铝合金在工业领域中发挥着重要作用,例如联接、承重等。但应力集中会使其刚度和稳定性下降,产生安全隐患。电磁超声横纵波平面应力测量技术具有便捷、无需耦合剂、无需标定厚度等优点,但目前其测量精度还存在受声波混叠和噪声干扰,受低采样率限制等问题。为充分发挥电磁超声技术在铝合金平面应力测量中的优势,本文进行了以下研究工作:研究铝合金平面应力电磁超声测量方法。在确定洛伦兹力机理为主要换能机理的基础上,对空间电磁场进行数学建模并量化分析,确定高纯度换能器设计的关键参数。通过推导横纵波的声弹性方程,确定应力和声速的作用关系。基于此定义超声测量的特征量,建立平面应力的测量方程。分析表明该方法具有能在厚度未知情况下进行应力测量的优点。针对测量结果受声波混叠干扰的问题,设计高纯度横纵波电磁超声换能器（Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT）。建立超声波纯度评价标准,并提出验证方法。在此基础上,分别设计高纯度的分体式横波EMAT、纵波EMAT和一体式横纵波EMAT。实验结果表明,设计的3种EMAT均达到有效波与干扰波幅值比大于8:1的纯度指标,且一体式横纵波EMAT在3类纯度验证试验中信噪比分别为13.774、10.152、10.718,具有测量过程中无需更换EMAT的优点。针对测量结果受噪声和低采样率影响的问题,设计超声信号传播时间（Time of Flight,ToF）提取算法。研究降噪处理算法,提高信号的信噪比。对比各ToF算法在不同信噪比下的稳定性,确定具有良好抗噪声能力的算法。研究低采样率条件下,不同插值方式提高算法时间分辨率的作用。实验结果表明,设计的算法在4MHz信号,6.349倍信噪比,100MSPS采样率的情况下,100次测量的标准差为0.758ns,测量均值与1GSPS采样率数据相同,具有良好的抗噪声和超分辨率能力。基于设计的EMAT和ToF提取算法,进行电磁超声应力测量实验。搭建应力测量实验平台,并建立应力的测量流程。在此基础上,分别对单轴应力和平面应力进行标定和测量。实验结果表明,采用特征量B测量单轴应力,最大误差小于5MPa。同时采用特征量B、R和?测量平面应力,3个应力分量的最大误差小于15MPa。该误差小于7075-T6铝合金屈服强度的5%,证明本文所提出的方法能够准确测量铝合金的平面应力状态。