铁磁材料广泛地应用于电力、交通、机械等工业领域中。随着金属材料服役时间久,环境恶劣,受到各种撞击、腐蚀、温度变化等因素影响,使得金属内部产生变形、断裂等各种缺陷,故对金属损伤的检测非常重要。本文应用COMSOL Multiphysics建立了电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT)仿真模型,对铁磁材料的换能机理进行了研究,并搭建硬件系统进行了实验验证。主要研究内容如下:1)建立了铁磁材料薄板电磁超声Lamb波换能器的仿真模型,研究了洛伦兹力、磁致伸缩力和磁化力三者随外加磁场的变化规律;通过对比洛伦兹力作用下位移、磁致伸缩效应作用下位移和综合作用下总位移来分析影响换能机制的主导因素。在对电磁超声换能器的工作机理研究的基础上,建立了基于洛伦兹力机理和磁致伸缩机理的Lamb波的有限元模型,实现了EMAT的电磁场、力场、声场的耦合。2)建立了铁磁材料厚板表面波的仿真模型,研究了表面波的特性及偏置磁场方向对试件表面感应磁场的影响。根据表面波在检测缺陷时的模态转换和缺陷反射回波特性进而确定缺陷的位置,实现缺陷检测;分析了缺陷信号的频率特性。通过仿真得出缺陷深度变化对反射波和透射波的影响。3)在不同磁场强度下进行实验,实验中钢板接收电压对应总位移,铝板中接收电压对应于洛伦兹力作用下位移。通过对比铝板和钢板中接收电压幅值可知A0模态的峰值比值,说明铁磁材料换能机制中的主导作用。用电磁超声检测系统对标准焊缝试块不同缺陷进行检测,用小波滤波得到信噪比较高的信号,通过小波对不同缺陷类型的透射波进行分解,分析3层分解后各个结点的所占能量的比重,并以结点能量作为缺陷的特征值来识别不同的缺陷。