近十几年来,功率超声技术取得了巨大的进展,作为功率超声技术的核心,夹心式纵向压电换能器得到了广泛的应用。因此,如果夹心式纵向压电换能器的性能、效率和稳定性能得到提升,功率超声技术的应用前景将会更加广阔。本文从提升夹心式纵向压电换能器的性能和防腐蚀能力方面对其展开研究。一方面,从提升机电耦合系数和前后辐射面振速比的角度,通过数值方法对夹心式纵向压电换能器进行优化设计,优化过程分别考虑了换能器的材料优化以及几何尺寸优化。材料优化主要考虑材料的声阻抗对换能器的振速比的影响以及阻抗匹配对声阻抗的要求,在满足阻抗匹配的前提下选择振速比最高的材料。几何尺寸优化主要考虑压电陶瓷尺寸和前后盖板尺寸对机电耦合系数和振速比的影响,在满足频率方程的条件下,选择同时能达到较高机电耦合系数和振速比的尺寸。然后,利用有限元软件对优化后的换能器进行模态分析、预应力分析以及谐响应分析。通过模态分析和谐响应分析得到了换能器共振频率、反共振频率以及导纳曲线参数,通过导纳曲线得到换能器的机电耦合系数与机械品质因数,并将结果与理论计算值对比。预应力分析研究了换能器压电陶瓷内部的预应力分布,以及预应力对共振频率的影响。另一方面,在夹心式纵向压电换能器的基础上,为了弥补该换能器的部分缺陷以及应对腐蚀环境,设计了一种新型压电换能器。并用有限元软件对该换能器进行模态分析、谐响应分析,以确定该换能器的性能。