本文以连铸过程中连铸坯液芯末端位置为研究对象，采用电磁超声换能（EMAT）无损检测技术，从理论上分析连铸坯凝固末端 EMAT检测原理。通过有限元仿真建模，研究了电磁超声在带液芯高温连铸坯内部的传播特征。实验设计了电磁超声传感器以及检测系统，对超声回波信号进行了信号分析和时延参数估计，论文研究成果为实现连铸末端反馈实时控制奠定了基础。　　为了探索EMAT技术进行凝固末端位置检测的理论可行性，论文采用Comsol Multiphysics多物理场仿真软件，分析了电磁激励超声波在带液芯铸坯的传播时域特征。有限元主要仿真了凝固末端位置模型中超声波传播过程，EMAT所在位置轴线处不同位置质点总位移量时域特征，以及 EMAT所在位置轴线处不同位置质点沿y轴方向偏速度的时域波动特征。通过EMAT接收回波信号分析，总结出了末端位置检测方法。进一步平移 EMAT至末端模型不同横向坐标点，通过对回波信号分析，给出了液芯厚度确定思路，进而用于指导EMAT设计。　　根据有限元仿真结果，对末端位置模型中，EMAT接收器的回波信号进行理论抽象，并充分考虑回波衰减，反射，重叠等特点，建立了回波参数模型。根据EMAT接收回波特征，采用了非线性软阈值压缩的方法进行前置处理，以此减少数据冗余，采用了小波分解与重构算法实现信号的前期噪声抑制，运用了变化率拟合分析方法来对回波信号进行包络提取和峰值定位。在此研究的基础上，综合讨论了参数估计方法，针对单回波，采用了改进型广义互相关（GSCC）快速算法，即通过回波相关性来进行回波时延估计；针对多回波，主要在时频域来分析回波信号的频率和幅值变化特点，通过对比分析Gabor变换和“谱图重排”算法，提出“能量聚焦”思路来实现回波的时延定位。针对多回波重叠问题困扰，改进了“谱图重排”和Gabor变换算法并用于多回波分离，从而验证了谱图重排算法的高效性。　　最后，文中进行了相关实验，设计了EMAT传感器，分析了EMAT的高频特性，研究了自谐振匹配和阻抗匹配。开发了基于压控的三级增益缓冲放大电路，来实现 EMAT接收回波的前置放大处理。采用“凝固末端位置”模拟装置，开展了系列检测实验，并对采集数据进行回波处理算法验证。对EMAT接收回波的“主冲击效应”造成的能量聚集问题，提出“谱图重排移窗分析法”。文中最后对末端模拟装置进行整个端面扫描，实现了模拟装置整个液芯层的三维成像。