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换能器已经广泛应用于水下探测、无损探伤、医疗超声诊断等重要领域。随着应用领域的不断扩展和对换能器的性能要求越来越高，使得高性能换能器的需求不断提升。而换能器材料的选择和加工对换能器性能有较大影响，使得换能器的优化设计在选择材料参数方面显得更加重要。 本文以KLM模型为基础，把换能器等效为传输矩阵形式，有效地计算了其输入阻抗和脉冲回波曲线，通过分析输入阻抗，计算能量利用效率，并以脉冲回波曲线作为评价设计换能器性能的标准。KLM模型广泛应用于换能器优化设计中，通过等效模型能够从直观上把握换能器的设计，借助一系列的推导方程，编写程序，来模拟换能器的性能，获取高性能时的换能器材料参数。 通过改变换能器材料参数，对比分析换能器的性能变化。同时分析了背衬材料及匹配层材料参数对换能器性能的影响，推导出了换能器匹配电路的条件。在推导过程中引入能影响换能器性能的因素，使得理论工作有更好的准确性。 以推导方程为基础，编写了优化软件。输入材料参数后，软件能对换能器进行模拟优化，计算出换能器性能较好时的材料参数和合适的匹配电路。并通过实验验证了软件的准确性和实用性。