超声波流量计是当今流量计量领域广泛使用的工具,具有使用安装维护方便、通用性好、精度高等特点。本课题中涉及到的超声波流量计是基于时差法的超声波流量计,超声波换能器是其重要组成部分。换能器的综合性能指标是否匹配关系到流量计的测量精度。目前虽然已经存在不少对于超声波换能器测试方法以及性能改进的研究,但是成对换能器指标匹配的研究还比较欠缺,为解决此问题,本课题使用COMSOL软件建立起双超声波换能器的能量转换模型和超声波换能器测试模型,旨在完成对超声波换能器综合指标的仿真测量并完成其特性分析。本文主要研究内容如下:首先,对超声波换能器的结构和压电效应原理进行分析,推导出超声波换能器的理论等效电路并得到各项综合性能指标的表达式,根据表达式分析综合性能指标随温度变化的变化趋势以及对超声波换能器转换效率的影响。其次,使用COMSOL仿真软件建立了双超声波换能器的能量转换模型和超声波换能器综合性能指标测试模型。通过能量转换模型可以得到接收换能器的表面幅值以及完整的起振、平衡以及消振波形;通过综合性能指标测试模型完成对超声波换能器的模态分析,即分析超声波换能器在不同阶模态的振动状态并选择其厚度方向的振动模态,进一步测得超声波换能器的频率参数、阻抗参数、静态电容以及接收幅值。最后,对模型的测试结果进行验证并使用模型进行特性分析。根据实验室已有的超声波换能器测试设备对模型进行校准。使用模型对实验室已有换能器进行测试并记录不同温度下的各参数数值以分析其随温度变化规律;改变压电陶瓷的厚度参数并分析其对超声波换能器性能指标的影响;分析性能指标匹配对转换效率的影响。