PZT - 4 这种材料，它的机械损耗比较小，所以适合在电场很强、振幅很大的情况下使用。PZT - 5 的机电耦合系数高，在低功率的场合用起来比较好。PZT - 8 呢，它的机械损耗和介电常数比 PZT - 4 还低，更适合用来激发高机械振幅。BaTiO₃ 这个材料，它的机电性能在平常温度下不太稳定，还容易老化。所以这篇文章选了 PZT - 4 当作压电陶瓷材料。先说前盖板，它的作用是把声能从换能器的前端面传到变幅杆上，同时还能起到阻抗变阻器的作用，给压电陶瓷元件提供需要的阻抗。前盖板一般会选比较轻的金属，像钛合金、铝合金还有镁铝合金这些。从成本和加工是不是容易的角度考虑，这篇文章里换能器的前盖板材料选的是铝合金。铝合金的强度和硬度能满足超声应用的要求，具体选的是 3 系列的铝合金，因为里面加了锰元素，是一种防锈铝，耐腐蚀性能好，经过阳极氧化处理后，表面质量会变得更好。再说说后盖板，为了让换能器高频的纵向振动尽量往前传播，保证换能器往尾部辐射出去的声能最少，这样就能提高辐射效率，所以后盖板一般会选比较重的金属材料，像合金钢、45 钢这些。这篇文章里换能器的后盖板选的就是 45 钢材料。还有其他一些部件，预应力螺杆要求抗张强度和疲劳强度都比较高，一般会用 40 铬钢。电极片需要导电性好，所以用黄铜片。绝缘管是用来隔离预应力螺杆和电极片的，用的是聚四氟乙烯材料。而且各个接触面都要保证有良好的机械耦合。

超声变幅杆能利用它的聚能效应把振动的位移或者速度放大，同时还能作为阻抗变换器，让换能器产生的超声波振动有效地传到负载那里。共振频率、放大系数 pM 和形状因数这三个，是变幅杆的关键性能指标。放大系数说的是变幅杆工作的时候，输出端和输入端质点位移或者速度振幅的比值。形状因素是衡量变幅杆能达到最大速度的一个指标，只和变幅杆的几何形状有关。最常用的变幅杆有指数形、阶梯形和圆锥形变幅杆这几种。为了提高变幅杆的形状因数、放大系数这些性能，同时满足实际应用中的特殊要求，比如说设计个法兰盘用来固定，经常会需要复合式的变幅杆。这篇文章在阶梯形变幅杆的基础上增加了一个指数型过渡段，这样可以减少应力集中，提高形状因数。在做模态分析的时候，只需要加载约束，不用加载载荷。结构的固有频率和刚度分布、质量分布有关系。一个连续弹性体理论上有无数个自由度，也就是有无限多阶固有频率，不过很多时候我们只关心低阶的或者特定阶的固有频率，比如说在某个特定频率下工作的情况。