电磁超声技术是当前无损检测技术领域的研究热点和发展前沿。然而,由于电-磁-力-声多场耦合的复杂性、材料磁致伸缩效应的非线性以及有限元分析工具及计算方法的局限性,使得电磁超声传感器的换能机理研究和结构优化一直缺乏有效的方法。为此,本学位论文基于磁致伸缩材料本构方程,研究了电磁超声换能器多场耦合数值计算方法,仿真并实验分析了电磁超声传感器换能效率的影响因素及其相互作用规律。首先,分析了电磁超声检测中存在的多场耦合机制,介绍了电磁超声换能器建模过程中的基本物理方程及力-磁耦合过程,推导了不同换能器结构下的材料逆压磁矩阵,探讨了电、磁、力、声多物理场耦合的有限元计算方法。其次,基于钢板电磁超声检测传感器的结构模型,仿真研究了电磁超声的激励、传播和接收过程,并进行了实验对比验证。在此基础上,分析了电磁超声换能器中偏置永磁体几何尺寸对钢板中磁致伸缩振幅、磁吸附力大小的影响规律。再次,分析了电磁超声换能器中高频线圈激励电流的幅值、频率和脉冲个数以及线圈缠绕方式对钢板中磁致伸缩振动的影响关系。为进一步提高换能效率,优化并设计了激励电源箱与高频激励线圈、滤波放大器与接收线圈间的阻抗匹配电路,并进行了实验分析。最后,针对管道应力腐蚀裂纹等轴向缺陷检测的实际需要,建立了管道磁致伸缩T模态导波检测传感器模型,研究了管道中静态偏置磁场、动态交变磁场和磁致伸缩振动的分布规律和主要特征,分析了外加应力对磁致伸缩换能效率、导波传播特性的影响关系。