叉指换能器(Interdigital Transducer,IDT)可通过压电效应来实现电声转换,最早应用于声表面波(Surface Acoustic Wave)器件中。近年来,IDT由于工作频率可以设计、成本低、频带可调、损耗低等特点逐步应用于结构健康监测(Structural Health Monitoring,SHM)系统中。其中,最常见的就是形成超声Lamb波IDT,能够快速实现大范围检测,并且在板状结构的损伤检测中得到实际应用。目前最常见的应用于特定频率板结构损伤检测的是矩形IDT,其叉指间距决定了IDT的频率特性。当应用于不同被测结构时需要重新设计不同几何尺寸的矩形IDT,且只能发射和接收特定频率的有效信号,因此,改善现有矩形IDT的性能对于结构损伤检测至关重要。本文针对现有矩形IDT的带宽窄的不足,提出研究宽频带梯形叉指换能器(Trapezoidal Interdigital Transducer,TIDT),采用有限元分析方法对TIDT的尺寸进行结构优化设计,并对设计的TIDT进行性能测试,研究了TIDT用于结构损伤检测初步应用。本文主要研究内容分为以下四个部分:(1)提出本文研究背景及意义,根据国内外IDT研究现状,提出将TIDT用于结构无损检测当中。(2)研究了IDT的工作原理与基本特性,分析其频率响应曲线,并研究了结构Lamb波的传播特性,分析TIDT用于损伤检测几何尺寸设计。(3)构建三维模型,设计不同几何参数的TIDT,分析了两种不同基底材料(PZT-5A、聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF))以及不同基底厚度下在单位电压下应变值的变化,并将两者传感性能进行了对比分析。(4)根据优化设计的结果分别制作基底为PZT-5A和PVDF的TIDT,并通过实验分析基底为PZT-5A的TIDT驱动性能(正交异性、频带宽),结果表明TIDT具有宽频带和方向性的性能,所设计的TIDT在100-450kHz范围内响应良好。并对两种基底材料的TIDT的传感性能进行测试,结果表明以PVDF为基底的TIDT传感性能要优于PZT-5A为基底的TIDT。并在铝板上进行了损伤检测的初步实验,采用椭圆定位法进行成像,成像结果与实际结果吻合较好。