312.

    Zhang R , Li F . Beam-displacement ray-mode theory of sound propagation in shallow water[J]. Science in China, Series A (Mathematics, Physics, Astronomy), 1999, 42(7):739-749.

    Zhang R , Li F . Recent Progresses on Shallow Water Reverbervation[M]// Theoretical And Computational Acoustics 2001. 2002.

    Zhang R , Li Z , Yan J , et al. Broad-band matched-field source localization in the east China Sea[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 2004, 29(4):1049-1054.

    Zhang, R , Peng, Z, Li, Z, Liu, M. The recent progress of shallow water acoustics in China [J]. In ICA. 2004, 4: 875-882.

    张仁和, 倪明. 光纤水听器的原理与应用[J]. 物理, 2004, 33(07):0-0.

    张仁和, 黄晓砥. 声源与接收器运动的脉冲简正波传播[J]. 声学技术, 2004, 23(z1):1-3.

    张仁和. 水声物理、信号处理与海洋环境紧密结合是水声技术发展的趋势[J]. 应用声学, 2006, 25(6):325-327.

    Zhang R , Li F . Longitudinal Correlation Improvement with Model-based Technique.[J]. 2008.

    Zhang R , Li Z , Peng Z , et al. Overview of shallow water acoustics in the State Key Laboratory of Acoustics[J]. AIP Conference Proceedings, 2012.

    • 科研成果奖励

    截至2016年4月,张仁和先后获国家自然科学二等奖(1982年)1项,国防科技进步一等奖和二等奖各1项,中国科学院自然科学一等奖1项以及中国科学院杰出科技成就奖1项 [5]

    人才培养

    • 教育思想

    张仁和认为:想象力、好奇心、兴趣和自学能力,比知识更重要。“努力学习、勇于探索、培养创新意识,这三点是非常重要的。” [6]

    张仁和认为:做人、做事、做学问的过程中,有几种关系必须要明确:长期积累与一时突破之间的关系;理论、实验和仿真之间的关系;团队精神与个人创造之间的关系;国家需求与个人兴趣之间的关系。张仁和院士指出:“科学研究的突破是长期积累的结果。在物理学、声学、信息科学等各个领域,都离不开实验,实验是理论的重要来源。做科学研究,对信息科学等应用性基础研究,必须要将团队精神与个人创造相结合,同时还要将国家需求与个人兴趣相结合。” [7]

    • 指导学生

    截至2016年4月,张仁和共招收培养了40余名博士生,接受过10余名博士后 [5]

    • 团队建设

    在张仁和担任声场声信息国家重点实验室主任、学术委员会主任期间,该实验室在1991、1994、2000和2005年连续四次参加国家级评估,皆被评为优秀实验室。2006、2007年,张仁和所领导的研究团队先后获得了国家主管部门的预先研究先进集体和首批国家科技创新团队荣誉称号 [8]

    荣誉表彰

    社会任职/张仁和 编辑

    人物评价/张仁和 编辑

    张仁和在水声物理与应用基础研究方面取得了多项成果,在水声理论与技术方面做出了系统性、创新性的杰出贡献,是中国具有重要国际影响的水声学科领域的优秀学术带头人。他在水声理论与实验研究方面取得的成果对中国声纳设计与使用有重要意义,他还在培养高级科技人才方面作出了杰出贡献 [5](中国科学院声学研究所评)

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    参考资料
    [1]^引用日期:2019-05-31
    [2]^引用日期:2019-05-31
    [3]^引用日期:2019-05-31
    [4]^引用日期:2019-05-31
    [5]^引用日期:2019-05-31
    [6]^引用日期:2019-05-31
    [7]^引用日期:2019-05-31
    [8]^引用日期:2019-05-31

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