为了提高压电水听器在2k Hz以下低频段的性能,本文设想了一种对称式换能器结构,以两组压电陶瓷圆片、聚氨酯保护层、聚氨酯衬底构成两对换能器,相互独立工作,分别固定在一个圆柱形金属块的两端,组合成一个结构稳固的圆柱体。水听器内置了电路模块,换能器输出的两路信号先分别经过相同的低噪声放大电路,然后进行信号叠加,之后完成数字化处理,以RS-422协议对外通讯。本文主要对压电陶瓷圆片、保护层、衬底构成的换能器做了理论研究和仿真分析,还对敏感材料和放大电路的噪声做了探究,并依据理论指导实践,制作出一款水听器样机,经测试10Hz-2k Hz的接收灵敏度约-153d B,起伏约±2d B,自噪声水平与TC4032低噪声水听器相当,可以耐受至少2.1MPa的静水压力。本文主要做了以下研究:（1）建立单个换能器的等效机电网络,以此为基础推导低频接收灵敏度的理论模型,然后从理论模型探究压电敏感材料对低频接收灵敏度的影响,又从提高声波透射率和减小声衰减的角度,研究保护层的影响,提出提高低频接收灵敏度的方法。（2）基于有限元仿真方法研究换能器的低频特性,在仿真结果中提取数据计算低频接收灵敏度。用控制变量的方法,改变衬底材料和换能器各部分尺寸,以低频灵敏度高、响应平坦、灵敏度峰值远离低频段为目标进行优化。然后仿真分析有金属块支撑的对称双面换能器结构耐压性能。（3）分析压电敏感材料的噪声大小,探究放大电路的噪声来源,通过估算明确低频段噪声的主要贡献。在噪声分析的指导下设计放大电路,以及信号叠加电路和数字化对外通讯电路。制作出电路板测试功能,最后装配水听器样机,进行低频性能测试,证明理论的正确与可行。本文创新性地利用两个压电陶瓷圆片设计了对称式双面接收换能器,金属块、聚氨酯衬底做支撑,保证结构耐压的同时利用最大的压电系数,有很好的低频响应,匹配低噪声放大电路提高了低频灵敏度,并且水听器自噪声小。