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随着声学探测设备工作频率向低频不断延伸，如何提高水下航行器的低频声隐身特性越来越关键。传统的被动声学材料能够很好的控制高频噪声，但在低频段，其立体厚重的结构影响了水下航行器的机动性和灵活性。主动控制技术由于其良好的低频适应性使其成为低频声隐身技术的可行方案，但目前还没有一种能够降低目标强度的主动声学材料问世，这主要是由于主动声学材料中的传感元件、发射元件在低频难以满足尺寸和性能的双重要求，并且在与被动材料兼容性以及实际环境适应性方面缺乏深入的研究。本文试图设计一种主动声学材料在抑制低频噪声的同时，使其与被动声学材料复合以拓宽吸声频段，并结合其原理和结构在浅海中进行了散射声场抑制的应用仿真研究，论文的主要工作与创新点如下: ①设计了微小尺寸MEMS矢量水听器，实现了低至20Hz的良好指向性。建立了振速、声压芯片微结构的数学模型，分析了振速和声压芯片的拾振机理，探讨了不同芯片结构尺寸与谐振频率之间的关系以及不同封装材料、环境下芯片各阶模态固有频率。并结合CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)技术和MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术，制作了矢量水听器的原理样件，进行了实验测试，结果表明20～2000Hz频段内具有良好的频响特性。该水听器为水下主动吸声材料的研制奠定了元件基础，并且有望显著降低水下主动吸声材料的尺寸。 ②结合自主研制的矢量水听器，实现了工作频率低至100Hz的厘米级主动吸声材料。该吸声材料采用矢量水听器分离入射波和反射波，克服了传统双水听器声波分离方法中传感器间距及测量频率的限制，显著拓宽了水下主动吸声材料的低频吸声频段。为拓展水下主动吸声材料的应用范围，将其作为吸声终端，在水声声管中构建了行波管测量系统，分析了吸声终端的性能对待测材料反射系数、透射系数测量值的影响，并给出了待测材料反射、透射系数的修正方法。结果表明该吸声材料在100～2000Hz频段内吸声系数可以达到0.98以上，待测材料声压反射系数与声压透射系数的理论值与修正值基本一致。 ③提出了一种宽频带吸声的新型主被动复合吸声结构。建立了主动及主被动复合吸声结构的数值模型，阐明了主被动复合结构吸声机理，分析了主被动复合结构声学参数、力学变化对主被动复合吸声结构声学性能的影响，量化了被动材料及主被动复合吸声结构的动态力学参数与声学性能之间的对应关系，并在声管中比较了被动材料和主被动复合吸声结构的性能，结果表明该主被动复合吸声结构能够对单频、白噪声、扫频信号、CW脉冲信号实现有效控制，被动材料在500～1800Hz频段范围内平均吸声系数约为0.5，而主被动复合结构的平均吸声系数大于0.8。 ④基于主动吸声结构提出了适用于浅海环境的低频散射声场主动控制理论，并进行了应用仿真。以刚性球体为散射模型，Ingenito简正波方法为理论基础，KRAKENC程序为计算手段，提出了浅海中低频散射声场主动控制理论。分析了浅海深度、声速剖面、海底底质、散射体波尺寸、声源与目标相对位置等参数变化对散射声场的影响，讨论了主动控制系统不同的分布方式和物理配置对低频散射声场抑制效果的影响。结果表明:控制某些离散点的散射声，可以降低远场散射声，散射声波尺寸越小、次级源距散射体表面越近，误差传感器距散射体表面越远，控制效果越好，且散射声衰减量随系统通道数目的增加而增大。 本文在水下主动吸声材料、主被动复合吸声结构等方面取得的研究成果，将在舰船声隐身等方面具有广阔的应用前景。