超声加工系统目前已广泛运用于工业生产过程中,由于其独居特色的加工方式,使得其成为特种材料加工领域中不可或缺的一种加工技术,随着工业化进程的加快,对于超声加工系统的加工性能和效率都提出了更高的要求。对于超声加工系统来说,带载工况下的自动谐振频率追踪以及振幅控制是其所面临的两大技术难题。本文通过对带载工况下压电换能器的电学特性进行研究,提出一种能够在带载工况下实现自动谐振频率追踪及振幅控制的策略,以下为主要研究内容:压电换能器的Mason机电等效模型将负载作用力对模型的影响使用前盖板辐射声阻抗进行等效,但Mason机电等效模型并没有对前盖板辐射声阻抗的阻抗特性进行明确。本文首先对前盖板辐射声阻抗的阻抗特性进行了探讨,将压电换能器的材料参数带入Mason机电等效模型中,利用Matlab分别计算了前盖板辐射声阻抗为纯阻性负载、容性负载以及感性负载时压电换能器的电学特性;紧接着对压电换能器在不同负载作用力下的电学特性进性测试,发现只有当前盖板辐射声阻抗为容性负载时,其电学特性变化规律与压电换能器在不同负载作用力下的电学特性变化规律一致,因此做出Mason机电等效模型中前盖板辐射声阻抗可能为容性阻抗这一假设。基于这一假设,计算了不同容性负载大小对压电换能器的电学特征参数（静态电容、动态电感、动态电容、动态电阻）的影响,发现压电换能器的电学特征参数存在明显的不确定性。对不同容性负载大小下压电换能器的电学特诊进行深入分析,归纳总结出5种不同的压电换能器失谐情况,针对这5种不同的失谐情况提出多频段同步谐振频率追踪策略,并建立基于多频段同步谐振频率追踪策略的Simulink仿真模型,对5种不同的失谐情况逐一进行了仿真分析,验证追踪策略的有效性。针对振幅控制,本文先进行谐振频率追踪,再利用PID算法进行振幅控制,通过仿真与实验验证了振幅控制方案的有效性。最后本文对所提出的多频段同步谐振频率追踪策略以及振幅控制方案进行了性能测试,将多频段同步谐振频率追踪策略及振幅控制方案移入焊接超声电源程序中,实际测试了在不同外部负载情况下,焊接超声电源的谐振频率追踪效果及振幅控制情况,验证了所提多频段同步谐振频率追踪策略及振幅控制方案的有效性。