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超磁致伸缩材料铁镓合金具有饱和磁场低、磁滞小和应变值大等优良性能,将铁镓合金用于导波检测装置中,可提高检测装置的检测效率和输出电压幅值。铁镓合金导波传感器工作在静态磁场和动态高频磁场的共同激励下,存在着复杂的电-磁-力-声耦合。通过考虑力磁耦合关系的非线性,利用有限元建立了导波激励、传播和接收的完整理论模型,弥补了现有模型只包含激励不包含接收的不足,对导波传感器的设计和优化有指导作用。首先,测试了铁镓合金的低频和高频特性。在频率低于100Hz时,对铁镓合金材料的磁滞曲线和磁致伸缩曲线进行了测试和分析。在频率高于20kHz时,测试了环形铁镓合金的磁滞曲线,对铁镓合金的电磁损耗和磁能存储进行了分析。测试结果表明,静态磁场下,施加适当的压应力,可提高材料的饱和应变;高频磁场下,随着频率的增加,铁镓材料的电磁损耗不断增加。因此在铁镓合金导波传感器中,对材料施加适当的压应力,同时在满足传感器的工作频率（>20kHz）要求时,尽量选择较低的激励频率。其次,介绍了铁镓合金导波传感器的结构和检测原理,分析了板状结构中的导波传递,利用Matlab软件绘制Lamb波的频散曲线,确定了铁镓合金导波检测过程利用A0模态。重点阐述了铁镓合金导波传感器的多场耦合特性,包含激励、传播和接收过程的电-磁-力-声耦合,进行了理论推导,得到了耦合方程的弱解形式。采用COMSOL有限元软件进行了建模分析。通过分析传感器的磁场分布、观察点的应变应力,对比传感器中导波的速度和频散曲线中波速,证明了仿真模型的有效性。最后,分析了在铁镓合金导波传感器中起主要作用的非线性力磁耦合模型,研究了偏置磁场和应力对输出应变和压磁系数的影响,得出在铁镓材料磁场强度为4.8kA/m时,压磁系数达到了最大值1.56×10-8m/A,即换能效率达到了最大;适当给铁镓材料施加压应力（<60MPa）,将提高铁镓材料的磁致伸缩量。结合上述理论对静态磁场和动态磁场的参数进行了优化,得出当永磁体的剩磁为1.0T、提离距离为2.5mm和激励电流频率为40kHz、幅值为1A时,可使传感器的性能达到最佳。并将优化后的参数用于传感器,分析了缺陷对输出电压的影响,证明了铁镓合金导波传感器可用于缺陷的检测。