海洋湍流观测对于掌握海洋的微观结构和宏观运动是必不可少的过程,所以专门针对湍流测量设计的剪切流传感器是测量湍流最有效的手段。湍流运动可看成大尺度的涡破碎后形成小尺度涡,小尺度的涡破碎后形成更小尺度的涡。大尺度涡不断地从主流获得能量,通过涡间的相互作用,能量逐渐向小尺度的涡传递,然后逐渐耗散,而动能耗散率成为湍流耗散的重要指标。根据湍流的特性设计了剪切流传感器,主要作用是通过测量海水剪切流速计算出动能耗散率。本文基于剪切流传感器的工作原理对其结构进行优化以提高信号电压和扩大测量频率范围。首先基于压电理论通过压电耦合仿真获得压电片长度、宽度、厚度分别与压电电压和共振频率之间的关系,从而获得压电片合理的基本尺寸;然后基于悬臂梁主要用于放大信号提高分辨率,分析了其长度对信号值的影响;设计密封结构以及连接方式,并对其对共振频率的影响进行计算,得出密封结构对性能的影响程度;通过流体分析,对传感器探针形状进行分析,确定探针的最优形状;最后对传感器整体性能进行流固耦合分析和湿模态分析,以确定其水动力特性和工作频率范围,并通过相关实验进行验证。将传感器搭载在测量载体剖面仪上进行了相关水域实验,由浅到深,由静态到动态逐步进行,对传感器的性能进行了分析研究。结果表明,经过优化设计的传感器达到了使用要求。从而证明了本文所用的优化设计过程的可行性。