近年恶性肿瘤已成为威胁我国人口健康的主要健康问题之一,恶性肿瘤患者的发病率和死亡率不断上升。在中国六大癌症患者的发病率以及死亡率中,消化道肿瘤占据半数,高于世界平均水平。消化道肿瘤的发病部位较为隐匿,不易被检测到,导致患者早期确诊率低,五年内生存率也较低。消化道肿瘤的检测手段主要有经腹超声（US）、计算机断层扫描（CT）、胰管镜（POPS）以及磁共振成像（MRI）等,相较于这些检测手段,超声内窥镜（EUS）具有无辐射、操作简单、图像分辨率高等优点,被广泛应用于消化道肿瘤的早期检测。目前,三维实时动态成像是超声技术的重点发展方向之一,研制高性能实时三维成像的超声换能器,可以为消化道肿瘤的早期诊断提供强有力的帮助。本文研制一种新颖的高性能内窥凸面阵超声换能器,为消化道肿瘤的早期诊断提供一个新方法。通过分析影响超声换能器性能的因素,从结构设计、材料选取、工作频率以及阵元尺寸等因素考虑,设计并研制一种基于1-3型压电复合材料的内窥凸面阵超声换能器,换能器主要由压电层、匹配层及背衬层组成,工作频率为8.5 MHz,阵元大小为0.3 mm×0.3 mm,阵元个数为484（22×22）。通过建立内窥凸面阵超声换能器的声传输线等效模型,设计压电层和匹配层材料的厚度分别为0.17 mm和0.047 mm。利用Piezo CAD和PZFlex软件,仿真研究超声换能器电学性能和声学性能,仿真设计的凸面阵超声换能器中心频率为8.5 MHz,-6 d B带宽为76.3%,电阻抗为47.307Ω,相位为-67.35°。采用精密阻抗分析仪和脉冲发射仪对换能器进行电阻抗特性及声学脉冲回波特性的测量,测试结果表明,内窥凸面阵超声换能器的中心频率为8.3 MHz,-6 d B带宽为54.2%,脉冲回波幅值为70 m V,电阻抗值为45Ω,电阻抗相位在-67°,电阻抗测试和脉冲回波达到超声换能器设计指标。在去离子水（理想）环境中对仿体超声成像,效果良好。研究结果表明,本文研制的内窥凸面阵超声换能器能够对消化道肿瘤实现高灵敏度、高分辨率、大成像视野的三维实时超声图像采集,能为消化道肿瘤的早期诊断提供强有力的帮助。