研究人员利用已有的等应变模型,用h型本构方程推导了工作于厚度模状态下1-3压电复合换能器的表面振动幅度与复合材料中压电相体积比v的关系.对非均匀分布的换能器,其表面振幅和压电相体积比v之间不是简单的比例关系.利用点源公式推导了表面振动分布与声场分布的关系.他们通过改变压电相体积比v在换能器中的分布形式,能够控制换能器的声场分布,这对制作某些特殊换能器具有重要的指导意义.根据他们建立的厚度模1-3复合换能器的理论模型,设计并制作了普通的活塞型换能器、无旁瓣的高斯型换能器和窄主瓣的边缘高斯型换能器.通过导纳圆图法对复合材料的等效性能参数进行了测量,同理论计算结果符合得较好.他们还测量了上述三个换能器在水中的声场分布,所测声场分布进一步证明他们的厚度模1-3复合换能器的理论模型是合理的.该论文的创新点:1.用h型压电方程推导复合换能器的位移表达式;2.建立了非均匀分布的1-3压电复合换能器的理论模型,取得理论计算与实验的一致;3.对脉冲声场特性进行观测的结果表明,均匀活塞式换能器在脉冲工作情况下也可以产生无旁瓣的声场分布.他们的研究工作将对非均匀1-3复合换能器的设计提供一个理论指导,并将促进其在水声、医学超声和无损检测等领域的应用.