矢量水听器作为一种新型水声换能器,可以提供水下声场质点振速信息,具有常规水听器无法比拟的优势。因此能够使研究人员更加全面的了解声场,促进对水下声学物理特性的研究。尤其优越的低频余弦型指向性,可以使其在小孔径下获得较高的增益。矢量水听器按照工作原理主要分为两大类:一种为惯性传感器,即通常的同振柱型与球型矢量水听器。作为惯性式传感器,结构上主要由悬挂系统与传感器本身组成。在应用上作为一整体,性能指标由悬挂系统与传感器本身共同确定。一种为非惯性传感器,主要包括压差式矢量水听器和多模水听器(从传感器方式上多模水听器本身就是一种压差式矢量水听器)。作为非惯性式传感器,结构上不需要悬挂系统。性能指标由传感器本身确定。针对同振型矢量水听器多采用金属弹簧或橡胶绳后期点对点悬挂,且重复悬挂会带来水听器性能指标不稳定的问题,本文提出一种可刚性固定的同振柱型矢量水听器。其思想为将悬挂系统与同振柱型矢量水听器融为一体,结构上采用圆环型橡胶弹簧与同振柱型矢量水听器面对面接触方式;在运动方式上利用圆环型橡胶弹簧剪切运动使水听器与水下声波达到同振的效果。本文首先针对同振柱型矢量水听器接收理论通常不考虑悬挂系统对性能指标影响的问题,利用等效电路法将声学理论与振动系统同时融合在等效电路中。通过建立带有悬挂系统的同振柱型矢量水听器等效电路,推导出水听器在水中的灵敏度表达式。仿真分析水听器密度,内部敏感元件,悬挂系统对水听器工作特性的影响。再利用有限元方法(基于ANSYS软件)对圆环型橡胶弹簧的水平剪切刚度影响因素进行研究。利用2参数Mooney-Rivlen模型分析圆环橡胶弹簧材料参数,尺寸参数对剪切刚度的影响,并计算在有预应压力的条件下不同压力值对剪切刚度的影响。在此基础上,研制出两种内置不同敏感元件的矢量水听器样品。内置压电加速度计的同振柱型矢量水听器,其工作频段为500Hz-2500Hz,灵敏度不小于-190dB(@1kHz);内置动圈速度计同振柱型矢量器,其工作频段为500Hz-1600Hz,灵敏度为-190dB。同振型矢量水听器的弹性悬挂系统通常仅作为振动系统的一部分,并不直接与声波作用。本文研究了一种具有弹性包裹体的同振球型矢量水听器。声波通过弹性包裹体作用到内部球型矢量水听器使之运动,进而拾取声质点振速信号。文中介绍了该型矢量水听器物理模型的建立过程,通过理论与仿真分析,确定了相关参数对水听器性能的影响规律。最后研制出水听器样品,并在新安江进行湖上测试。其工作频段为63Hz-1600Hz,灵敏度为-183dB(@1kH)。针对压差式矢量水听器通常只适合高频段工作且带宽较窄的问题,本文提出一种新型夹心结构压差式矢量水听器。利用棒的弯曲振动模态使之可在较低频率下工作。本文研究了如何利用ANSYS软件分析计算压差式矢量水听器水下电声特性。首先利用ANSYS有限元软件对夹心结构压差式矢量水听器模型进行空气中模态分析,研究材料参数对水听器最低阶振动模态的影响。其次,对水听器进行水中谐响应分析,运用互易原理对其灵敏度进行仿真计算。通过声场分析,得出其指向性特性。最后,研究了新型夹心结构压差式矢量水听器装配制作工艺,并制作了出夹心结构压差式矢量水听器样品。在消声水池中进行了电声性能测试,测试结果表明其与理论结果基本一致。