本文从运动学、动力学以及等截面细长梁振动学等角度分析了系统结构刚性不对称性是系统在单激励条件下产生椭圆振动响应的原因.分别研制了三种单激励椭圆振动换能器(即双弯椭圆振动换能器、扭纵椭圆振动换能器和纵弯椭圆振动换能器),利用有限元分析仿真、阻抗特性曲线测量和大信号激励下光纤测振仪辅助显微镜实际测量振动轨迹等三种方法研究了单激励椭圆振动特性,得出可以通过人为制造换能器的结构刚性不对称,使换能器存在两个谐振频率相近的振动模态,在单激励条件下分别存在对应两个振动模态的激励分量,则换能器在单一外部激励下会产生椭圆振动轨迹.另外,利用阻抗分析仪快速测量得到的压电换能器阻抗特性曲线,可以辅助优化、设计单激励椭圆振动系统.本文还介绍了双激励椭圆振动系统的构成,并且针对双激励椭圆振动系统研制了一种利用锁相原理的移相器.利用有限元分析法对双激励超声压电换能器进行分析仿真,分别对不同相位差下对称结构和不对称结构压电换能器的振动响应轨迹进行分析,仿真结果显示当换能器结构刚性不对称时,对换能器施加同相位激励可以产生椭圆振动.