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随着稀土超磁致伸缩材料的应用与发展，超磁致伸缩换能器的输出功率、可控性与频率响应等众多性能都得到了显著的提高，引起了国内外学者的高度重视与广泛研究。然而超磁致伸缩换能器的阻抗特性十分复杂，实际工况中的大信号下的阻抗参数与小信号下的阻抗参数存在较大的差别。本文以低频大功率稀土超磁致伸缩换能器为研究对象，研究其在大信号下的阻抗特性及阻抗匹配理论与方法，为其与电源间能量的高效传递提供了重要的理论和实践指导。本文的主要工作和创新点主要体现在以下几个方面：
(1)针对稀土超磁致伸缩换能器随频率与工况变化的复杂阻抗特性，对其阻抗匹配理论及设计方法进行了详细地阐述。单调谐静态阻抗匹配和双调谐静态阻抗匹配原理简单、容易实现；基于投切电容的动态阻抗匹配方法可以跟随换能器阻抗的变化；连续有源阻抗匹配方法可以实现快速、连续的动态阻抗匹配，仿真验证了有源阻抗匹配方法的准确性和有效性。
(2)设计并搭建了纵振型超磁致伸缩换能器实验平台，模拟超磁致伸缩换能器的阻抗特性，并详细阐述了各个部件的设计理论和方法，同时，利用COMSOL有限元软件对该实验平台进行了磁场仿真分析和模态仿真分析，验证了其磁场设计和机械结构设计的合理性。
(3)研究了基于FFT分析的相位差检测和阻抗测量方法，与经典的阻抗测量方法相比，可以实现大信号下换能器阻抗参数的快速扫频测量，并显著提高对谐波和噪声的抗干扰能力以及测量精度。根据该方法设计了基于LabVIEW和数据采集卡NI6361的大信号阻抗扫频测量平台，对本文设计的超磁致伸缩换能器大信号下的阻抗特性进行了扫频测量，并与由阻抗分析仪得到的小信号阻抗参数进行了对比。
(4)搭建了基于LabVIEW+数据采集卡NI6361的电容投切动态阻抗匹配实验平台，其可以跟随换能器负载的变化，动态调整匹配网络的参数，始终保持功率放大器的高功率因数输出，实验结果验证了该方案的有效性。
(1)针对稀土超磁致伸缩换能器随频率与工况变化的复杂阻抗特性，对其阻抗匹配理论及设计方法进行了详细地阐述。单调谐静态阻抗匹配和双调谐静态阻抗匹配原理简单、容易实现；基于投切电容的动态阻抗匹配方法可以跟随换能器阻抗的变化；连续有源阻抗匹配方法可以实现快速、连续的动态阻抗匹配，仿真验证了有源阻抗匹配方法的准确性和有效性。
(2)设计并搭建了纵振型超磁致伸缩换能器实验平台，模拟超磁致伸缩换能器的阻抗特性，并详细阐述了各个部件的设计理论和方法，同时，利用COMSOL有限元软件对该实验平台进行了磁场仿真分析和模态仿真分析，验证了其磁场设计和机械结构设计的合理性。
(3)研究了基于FFT分析的相位差检测和阻抗测量方法，与经典的阻抗测量方法相比，可以实现大信号下换能器阻抗参数的快速扫频测量，并显著提高对谐波和噪声的抗干扰能力以及测量精度。根据该方法设计了基于LabVIEW和数据采集卡NI6361的大信号阻抗扫频测量平台，对本文设计的超磁致伸缩换能器大信号下的阻抗特性进行了扫频测量，并与由阻抗分析仪得到的小信号阻抗参数进行了对比。
(4)搭建了基于LabVIEW+数据采集卡NI6361的电容投切动态阻抗匹配实验平台，其可以跟随换能器负载的变化，动态调整匹配网络的参数，始终保持功率放大器的高功率因数输出，实验结果验证了该方案的有效性。