随着我国天然气战略的稳步推进,天然气产业对气体超声波流量计的需求量急剧增加,继续使用进口的气体超声波流量计将大大增加天然气基础设施的建设成本,所以有必要研发国产经济型气体超声波流量计。作为气体超声波流量计主要测试部件,气介超声换能器的性能参数将直接影响气体超声流量计的整体性能,而目前市场上没有一款能够符合气体超声波流量计需求的气介超声换能器,因此需要重新设计新结构的换能器。本文首先根据气体超声波流量计对换能器的要求,结合相关的换能器设计理论,确定换能器中压电振子为径向振动模式的PZT-5H材料,并初步计算了振子的尺寸参数。根据匹配层介质的相关设计理论,得到理想条件下匹配层的相关参数。并在此基础上设计了利用圆片压电振子径向振动模式,带匹配层结构的气介超声换能器的基本结构。然后为了对换能器的工作状态进行分析,便于后续对换能器的优化,使用ANSYS有限元分析软件对本文中提出的换能器在径向谐振频率附近的的模态和谐响应进行了分析,接着分别分析了换能器结构中压电振子和匹配层的尺寸参数对换能器的频率特性和指向性的影响。此外还使用瞬态分析研究了固定激励条件下,本结构的换能器的灵敏度随匹配层尺寸参数的变化情况。最后制作了本文提出的换能器样机,并测试了相关性能参数。通过和仿真分析的结果进行对比,验证了换能器的匹配层参数对换能器阻抗曲线的影响规律。通过测试一对相同换能器一发一收时的频率响应曲线,分析了换能器的工作频率、灵敏度随匹配层尺寸参数的变化规律,同时对固定激励下换能器灵敏度随匹配层尺寸参数的变化情况进行了验证。