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随着水声技术的发展，声压水听器备受关注，尤其是在军事领域中扮演重要角色，对水听器的主要要求开始趋向于低频、小尺寸、高灵敏度、较宽的工作带宽、无指向性。在本文中，研究了纵振复合棒式水听器和弯张类圆柱形水听器两种声压水听器，采用锆钛酸铅(PZT-4)作为敏感元件。
首先，介绍水听器的分析方法。先利用等效电路法推导出纵振复合棒式水听器的理论模型，从而推导出接收灵敏度、导纳关于频率f的函数表达式。再介绍有限元方法和声场互易原理，利用有限元软件ANSYS18.0对纵振复合棒式水听器实例进行仿真，根据声场互易原理计算水听器的接收灵敏度，将仿真结果与等效电路法推导结果进行对比分析发现：等效电路法中材料参数与结构参数都体现在数学公式中，直观表达各个结构件的物理意义；ANSYS有限元仿真在建模、模态分析、边界条件施加方面更为接近实际情况，考虑到水听器纵向横向模态耦合以及前盖板与近水场接触面之间存在流固耦合界面，相比等效电路法更符合实际情况。
然后，利用ANSYS有限元软件对纵振复合棒式水听器进行结构参数的优化设计，研究主要结构参数对该水听器的接收灵敏度、工作带宽、反谐振频率的影响。优化后纵振复合棒式水听器的试验样机：接收灵敏度峰值约为-169.1dB，此处对应的频率即一阶反谐振频率为11400Hz。其接收灵敏度在2800Hz以下的低频段内上下起伏不超过3dB，平均-186dB。
其次，利用ANSYS有限元软件对弯张类圆柱形水听器进行结构参数的优化设计，研究主要结构参数对该水听器的接收灵敏度、工作带宽、反谐振频率的影响。优化后弯张类圆柱形水听器的试验样机：接收灵敏度峰值约为-174.2dB，一阶反谐振频率为6000Hz。其接收灵敏度在4200Hz以下的低频段内上下起伏不超过3dB，平均-180dB。
最后，对上述两种水听器进行加工制作，介绍了水下测试系统及原理，并测试了它们在水中的电导、接收灵敏度以及指向性。对于纵振复合棒式水听器，测试表明：在2000-15000Hz频段下，实测曲线与理论计算接近，20-2000Hz的低频段，该水听器的接收性能很差，起伏较大并且数值很低，该频段内，曲线只在60-600Hz范围内具有较为平坦的响应，平均接收灵敏度数值只有-198dB，指向性沿中心对称轴方向较为集中。对于弯张类圆柱形水听器，测试表明：在20-4000Hz频段内实测曲线与有限元仿真计算得到的曲线很接近，上下起伏不超过3dB，平均接收灵敏度达到-180dB，此外该水听器在该频段内具有良好的指向性。
首先，介绍水听器的分析方法。先利用等效电路法推导出纵振复合棒式水听器的理论模型，从而推导出接收灵敏度、导纳关于频率f的函数表达式。再介绍有限元方法和声场互易原理，利用有限元软件ANSYS18.0对纵振复合棒式水听器实例进行仿真，根据声场互易原理计算水听器的接收灵敏度，将仿真结果与等效电路法推导结果进行对比分析发现：等效电路法中材料参数与结构参数都体现在数学公式中，直观表达各个结构件的物理意义；ANSYS有限元仿真在建模、模态分析、边界条件施加方面更为接近实际情况，考虑到水听器纵向横向模态耦合以及前盖板与近水场接触面之间存在流固耦合界面，相比等效电路法更符合实际情况。
然后，利用ANSYS有限元软件对纵振复合棒式水听器进行结构参数的优化设计，研究主要结构参数对该水听器的接收灵敏度、工作带宽、反谐振频率的影响。优化后纵振复合棒式水听器的试验样机：接收灵敏度峰值约为-169.1dB，此处对应的频率即一阶反谐振频率为11400Hz。其接收灵敏度在2800Hz以下的低频段内上下起伏不超过3dB，平均-186dB。
其次，利用ANSYS有限元软件对弯张类圆柱形水听器进行结构参数的优化设计，研究主要结构参数对该水听器的接收灵敏度、工作带宽、反谐振频率的影响。优化后弯张类圆柱形水听器的试验样机：接收灵敏度峰值约为-174.2dB，一阶反谐振频率为6000Hz。其接收灵敏度在4200Hz以下的低频段内上下起伏不超过3dB，平均-180dB。
最后，对上述两种水听器进行加工制作，介绍了水下测试系统及原理，并测试了它们在水中的电导、接收灵敏度以及指向性。对于纵振复合棒式水听器，测试表明：在2000-15000Hz频段下，实测曲线与理论计算接近，20-2000Hz的低频段，该水听器的接收性能很差，起伏较大并且数值很低，该频段内，曲线只在60-600Hz范围内具有较为平坦的响应，平均接收灵敏度数值只有-198dB，指向性沿中心对称轴方向较为集中。对于弯张类圆柱形水听器，测试表明：在20-4000Hz频段内实测曲线与有限元仿真计算得到的曲线很接近，上下起伏不超过3dB，平均接收灵敏度达到-180dB，此外该水听器在该频段内具有良好的指向性。