超声换能器历来是各种超声应用的关键部件，而压电材料对于超声换能器至关重要。(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT，PMN-PT或PMNT)单晶为代表的弛豫铁电单晶具有明显优于传统压电陶瓷的性能，将极大的推动超声应用的发展。本论文的研究主要围绕高性能压电单晶在超声换能器中的应用展开：　　 测试比较了准同型相界附近几种三方相组分PMN-PT单晶的压电性能和介温谱，PMN-0.28PT的综合性能最好，同时具有较宽的使用温度和较高的压电系数。因而，实验表征了PMN-0.28PT单晶的整套压电参数，为进一步的研究和器件制作提供了参考。　　 系统研究了不同长度取向的压电振子，得到应用于线阵换能器最优的两种切型[001]w/[110]L和[110]w/[1-11]L，机电耦合系数k33’分别高达92.8％和93.3％。　　 模拟和制备了PMN-PT单晶/环氧的1-3型压电复合材料，压电相体积分数64％时综合性能最佳。制得的复合材料机电耦合系数kt高达90.1％，压电系数d33大于1000 pC/N，品质因数Qm仅为10.39，声阻抗Z降为20 MRayls。　　 基于PMN-PT单晶及其1-3复合材料的优异性能研制了几种新型超声换能器，包括：诊断脑血流的2 MHz经颅多普勒单基元换能器的模拟和制备；诊断腹部和心脏的3.5 MHz线阵和相控阵换能器的模拟；近表面探伤的双晶片纵波斜探头的制备；焊缝探伤的单晶片横波斜探头的制备。模拟和制备的结果显示出比传统陶瓷材料换能器更加优越的综合性能，具有更高的灵敏度、更好的信噪比、更宽的频带宽度、更窄的脉冲宽度以及更强的分辨力。