随着超声加工技术的发展,功率超声加工工艺已经广泛地应用于工业制造生产的各个领域。该类工艺设备的核心部件是超声振动设备,而超声振动设备性能的优劣基本决定了加工工艺的高低。因此对超声振动设备的辐射声场分布研究以及建立能够衡量超声振动设备性能的评价指标对于提高超声加工的效率具有重要意义,同时对于优化超声加工设备的设计也有较大的参考价值。目前,针对超声振动设备的性能评价研究主要是定性评价和单指标定量评价,还没有一个能够定量评估超声设备性能的综合指标。因此本文首先从超声信号处理为起点,利用双水听器法来测量声场中的声强值点,结合超声振动设备的声场模拟仿真对比分析,以平均声强值和声场均匀度为基础建立评价指标,实现对功率超声振动设备的评价技术研究。本文通过超声波传感器来采集复杂环境下的超声信号,首先使用门限梯度检测方法进行奇异值剔除处理,然后使用快速傅里叶变换对信号的频域进行分析,利用改进的小波阈值法对超声信号进行去噪处理,接着利用五点三次平滑算法对去噪后的信号作平滑处理,平滑后的信号可以通过本文选择的声强测量方法(技术)来计算声强。此外,本文对圆形换能器的指向性进行分析,研究换能器尺寸和辐射频率对换能器指向性的影响。利用单活塞振元的辐射声场分布推导出柱形换能器的辐射声场分布,并且使用MATLAB完成仿真实验。基于上述研究内容,设计适用于功率超声振动设备的性能评估指标,并且对哑铃形工具头、九节鞭工具头和菱形工具头的横向声场和纵向声场进行分析。此外通过上述设计的性能评价指标分别计算三种不同工具头的指标结果,结合计算结果和声场分析来验证该指标方案的可行性。经过可行性分析,本文提出的超声性能评价指标能够达到定量评估功率超声振动设备的条件,对于工业加工中超声振动设备的选型具有重要意义,同时对于改善和优化超声振动设备的设计具有一定的指导作用。