近年来,随着对海洋资源勘探的不断深入,对海洋勘探使用的换能器标定性能的准确性的要求也不断提高。换能器是一种能量转换装置,在水声领域中通过换能器发射接收声波以实现对目标的定位和探测。声源级和指向性是换能器标定的重要参数,指向性影响到探测的距离;声源级直观反应了发射信号的强弱。随着低频换能器尺寸的不断增大,其远场的距离也不断增加,指向性和声源级的测试距离要求也随之提高,标准测量法受实验室水池大小的限制,对换能器声源级和指向性的测量也越来越困难。此外,实验表明实船(动态情况)安装后导流罩等结构会对换能器的声学特性产生影响,而现有的换能器的声学特性都是其实船安装前进行测量的,对其实船安装后的声学性能尚无测量方法,因此需要对测量方法进行改进。为解决现有测试方法对大尺寸换能器的声学特性测试困难,实船安装之后性能无法测量的问题,本研究提出了一种基于四元十字阵信号提取的低频换能器指向性和声源级的测量方法,利用双曲交汇法结合四元阵列的时延差信息对发射换能器进行定位,再根据阵列测得的声压信息完成指向性和声源级的测量。同时,根据四元十字阵的定位原理,设计并研制了信号采集的多元水听器阵列,并使用该水听器阵列对静止、运动状态下的标定发射换能器的声源级和指向性进行测量。指向性试验结果与标定结果的-3dB的波束宽度误差在6.6%以内;声源级的误差在2%以内,两者与标定的误差均小于水声测量误差10%的要求。本论文提出的基于多元平面阵的换能器声学性能的测量方法具有一定的可行性,研制的水听器阵列装置具有一定的适用性,该方法和装置具有一定的推广价值。