井壁超声成像测井换能器是成像测井仪器的核心部件,本论文主要采用解析和数值对比分析、数值模拟和实验测量相结合的方法,对井壁超声成像测井换能器进行数值仿真与优化设计,高灵敏度、宽频带(低品质因数Q值)是本文换能器优化设计的主要研究目标。　　 本文对三叠片型换能器和压电陶瓷圆片进行了数值仿真和实验对比,分析了其振动模式、谐振频率、发射灵敏度、声场分布等声学特性,并将其数值解与解析解进行了对比,再次验证了ANSYS计算的有效性。　　 在上述研究工作的基础上,本文重点数值仿真了换能器不同压电陶瓷材料、不同尺寸以及不同匹配层和背衬等因素对换能器Q值等性能的影响,主要工作和分析结果如下:　　 第一,对比了不同材料(PZT-4和PZT-5A)和形状(平面型和球面聚焦型)的压电元件对Q值等性能的影响。PZT-5A材料比PZT-4材料得到的-3dB带通Q值低约2%至10%,且PZT-5A材料的接收灵敏度更高;聚焦型压电陶瓷圆片的带通Q值比平面的低约3%,且聚焦型压电片的分辨率更高其灵敏度与平面型相比略低。　　 第二,考察了背衬材料与尺寸对换能器带通Q值的影响。背衬可以有效降低-3dB带通Q值,其材料特性阻抗大小影响Q值的降低效果。背衬材料半径尺寸在60mm左右计算得到的Q值最低,背衬材料的厚度增大,-3dB带通Q值会明显降低,但达到40mm后,Q值趋于稳定。　　 第三,考察了匹配层对换能器带通Q值的影响。单匹配层的厚度为1/4波长时,换能器Q值最小。高阻抗匹配层的拓宽频带效果较好,但达到一定阻抗和厚度后会出现双谐振峰的情况,抑制了Q值的降低。低阻抗和高阻抗结合的双匹配层结构能够有效地拓宽带宽,并避免出现双谐振峰情况。　　 上述研究工作,为研制高性能的井壁超声成像测井换能器提供了理论指导和实验依据。