目前,以Fe-Ga、Terfenol-D与Fe-Co-V合金为代表的磁致伸缩材料被广泛应用于多个领域,其呈现出的高频率、高磁密、微型化、多功能的发展格局对相关器件的影响深远。利用新型磁致伸缩材料研制的高频换能器,应明确其核心驱动部件的磁特性参数以及换能器的结构及输出特性。因此,本文测量并对比了不同种类磁致伸缩材料的高频磁特性,分析了窗式磁致伸缩换能器的结构、多场耦合关系、磁场分布以及特征频率,搭建了高频窗式换能器输出特性实验平台,研究了窗式换能器的阻抗随频率变化规律和静态、高频下动态的输出特性。测量了Fe-Co-V、Terfenol-D与Fe-Ga合金的高频磁滞回线,基于磁致伸缩材料的小磁滞回线磁能损耗数学模型对比分析了三种材料的磁导率幅值、介质损耗因数、介质储能以及电磁损耗变化规律。当施加的磁场频率为50k Hz时,随着磁感应强度的增加,Terfenol-D和Fe-Ga合金的介质损耗因数近似线性增加,三种合金样品的电磁损耗均增大。当磁感应强度为0.03T时,随着励磁磁场频率的增加,Fe-Co-V、Fe-Ga合金磁导率幅值都先增大后减小,Terfenol-D合金的介质储能增加最快并且其电磁损耗随频率增速最快。分析了窗式磁致伸缩换能器的多物理场耦合特性。研究了窗式结构换能器的磁场和应变分布,沿换能器驱动块双棒中轴向磁场和应变分布较为均匀。分析了窗式换能器特征频率,发现了换能器前三阶特征频率的高频振型,其中一阶特征频率下的振型为纵向振动。从换能器的动态输出特性可知一阶特征频率下换能器输出的位移和加速度均有最大值。利用磁致伸缩静态输出特性测试平台测试了不同驱动电流、磁场强度和预应力下窗式换能器的静态应变和位移变化规律,在预应力为2MPa时换能器存在最大应变。同一预应力下,驱动电流越大对应的应变越大。利用窗式换能器的阻抗频率特性确定了换能器的共振、反共振以及谐振频率位置。利用高频输出特性测试平台测试了换能器的动态输出特性,结果表明谐振位置的加速度幅值最大,达到2076 m/s2,输出机械能也最大,达到40.09 J/m3。