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,要便于野外快速布设、连接,甚至要考虑伪装。
第四步,也是最难的,回声信号的接收与分析。我们需要改进现有地听瓮,或者设计新的拾音器,并且要制定一套方法,教我们的地听兵如何从复杂的回声背景中,解读出有用信息。”
任务迅速分配下去。胡师傅带着几个铁匠和铜匠,专门攻关“探声音片”;顾慎拉着两个精于机括的学徒,琢磨自动触发装置;林致远和吴铭负责整体结构设计和野外布设方案;徐寿则领着几个算术好的,开始尝试建立回声信号的分析模型——他们用不同大小的木块、铁桶放在院子里,敲击竹板制造声音,然后用最灵敏的地听瓮记录回声的细微差别,寻找规律。
格物院再次进入了那种熟悉的、忙碌而专注的节奏。锻打声、锉磨声、争论声、演算的沙沙声日夜不息。炉火比往年冬天烧得更旺。
腊月十五,第一套粗糙的“地听琴”原型机在院中空地上架设起来。它看起来颇为怪异:一个木制框架上,横向固定着五片长短不一的薄钢片,钢片一头被紧紧夹住,另一头悬空。框架后面是一个类似钟表内部的发条驱动机构,连接着五个小木槌。
“试试?”胡师傅看向叶明,手有些抖。周围围满了格物院的匠师学徒,王老五的儿子王小顺也被特许进来观摩,眼睛瞪得溜圆。
叶明点头。负责机括的学徒拧动旋钮,上紧发条,然后拨动了一个开关。
哒、哒、哒……机括开始工作。小木槌按照设定的间隔(大约一次呼吸的时间),依次敲击在五片钢片上。
“叮——”、“铮——”、“嗡——”、“咻——”、“咚——”
五声高低、长短、音色各异的清响依次传出,在寒冷的空气中荡开。声音不算特别洪亮,但异常清晰、锐利,带着一种金属特有的穿透感。
几乎在声音响起的同时,放置在三十步外、五十步外、一百步外的三个改进型地听瓮旁,负责倾听的学徒迅速将耳朵贴到听筒上,在准备好的格纸上标记着什么。
“有回声!”五十步外那个学徒最先喊道,“是从对面院墙返回的!五声都有,但强弱和返回时间不一样!”
徐寿快步走过去,看着格纸上那几条起伏的墨线,又抬头望望五十步外的青砖院墙,喃喃道:“真的可以……虽然粗糙,但不同的声音,遇到同一堵墙,返回的信号确有特征可循。”
第一次测试,成功了半步。他们证明了用可控的、差异化的声波主动探测,并接收到有分析价值的回声,是可行的。
但问题接踵而至。首先是距离,在无风、安静的院内,有效探测距离勉强达到一百步,这与军事需求相差甚远。
其次是环境干扰,一阵风吹过,或者远处街市传来车马声,回声信号就会变得模糊难辨。
最后是解析,除了知道“有东西”,还无法准确判断那是什么东西、具体多远、什么形状。
“钢片声音的穿透力和传播距离需要加强。”
胡师傅盯着那几片钢片,“或许可以改变形状,不是简单的长条片,试试碗状、簧片状?或者给钢片加一个共鸣腔?”
“驱动机括的力道可以再加大,但要注意别把钢片敲坏了。”顾慎检查着发条和槌头。
“接收端需要过滤杂音。”徐寿提出,“能否在听筒或瓮体结构上想办法,让我们更容易听清那几个特定频率的声音?”
林致远则拿着炭笔在地上画着阵列图:“单个‘琴’威力有限。如果我们把十个、二十个这样的‘琴’,按照特定阵型布置在边境关键地段,同时或依次发声,形成一片‘声波探测网’呢?总有一个方向、一种频率,能更好地捕捉到目标的回声。”
思路在碰撞中愈发清晰。改良迭代迅速展开。
腊月二十,第二代“地听琴”样机出现。钢片被换成了特制的铜质“音碗”,碗口朝外,碗底连接驱动杆。
发条机构力量增强,触发槌头包裹了软木以减少杂音。
更重要的是,徐寿受乐器“笙”的启发,为每个音碗设计了一个可调节的竹制共鸣管,大大增强了声音的定向性和传播距离。
再次测试,有效探测距离提升到了两百五十步左右,声音更加凝聚。
针对风声干扰,吴铭想了个土办法:用薄油布和木架,为地听琴和地听瓮搭建了临时的“消音亭”,虽不能完全隔绝,但能削弱大部分风噪。
与此同时,第一批十套“地听琴”的生产图纸和工艺要求,被快马送往安溪县和北疆几个主要军镇。
叶明在给孙大山和北疆工匠负责人的信里写道:“此物尚不完善,然足以应对狄人噪音干扰。彼以乱声盖我,我则以奇声破之。请速组织可靠工匠,依图打造,并于边境要隘秘密布设、训练使用。不求尽窥敌踪,但求在敌干扰下,保留一双‘能自己唱歌的耳朵’。”
推广的难题也随之而来。北疆回信反映:铜质音碗加工精度要求高,边镇匠人一时难以掌握,废品率高;发条机括的保养维护复杂,军中缺少专门人才;布设阵列需要工兵配合,选择地形、伪装隐蔽都需要学习。
叶明让格物院赶制了一份更为详细的操作手册和故障排查指南,连同几名熟练工匠,一起派往北疆指导。他明白,任何新装备的列装,都会伴随这些问题,关键在于快速反馈和迭代。
腊月二十八,小年前一天。蓟镇传来第一次实战应用简报。
狄人果然加强了对地听系统的干扰,除了定时的“闷响”,偶尔还会
