超声技术在日常生活、医学诊断、工业检测、军事等领域都有着极为重要的应用。本文首先对超声换能器的声匹配层进行理论实验研究,通过改变掺杂填料钨粉粉末的质量分数,探究具有不同钨粉质量分数的匹配层样品的声学特性变化趋势,进而获得具有不同特性阻抗值的匹配层样品库。然后再从中选择满足匹配条件的声匹配层样品材料,从制作工艺和声场特性等方面来考虑,设计了几种具有不同形状匹配层的凹球面聚焦超声换能器,对几种换能器的声场进行仿真研究,分析匹配层形状对于凹球面聚焦超声换能器声学性能的影响规律,得到一种既能够提高声能利用率又在制作工艺上易操作的凹球面聚焦超声换能器匹配层设计方案。最后为了得到更高强度的聚焦声场,在兼顾制作成本以及声场聚焦效果的情况下,本文设计制备了一种实用性较强的球冠状阵列聚焦超声换能器,并对其声场进行扫描,分析声场特性。本文所进行的理论研究和实验结果表明:（1）匹配层样品密度随掺杂钨粉质量分数增加而增加,且对于样品特性阻抗变化有决定作用;随掺杂钨粉质量分数增加匹配层样品的声速也在小范围内减小,但对于样品特性阻抗影响不大;匹配层样品的声阻抗随掺杂钨粉质量分数增加而增加,且基本表现为正比关系。制备所得匹配层样品声阻抗参数范围在3.0 MRayl到10.0 MRayl之间,其中当钨粉质量分数为60%到70%之间的样品可以满足单层匹配层理想匹配条件。（2）与未加匹配层比较,具有合适匹配层的凹球面聚焦超声换能器的声能传输效率均较高,能够有效降低声能在传输过程中的损耗;同时发现当其具有2.03λ匹配层时,无法达到较为理想的匹配效果;但当其具有3.38λ匹配层时,凹球面聚焦超声换能器获得最大声能传输效率,焦点位置声压和声强均取得最大值,且从加工制作方面考虑此时的制作工艺最为简便快捷。（3）设计制备了一种球冠状阵列聚焦超声换能器,该换能器由内外两圈单阵元探头按照球冠面均匀摆布构成,其内圈含有10个单阵元探头,外圈含有16个单阵元探头。建立声场扫描系统对其的声场进行扫描,可获得较为理想的聚焦声场,其声焦域呈现枣核状,尺寸约为2×2×9 mm3。