本论文基于偶应力理论和瑞利-里兹方法,对微机械压电超声换能器(pMUT)的动态特性进行了研究。通过理论推导分析,计算出能够使换能器输出最大化的上电极层和换能器单元直径比例的最优值,确定了换能器圆板的抗弯刚度,并给出了正弦超声波信号作用下换能器的动态响应和电压的输出情况。微机械压电超声换能器是基于微机电系统(MEMS)的新型换能器。相比于传统的换能器,微机械压电超声换能器重量轻、体积小、成本低、可靠性高且在实现智能化和IC工艺集成上有着明显的优势。本文所研究的微机械压电超声换能器是由一个压电层,一个弹性层和两层电极层构成的多层圆盘结构,压电层的厚度达到了微米量级。实验表明：当结构的特征尺寸在微米量级时,其力学行为与宏观尺寸下显著不同,表现出尺度效应,这已被大量实验证实。所以在考虑尺度效应的情况下,需要引入偶应力理论来研究换能器的非线性变形。本文中运用模态分解和贝塞尔函数来分析换能器对超声波的动态响应,并用MATLAB软件进行数值计算。结果显示当压电层的厚度处在微米量级时,换能器薄膜的无量纲刚度发生了显著增加,这也导致了换能器谐振频率的变化。此外,由于薄膜刚度的增加,换能器在一阶模态下输出的电荷和电压相应的减少了。进一步分析显示当上电极层和换能器单元的直径比值在0.674左右时,换能器能够达到最大输出,但是这个比例并不适用于开路的系统的输出电压。