螺栓在工业生产中常用于设备紧固连接,螺栓拧紧时预紧力的大小直接影响其连接性能。螺栓在服役时可能会因振动、冲击等因素作用,出现松动或断裂等情况,造成严重安全事故。因此,采取科学的方法对连接螺栓的应力进行检测,保证螺栓连接的可靠性对设备正常工作具有重要意义。论文比较了各种检测螺栓应力方法的特点,其中,基于超声波声弹性效应进行螺栓应力检测的方法具有检测效率高、受干扰小等优点。利用压电超声技术和电磁超声技术都可以激励超声波,与压电超声技术相比,使用电磁超声技术检测螺栓应力,具有不需要耦合剂,测量更加便捷,不受螺栓表面污损影响等优点。基于此,本文对使用电磁超声技术检测螺栓应力展开研究。根据检测试验的需求,完成了研究方案设计。针对电磁超声换能器换能效率和信噪比低的缺点,论文设计了电磁超声换能器的激励电路,通过对超声信号进行放大和滤波,提高了换能器的信噪比。此外,论文重点对电磁超声换能器换能效率的影响因素进行了研究。使用有限元软件COMSOL Multiphysics建立了电磁超声换能器模型,仿真分析了换能器中永磁体放置方式和尺寸参数对换能效率的影响,采用正交分解法优化了线圈尺寸参数,实现了换能器设计的优化。在此基础上研制了采用螺旋线圈和蝶形线圈的两种电磁超声探头。在实验室建立了试验系统,使用不同线圈对铝板超声回波进行测试试验,试验结果显示蝶形线圈比螺旋线圈产生的信号幅值更高,换能效率更高。通过电磁超声换能器测量螺栓应力的试验,建立了渡越时间与螺栓轴向应力的标定函数。与压电超声换能器的测量结果相比,两者能达到相同的测量精度,但电磁超声换能器不需要耦合剂,测量过程更加便捷,测量结果更稳定。为电磁超声检测螺栓应力的应用奠定基础。