在相当长的时期内，为了解决水声工程中的大量声学问题，都是使用声压水听器及其基阵，平时所说的水听器也就是指声压水听器，现有的对各种声现象的描述以及描述的这些声现象的规律也都是基于声压量的。然而，随着人们对水声科学研究的不断深入，越来越多的问题已经不能完全依靠水声声压水听器及其基阵来很好地解决了，如水声声强测量、水下噪声源的空间定位和辐射声功率等问题的出现。如何正确地测量水声声强、确定水下噪声源的空间位置和其辐射功率的大小，迫使人们寻求其它解决途径，很快矢量水听器便是成为解决上述问题的有效途径之一。 矢量水听器通常是指振速水听器和声压梯度水听器，按结构的不同可以分为力学型和惯性型两种。不动外壳型矢量水听器属力学型矢量水听器，而同振型则属惯性型矢量水听器。本文研究的是三维同振球型矢量水听器，该水听器由球体外壳、压电加速度计、前置放大器、质量块、填充物、柔性悬置元件和框架组成。 本文详细阐述了振速水听器和声压梯度水听器的构成和工作原理，并以三维同振球型矢量水听器为研究重点，对同振球型矢量水听器的力学模型进行了理论分析，并指出：压电加速度计的共振频率至少应高于矢量水听器上限工作频率的三倍以上；质量块的重量约为加速度计十倍以上；球体密度控制在1～1.1(g／cm~3)，使球体具有近似中性浮力；柔性悬挂元件的共振频率要远远低于矢量水听器工作频率的下限。 通过本文研究制作的三维同振球型矢量水听器，利用矢量水听器灵敏度和指向性测量装置，在消声水池中进行实际测量，结果证明其指向性图具有“8”字形指向性图的特点，自由场灵敏度与频率成正比，即每倍频程增加6dB。