近年来,随着超声技术的不断发展,超声波在空气中的应用变得越来越广泛,比如超声除尘、超声悬浮、超声干燥以及超声凝聚等。众所周知,在超声技术领域,换能器的声阻抗通常远大于空气的声阻抗,故而存在着严重的阻抗失配问题,使得声波不容易辐射出去。弯曲振动压电陶瓷换能器因具有尺寸小,重量轻,结构简单,易于与空气匹配等特点,所以常用做空气超声换能器。本文的主要内容包含以下几个部分:1.基于弹性薄板的小挠度弯曲问题,推导出薄板弹性弯曲时的平衡微分方程。利用等效弹性法推导了矩形薄板在不同边界条件下的谐振频率方程。2.提出了一种新型矩形穿孔板双叠片压电换能器,利用COMSOL仿真软件对该换能器的弯曲振动模态进行了分析,得到了不同弯曲振动模态下的谐振频率以及有效机电耦合系数;研究了金属穿孔板的厚度、长度以及穿孔率对换能器特征参数的影响;通过对穿孔板换能器做空气中的辐射声场分析,得到了换能器在空气中的导纳-频率响应曲线和发射电压响应曲线;加工了一组穿孔板双叠片压电换能器,利用激光测振仪测试了其表面振动位移,实验测试结果与仿真模拟结果基本一致。3.提出了一种带有穿孔板结构的新型三叠片压电换能器,研究了穿孔板三叠片换能器的弯曲振动模态,得到了换能器的导纳-频率响应曲线;通过分析穿孔板换能器在空气中的辐射声场,得到了换能器在空气中的导纳-频率响应曲线和发射电压响应曲线;研究了当金属穿孔板的厚度、长度、穿孔板内圆孔半径、穿孔板在换能器中的位置发生变化后,对换能器的导纳-频率响应曲线的影响,为穿孔板换能器的优化设计提供了一定的技术支持。