随着科学技术的不断进步及计算机计算性能的不断提高,电磁超声检测技术已经成为超声检测领域的研究热点。电磁超声无损检测技术由于其检测过程的高效及无需耦合剂等优点在无损检测领域中占据了重要地位。随着对电磁超声换能器研究的逐渐深入,电磁超声技术的不断成熟,电磁超声无损检测被普遍应用于生产制造的各个方面,比如飞机机翼与火车铁轨的探伤检测等。在电磁超声无损检测技术中,电磁超声换能器是超声波激发与接收的核心部件之一。电磁超声换能器由于其独特的优势与特点,在无损检测领域具有非常重要的研究价值和广泛的应用场景。为了分析电磁超声换能器阻抗影响因素以及洛伦兹力在被测试块中的分布规律,本文研究了电磁超声换能器的阻抗及其在非铁磁性板材中激发的洛伦兹力。本文在忽略临近效应与位移电流的的基础上通过电磁场理论建立了电磁超声换能器EMAT理论模型。通过对电磁超声模型的分析与计算,在单层螺旋线圈阻抗的基础上推导了双层螺旋线圈阻抗以及被测试块中被测点的涡流密度的计算公式,并以实验验证的方法对电磁超声换能器的输入阻抗进行了测量分析与对比研究。通过分析线圈阻抗的实验测量值与线圈阻抗的计算值可以证明双层螺旋线圈电磁超声换能器模型的适用性及可靠性。为了提高电磁换能器的换能效率及信噪比,可以对电磁超声换能器的激励线圈进行阻抗匹配。针对被测试块中被测点所受到的洛伦兹力进行的理论计算研究可作为双层螺旋线圈电磁超声换能器的理论研究基础。首先对双层螺旋线圈电磁超声换能器的换能机理及检测原理进行了深入阐述,并对电磁超声换能器的核心部件进行说明,而后详细介绍了在电磁超声检测中,换能器在被测试块中产生的各种超声波的波形及其物理特性。针对不同材料或结构的被测构件,可以采用不同类型的超声波对其进行检测,并分析了与电磁超声换能器的换能效率有关的因素,指导了电磁超声换能器激励线圈的设计,介绍了阻抗测量实验中使用的螺旋线圈。然后在假定基础上,对双层螺旋线圈电磁超声换能器进行理论建模,并针对电磁超声换能器的阻抗求解问题,提出理论计算方法。根据电磁超声换能器理论模型和电磁场理论导出双层螺旋线圈阻抗积分表达式。并在此基础上推导了双层线圈电磁超声换能器在被测试块中产生的涡流积分表达式,为进一步求得被测试块中洛伦兹力进行铺垫。为计算在激励电流的作用下,被测试块中产生的静态洛伦兹力,对静态永磁体进行了解析模型的分析与计算。在永磁体的解析模型中,永磁体在空间区域产生的矢量磁位可以通过在线圈中通入恒定的电流进行等效处理。为了求得静态洛伦兹力,首先求得静态永磁体在空间中产生的Br与Bz,并采用截断区域特征函数展开法将其转化为级数形式,得其频域解。再通过傅里叶变换,转化为时域解。最终求得被测试块中被测点所受到的静态洛伦兹力。其次采用截断区域特征函数展开法将线圈阻抗求解表达式转化为便于计算求解的级数形式,并采用Mathematic软件对其进行编程,计算双层螺旋线圈阻抗值,然后通过阻抗分析仪测量双层螺旋线圈的阻抗,并把实验测量的结果与数值计算结果进行对比与分析。在模型得到验证的基础之上,采用同样的方法将被测试块中涡流及矢量磁位的积分表达式转化为更加容易求解的级数表达式。在得到被测试块中被测点涡流密度及磁感应强度后,通过洛伦兹力的计算公式,对被测点所受的洛伦兹力进行计算。为了检验电磁超声换能器模型的可靠性,采用安捷伦阻抗分析仪测量不同内径的线圈在不同频率下的阻抗值,并与理论计算结果进行比较分析,并采用图表的形式进行分析与展示。在模型可靠性得到验证的基础上,研究了不同的线圈提离距离及线圈宽度等因素对激励线圈阻抗的影响,为电磁超声换能器的优化提供了理论指导。最后,为了求解被测点所受的洛伦兹力,对永磁体进行建模研究。通过对被测试块中的被测点的涡流密度及被测点受到的洛伦兹力数值计算的方式,研究了不同的线圈提离距离、线圈匝数及线圈内径等因素对被测点所受洛伦兹力的影响,并进行了对比分析与总结。