随着声纳设备向低频、大功率、信号处理、高搜索等方向发展,对换能器的要求也在逐年提高,单个换能器已经无法满足上述的综合要求,因此必须将换能器组成基阵,才能达到近代声纳的指标要求。由于纵向式换能器结构简单、尺寸小、易于成阵等优点,常常组阵使用。本文采用纵向式换能器作为基元,制作了一个八元平面阵。首先,用等效电路法对纵向式换能器进行分析,得到了换能器的等效电路图,分析了换能器纵振动附近频段的电声性能。然后,用有限元软件ANSYS对换能器进行分析,建立了换能器的有限元模型,分析了换能器的导纳曲线和发送电压响应曲线,掌握了换能器主要结构参数对换能器性能的影响规律,优化了换能器的尺寸,仿真设计了一个在20kHz-40kHz的频率范围内,发送电压响应最大值为146.5dB,起伏小于3dB的虚拟样机。并以此虚拟样机为阵元,设计制作一个八元平面阵。其次,通过互辐射基本理论,研究了阵元和阵的阻抗特性随阵元间距和工作频率的变化规律,通过指向性理论,研究了阵的指向性随阵元间距和工作频率的变化规律,并基于互辐射理论对平面阵的指向性进行修正,从辐射效率与波束宽度,确定了阵元间距。针对理论确定的阵元间距,用ANSYS软件仿真进行验证,得到了一个平面阵虚拟样机。虚拟样机在20kHz-40kHz的频率范围内,最大发送电压响应为164.2dB,起伏4.5dB,四阵元方向上的最大-3dB波束宽度为15?,二阵元方向上的最大-3dB波束宽度为28?。最后利用仿真结果制作了12个纵向式换能器,在20kHz-40kHz的频带范围内,发送电压响应最大为151dB,起伏6dB;并以其中8个换能器为阵元,制作了平面阵的样机,在20kHz-40kHz的频带内,发送电压响应最大为166dB,起伏6.4dB,四阵元方向-3dB波束宽度最大为14?,二阵元方向-3dB波束宽度最大为32?。