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中国科学院声学研究所研究员张碧星： |
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情系声学 矢志创新 |
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■胡芳
冰心老人有一句话：“成功之花，人们往往惊羡它现时的明艳，然而当初，它的芽儿却浸透了奋斗的泪泉，洒满了牺牲的血雨。”凭借着多年来不为人知的勤勉敬业，中国科学院声学研究所研究员、博士生导师张碧星在声学研究领域征服了一个又一个高峰。
他在超声成像、超声传播与散射、超声电子学、井孔声学等方面开展了深入系统的研究工作，在时间反转成像、相控阵检测与成像、瑞利波探测理论及方法等方面负责完成了多项国家级科研项目和横向课题。他针对分层介质、各向异性介质、多孔介质等，对声波的激发和传播与散射机理、声学探测理论和方法、声成像理论和方法等问题开展研究并取得了一系列具有原创性的科研成果。
张碧星一直从事声学无损评价的基础理论和应用方法研究，完善和发展了声表面波探测的理论体系。理论上对分层介质的传递矩阵进行了改进，改善了数值计算中的高频有效数字丢失现象，较大程度地扩大了可计算的频率范围，使得在通常频段范围内完全克服了有效数字丢失现象的难题。
在此基础上，他对声表面波探测理论与方法开展了系统深入的研究。正确地给出了声表面波多模态的物理诠释及内在机理，首次提出了声表面波“之”字形频散曲线的形成机理，为声表面波反演研究打开了缺口，并率先开展了声表面波反演研究。
他发展了声学时间反转聚焦成像理论，首次将时间反转法应用于各向异性介质，提出了时间反转聚焦增益的概念。率先在国内开展了系统的声学时间反转聚焦理论和实验研究，将时间反转法应用于水下编码通信，极大地降低了水下通信中的误码率，使通信距离大大增加，推动了我国水下通信研究的发展。
在井孔声学方面，他深入系统地研究了模式波和临界折射波的激发与传播机制，指出多极源在低频段测得的是临界折射横波，而不是具有频散特性的模式波，澄清了前人在该问题上的模糊认识。
对于各向异性声测井理论，他首次采用摄动理论对各向异性地层井孔内外声场进行了摄动求解，得到了一套完整的理论体系，从而为非轴对称各向异性声测井理论、井中横波劈裂等问题的研究提供了很好的理论基础。
近10年来，张碧星一直坚持开展超声相控阵检测技术的理论、方法及实验研究。
在国家“863”计划课题资助下，他率团队在开展大量超声相控阵理论和实验研究的基础上，专注于管材超声相控阵检测的应用技术研究，在相控阵换能器探头设计与研制、相控阵发射采集系统、高速数据处理与传输等关键技术上取得突破，打破了国外技术的封锁，成功研制出我国第一台超声相控阵管材探伤设备，关键技术指标达到国际先进水平，具有自主知识产权，填补了我国在超声相控阵管材检测上的技术空白，改变了我国不能研制管材超声相控阵检测设备的落后现状。
《中国科学报》 (2012-11-09 B2 专题)
