由中北大学自主研制的仿鱼类侧线系统的MEMS矢量水听器,结合了MEMS技术和仿生学原理,在水声探测中表现出良好的性能,如矢量检测特性,尺寸小和价格低廉等优点。基于前人的研究工作,该传感器的封装和接收灵敏度是传感器研究至关重要的问题:减少封装对频率响应特性的影响,提高传感器的接收灵敏度。为了消除聚氨酯透声帽对谐振频率的干预和减少粘滞硅油对谐振频率的影响,提出了Parylene薄膜封装的仿海豹胡须式MEMS矢量水听器(WIVH),用于拓宽频率响应的带宽和改善频率响应的特性。Parylene均匀保形地沉积在整个传感器表面,取代现有仿鱼类侧线系统封装技术,即聚氨酯透声帽和粘滞硅油封装。频率响应是水听器设计过程中的一个关键因素,本文主要通过建模和表征证实WIVH对频率响应特性的优化。根据声压梯度原理,分析聚氨酯透声帽共振峰对频率响应的影响,并证明WIVH是一个标准的声压梯度型矢量水听器,在线性区域中,频率响应曲线随着频率按照6dB/倍频程增量变化。此外,分析了流体和Parylene膜之间的相互作用和Parylene封装后结构振动性能的变化。通过谐振频率和频率响应测试得到,相对于仿鱼类侧线系统MEMS矢量水听器(LLIVH)的带宽而言,WIVH频率带宽可以提高两倍;Parylene薄膜封装对于传感器的频响特性几乎没有影响。在封装优化的基础上,本文通过增大传感器信号接收区的表面积,实现MEMS矢量水听器接收灵敏度的大幅度提高。球形低密度复合材料与纤毛集成可极大地提高信号接收区表面积,该结构称为“棒棒糖式”微结构。首先建立了“棒棒糖式”MEMS矢量水听器(LVH)接收灵敏度的数学模型,分析传感器微结构的应力分布模型,并可以通过ANSYS仿真得到不同结构参数对灵敏度的影响关系。MEMS矢量水听器通过Parylene薄膜淀积实现绝缘封装。通过仿真验证了Parylene封装对于传感器灵敏度几乎没有影响,可以适量提高传感器的谐振频率。最后,表征实验结果表明,接收灵敏度可以达-173.6dB(500Hz 0dB@1 V/μPa),与以往的纤毛状MEMS矢量水听器相比(CVH),接收灵敏度可以增加约10dB。此外,频率响应呈现6dB/倍频程的线性增加。工作频段为20~500Hz,凹点深度超过30dB,表明水听器在水声监测中的应用前景。