随着超声技术的发展，强功率声波在空气中的应用日趋广泛。例如声悬浮，声波干燥，声波凝聚、声波除尘、超声料位测量等。在空气中产生和传播强功率声波，主要的问题是空气介质的低声阻抗和高吸收。这就要求辐射器具有高的效率和指向性，并与空气达到良好的阻抗匹配。一种由纵向换能器与前端薄板组成的复合换能器，由于结合了纵向换能器高效大功率以及弯曲振动薄板的低辐射阻抗和大辐射面积等特点，在空气强功率超声领域获得了广泛应用。本文就这类前端薄板辐射器为圆盘和阶梯圆板的辐射阻抗及声场展开研究，创新点和研究结果主要有以下几个方面：1、弯曲振动薄圆盘的辐射阻抗计算分析弯曲振动薄圆盘的振动特性，得到了节圆半径的大小和频率方程及其根值。以振动面的中心点振速为参考，推导了三种边界条件下弯曲振动圆形薄板辐射阻抗的解析表达式。同时选用较高精度的高斯数值积分方法，编制程序，计算了6种振动模式下辐射阻抗的数值，得到了辐射阻抗随ka的变化关系。弯曲振动圆盘的辐射阻抗不仅是波数k和圆板半径a的函数，还与节线数目(振动模式)有关。当节线数目增加时，辐射阻和抗的值均减小，并且节线数目越多，辐射阻和抗的值越小。在同一振动模式下，不同边界条件下，弯振圆盘的辐射阻抗不同。节线数目较少时，自由边界的弯振圆盘辐射阻抗最小，简支边界的最大，而固定边界的居中。节线数目较多时，三种边界条件下的辐射阻抗数值相差不大。2、弯曲振动阶梯圆板的辐射声场研究理论上推导出带有一个阶梯的阶梯板的辐射声场的指向性表达式，并编程模拟出其指向性图。弯曲振动的阶梯圆板较圆盘的指向性有了很大的改善，并且用编程模拟出的指向性图案与Gallego通过实验测量的指向性图案符合较好。3、弯曲振动阶梯圆板辐射阻抗的计算方法针对阶梯板辐射阻抗的计算，由于其辐射表面不在同一几何平面上，利用经典理论很难计算。本文从功率叠加原理的角度，提出了阶梯板辐射阻抗的计算方法。4、带有一个阶梯的阶梯圆板的辐射阻抗计算根据上述提出的阶梯圆板辐射阻抗的计算方法，利用数值积分，得到了带有一个阶梯的阶梯圆板在三种不同边界条件下辐射阻抗随ka的变化关系。阶梯圆板的辐射阻抗是波数k和圆板半径a的函数，并且辐射阻在高频段比低频段大，辐射抗在高频段比低频段小。对于自由边界带有一个阶梯的阶梯圆板，其辐射阻抗与一阶振动模式的圆盘相比，当ka相同时，阶梯圆板的辐射阻和抗较大。对于简支边界和固定边界带有一个阶梯的阶梯圆板，其辐射阻抗与各自二阶振动模式的圆盘相比，当ka相同时，辐射阻和抗增大。上述研究分析结果，可为实际中有目的、高效率地利用该类辐射器提供科学的理论依据。