水听器传感机制与集成技术的进展：综述

《IEEE Sensors Journal》：Progress in Sensing Mechanisms and Integration for Hydrophones: A Review

　　

摘要：

深海水听器作为水下声学检测的核心前端设备，能够从远距离获取水下声学信息，并应用于海洋勘探等多个领域。本文综述了最新的研究进展，重点探讨了电气型和光学型这两种主流技术，并详细阐述了传统宏观结构水听器以及新型微机电系统（MEMS）水听器的创新发展。对于电气型水听器，文章从压电式、压阻式和电容式三种类型的角度阐述了其原理与设计：压电式水听器注重特定材料和结构的研发；压阻式水听器通过仿生结构实现矢量感知；电容式水听器则具备独特的结构优势及多种性能特点。光学型水听器分为光纤式和集成光学式两种，前者通过调制光信号来实现抗干扰等功能，后者则利用微纳加工技术实现了小型化与较大动态范围的综合性能。文章对比了各类水听器的性能，指出了它们在深海极端环境下的结构可靠性、降噪能力以及大规模阵列集成方面所面临的挑战，并对未来进行了展望：MEMS技术和封装技术将推动水听器的进一步小型化；量子声学等技术将帮助它们更好地适应极端环境；人工智能将助力信号处理，为自主深海声学监测网络的建设奠定基础，同时为相关研究与应用提供参考。