超声法应力检测技术因其对工件表面不会产生破坏,且方向性好、穿透能力强、安全可控制等优点,目前广泛应用于工业无损检测领域。装备中关键部件或结构的应力状态是影响其服役性能的核心参数,其应力的产生会降低整机或功能部件的力学性能与疲劳寿命。现有超声应力测量仪器采用压电超声探头实现对表面或深层次应力的较高精度的检测,但其无法克服耦合剂涂覆不均匀对声时检测的影响。且现有对单向应力的检测常采用横波或纵波单一形式波形反射的方式对声时进行测量从而计算出应力值。为了实现探头与工件间的非接触式测量克服耦合剂对声时检测精度的影响,设计并优化具有高信噪比的电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT),成为无损检测领域的难点之一。另外,单一波形对单向应力的检测过程中,由于待测对象厚度不均匀或轴向变形等因素,会严重影响声时检测精度及超声应力测量的准确性。针对单向应力检测过程中工件厚度不均匀及轴向变形对检测精度影响的难题,提出基于EAMT的单向应力横纵波联合测量方法;并基于声弹性理论推导单向应力横纵波联合测量的理论公式。为设计信噪比较高的电磁超声换能器,对电磁超声波产生与接收机理进行理论分析,建立沿应力方向传播横纵波声速与应力之间的关系,奠定电磁超声探头设计与检测技术的理论基础。为提高电磁超声换能器的信号幅值与换能效率,对电磁超声横波探头进行ANSYS仿真建模,并利用ANSYS电磁模块对换能器结构中的永磁铁参数、线圈参数、提离距离及永磁铁与线圈的间距等因素进行仿真分析,获得不同参数变化对换能效率的影响规律与结论。并基于ANSYS仿真结论对磁铁结构、线圈结构与屏蔽装置等进行优化改进设计,有效提高电磁超声换能器的输出波形质量。为验证单向应力电磁超声横纵波联合检测的可靠性,建立超声应力-声时差关系公式,搭建电磁超声应力测量系统,利用自制的铝合金7075螺栓模拟件,开展单向应力-声时差系数标定及横纵波联合应力测量实验,并与基于应变片的实测值进行比较,验证所设计电磁超声探头和应力测量方法的可靠性。同时为确定该方法的测量精度,对铝合金7075焊接件的焊接残余应力的分布进行横纵波联合测量,并基于ANSYS模拟焊接过程,输出取样轨迹处的应力值,对两者进行对比验证。实验结果表明,单向应力的电磁超声横纵波联合应力测量的绝对误差小于15MPa,具有较高的测量精度。