低频、大功率、深水、宽带、小尺寸的水声换能器是当今水声领域的热门研究方向之一。论文紧跟换能器的发展趋势，围绕换能器低频、深水等关键技术参数，研究了3种基于纵向振子结合多元化腔结构的低频深水换能器。　　首先，提出了一种深水用多压电堆激励的换能器，该换能器由多组压电堆和两个中心开孔的金属筒盖板组成，多组压电堆沿周向均布与两端的金属筒盖板机械连接。其设计思想是利用多个压电纵向振子实现大功率的发射，利用结构的纵向振动模态和弯曲振动模态实现低频、宽带工作，利用溢流结构实现深水工作。采用有限元方法研究了两种金属盖板结构参数对盖板振动特性的影响，研究了结构参数对换能器空气中的振动特性及水中辐射特性的影响，并通过优化分析得到了换能器优化后的结构参数。仿真结果显示多压电堆激励深水换能器具有低频、深水、大功率、宽带、小尺寸的工作特性，为下一步工作提供了基础。　　其次，提出了一种多压电堆径向激励的低频星型镶拼圆柱换能器，该换能器由共享后质量块的多个压电复合棒换能器组成。其设计思想是利用压电堆的功率容量实现周向较大功率发射，利用结构的纵振和弯曲模态实现周向的宽带发射，刚性结构设计实现深水工作的目的。推导了星型镶拼圆柱换能器机电等效电路，根据等效电路求得了其频率方程;分析了有限尺寸圆柱换能器的声场特性;采用有限元方法研究了换能器结构参数对其振动及辐射特性的影响;分析了换能器刚性支撑结构的耐压性和换能器结构内腔充液时对发送电压响应的影响。根据相关分析结果，制作了刚性支撑结构的换能器样机并进行了测试。测试结果与仿真结果一致性较好。测试结果显示低频星型镶拼圆柱换能器具有低频、大功率、宽带的特点。若采用内腔充液结构，换能器可在千米以上深度工作，但要损失一部分声源级。　　最后，提出了一种深水工作的低频纵振耦合腔换能器，换能器由纵振换能器和连接于开孔后质量块的金属圆筒组成，形成纵振换能器与亥姆霍兹谐振器的有机组合。其设计思想是利用金属圆筒和后质量块组合的尾质量及较大功率容量的纵向振子实现低频、大功率工作;利用纵振、亥姆霍兹谐振模态，壳体模态实现宽带工作;后质量块开孔结构使亥姆霍兹腔内外液体连通、实现深水工作。推导了多开口的亥姆霍兹谐振器的频率方程，分析了圆柱壳在不同边界条件下的固有频率及振动特性，根据等效电路法得到了换能器的等效电路，求得了换能器的频率方程;采用有限元方法研究了换能器不同结构参数对纵振频率、导纳等振动辐射性能的影响。根据相关分析，研制了换能器样机并对其性能进行了测试，测试结果与仿真计算结果基本一致。测试结果表明低频纵振耦合腔换能器具有低频、深水、较大功率工作的特点。随后分析了样机耦合腔结构的亥姆霍兹共振频率，对样机低频声性能提出了改进方案。为后续改进工作打下基础。