自2011年研究人员发现石墨烯薄膜热声效应以来,作为一种新的发声方式,石墨烯薄膜热声发射现象吸引了大量人员对其进行研究。相比于传统的依靠部件振动发声的电声换能器,石墨烯薄膜热发声器具有无振动部件、体积小、重量轻及柔性等优点,这些特性可以改变车辆和飞机等载运工具上扬声器体积过大及布置受限的局面,也可以作为次级声源更好地应用于载运工具的舱室噪声有源控制中。目前为止,大多数工作都是集中在石墨烯薄膜热声发射特性的实验研究上,而理论研究较为欠缺。近年来,随着纳米制造工艺技术的发展,石墨烯薄膜的基底厚度可以减小到纳米尺寸,然而关于基底厚度小于热渗透深度时石墨烯薄膜的热声理论研究非常少,对应的基底与气体介质的热声性能表征参数和选取原则研究也尚未见到公开报道。文中研究源自国家自然科学基金面上项目（石墨烯薄膜热-振致声机理研究）,分别从热力耦合与热活塞声辐射两种角度建立了基底厚度大于、小于热渗透深度时石墨烯薄膜的热声理论模型,推导出了石墨烯薄膜的输出声压解析解,分析了不同基底和不同气体对薄膜输出声压的影响,给出了基底和气体介质的热声性能表征参数和选取原则。然后,分别对不同功率、不同距离、不同频率及不同气体环境石墨烯薄膜输出声压进行数值计算,将数值计算结果与理论解析值进行对比分析。最后,对不同功率、不同距离和不同频率的石墨烯薄膜输出声压进行实验测试和分析。主要研究内容和结论如下:（1）首先,建立基底厚度小于、大于热渗透深度时石墨烯薄膜的热力耦合模型,求解得到石墨烯薄膜的近、输出的远场声压表达式,并初步验正声压表达式的正确性,分析基底热声性能的表征参数和选取原则。研究表明:基底厚度小于热渗透深度时,基底热声性能的表征参数为基底单位面积热容量,基底单位面积热容量越小,薄膜输出声压越大;而当基底厚度大于热渗透深度时,基底热声性能的表征参数为基底蓄热系数,基底蓄热系数越小,薄膜输出声压越大。（2）其次,为突出热声转化的本质,建立基底厚度小于、大于热渗透深度时石墨烯薄膜的热活塞模型,求解得到石墨烯薄膜输出的远、近场声压表达式以及全空间、半空间热声声压极限。将热活塞模型与热力耦合模型进行比较,发现了在理想气体介质中两种理论模型的声压公式推导结果相同。在对不同气体环境中薄膜输出声压进行理论计算和比较后,分析了气体热声性能的表征参数和选取原则。研究表明:基底厚度小于和大于热渗透深度时,气体热声性能的表征参数均为气体的比热容与气体的蓄热系数,当气体比热容较小、气体蓄热系数较大时,薄膜的输出声压越大。（3）再次,利用仿真软件对不同功率、不同距离、不同频率及不同气体环境中的石墨烯薄膜输出声压进行数值计算,将数值计算结果与理论解析值进行对比并分析石墨烯薄膜输出声压（级）与功率、距离、频率及气体介质的关系。研究表明:数值计算值与理论解析值吻合较好,薄膜输出的远场声压级随频率的升高逐渐增大,且随着频率的升高,声压逐渐趋于稳定,薄膜输出的近场声压级随着频率的变化呈现较小的波动;薄膜输出的远、近场声压均与输入功率成正比;薄膜输出的远场声压与距离成反比。对于空气、氦气、氩气和氙气四种不同的气体介质,薄膜在氙气中输出声压级最高,在氦气中的输出声压级最低。（4）最后,搭建声压测试系统,对不同基底的石墨烯薄膜输出声压与输入功率、输出声压与距离、输出声压级与频率的关系进行实验测试与分析,进一步验证了理论模型与仿真模型的正确性。