本文主要对Cymbal压电陶瓷复合换能器(简称Cymbal换能器)进行了研究,Cymbal换能器是压电陶瓷-金属复合结构中的一种特殊结构。其非常优良的特性,使Cymbal换能器在很多领域都具有很好的应用前景和实用价值。本文运用有限元分析方法,分析了压电陶瓷片分别为纵向极化、径向极化和切向极化三种工作模式下Cymbal换能器的纵向位移,通过比较最终确定采用纵向极化工作模式。采用理论和有限元模拟相结合的方法,研究了金属端盖和压电陶瓷片(PZT)的形状参数对Cymbal换能器的纵向位移及谐振频率等性能的影响,确定了试样的最佳形状参数。分析了压电陶瓷片及Cymbal换能器的迟滞非线性成因,并运用电荷控制思路,自行设计了高压可调直流电源对Cymbal换能器进行控制。试验证明,我们的电源工作可靠。对于Cymbal换能器的装配,本文自行设计了专门的装配工具。在机械方面,提出了Cymbal换能器堆叠结构,并测量了其电压位移特性。同时设计了二维微位移机构。