超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料,它具有能量密度高、磁致伸缩系数大、电机转换效率高、机电耦合系数大、响应速度快、输出力大、抗压强度高等优点,使得国内外越来越多的研究人员开始投入到这一新型功能材料的开发利用当中.该文根据超磁致伸缩材料的基本特性,对磁致伸缩超声换能器的设计进行了较深入的实验研究,为超磁致伸缩材料的应用开发提供了参考.该文主要进行了以下几方面的研究工作:对超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应及其机理进行了分析,较深入地研究了超磁致伸缩材料的基本性能,完成了超磁致伸缩材料动态特征参数的曲面拟合,并应用有限元法和棒纵振动理论对其进行了模态分析.研究了超磁致伸缩换能器辐射器的动力学特性.根据薄板振动模型和模态理论对辐射器进行了分析,使辐射器在超磁致伸缩材料的作用下,输出最大声功率以及较均匀的声场分布,在此基础上给出合理的结构参数和选材原则.根据磁路设计原理对线圈产生的交变磁场和永磁体产生的极化磁场进行了研究,使超磁致伸缩材料工作在最佳工作点,即获得了大伸长量,大能量转换状态,又有效抑制了倍频效应的发生.采用弹性变形原理研究设计了换能器的预紧及其施加方式.根据阻抗匹配原理,研制了匹配电路,使系统能够工作在最大额定功率下.对超磁致伸缩换能器进行了实验研究,分析了换能器和发生器之间的匹配关系,用实验的方法得出了换能器的特性曲线和声场分布.借助CAE工程软件ANSYS对换能器的设计研究进行了辅助开发、优化等.