凸阵换能器是腹部超声成像的重要部件,其电声性能直接关乎成像的分辨率和对比度等。弛豫铁电单晶Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x Pb Ti O3凭借其远超Pb(Zr1-xTix)O3陶瓷的压电、介电和机电耦合性能在超声换能器应用中有着天然的优势。对于单晶凸阵换能器的研发方面,出于应用的学科知识过多,整体的设计及其复杂,已然成为高端超声设备研发的巨大障壁,近些年来政府出台了鼓励高端医疗设备的自主研发以及创新的政策,因此对高性能的单晶换能器的研发是一个巨大的机遇。本论文围绕着弛豫铁电单晶PMNT凸阵换能器的声学匹配和压电振子的优化设计以及工艺集成展开研究。通过建立对应结构的凸阵换能器模型,并结合KLM模型进行有限元仿真获取对应结构换能器的声学和结构参数,并通过工艺集成制备出对应结构的单晶凸阵换能器,并进行电声性能的测试表征。具体研究结果如下:增能层的引入可以有效改变换能器压电层的边界条件,并以此改变压电振子的振动模态和声波在换能器中的传输方式,能够提升单晶凸阵换能器的电声性能。通过对具有增能层的（DM）单晶凸阵换能器进行有限元分析,DM的阵元的电学阻抗谱频域范围大于传统（TD）单晶凸阵换能器的阵元的,且在谐振频率下的阻抗不及TD阵元的二分之一,有利于后端的电学匹配和调谐。DM单晶凸阵换能器的脉冲-回波带宽(2高达89.46%,比TD单晶凸阵换能器的(2高出17.22%,相对脉冲-回波灵敏度提升了1.1 d B。阵元间串扰仿真显示,DM单晶凸阵换能器的阵元间串扰降低了2.7 d B。子阵元的引入可以将原本单一的横向振动模态分解为多种的横向振动模态,使得阵元间串扰大幅度降低,提升单晶凸阵换能器的电声性能。通过对具怎子阵元和增能层的（SD）单晶凸阵换能器进行有限元分析,根据阵元电学阻抗谱,子阵元的引入拓展了单晶凸阵换能器的频域范围,进一步降低了谐振频率下阵元的阻抗,更有利于后端的电学匹配和调谐,且在脉冲-回波性能上,使得SD单晶凸阵换能器的（2提升到91.05%,同时使阵元间串扰大幅度降低,与DM单晶凸阵换能器相比差值达到4.9 d B。单晶凸阵换能器的工艺集成和测试表征方面,制备出了高性能的具子阵元的基于增能结构的单晶凸阵换能器,它的回波性能与有限元仿真的结果较为一致,且阵元一致性优异,整体波动电容只有0.98%,在未经电学匹配和调谐以及无声透镜的情况下,在穿透深度为12 cm处的-6 d B的带宽BW高达90.46%,相对脉冲-回波灵敏度RS为-49.17 d B,中心频率1）为2.83 MHz,远超商用同工作频率的PZT陶瓷凸阵换能器的性能。