电磁超声导波检测技术由于其检测效率高、无需耦合剂以及环境适应性强等独特优势被广泛应用。而电磁声换能器（Electromagnetic acoustic transducers,EMATs）是电磁超声检测技术的关键部件,随着相关技术的进步得到广泛地关注及发展。低阶水平剪切（SH₀）模态相较于其它模态,具有非频散的优点,但激励单一的SH₀模态较为困难。本课题以金属板（铝板、钢板）为研究对象,分别基于洛伦兹力机理和磁致伸缩效应机理研制了多种类型的电磁声传感器,并通过实验对研制的换能器进行包括模态单一性、频率响应特性以及声场分布的性能测试。利用COMSOL Multiphysics仿真软件对EMAT及其关键组件进行建模,研究了电磁声换能器结构参数对换能器的性能影响,根据仿真结果对研制的传感器进行优化设计。主要研究内容包括:（1）全向型周期永磁铁式（PPM）水平剪切模态电磁声换能器的设计。基于洛伦兹力机理,在传统周期永磁铁式电磁声换能器的基础上,用扇形磁铁以及螺旋线圈代替矩形磁铁和跑道线圈,实现板结构中全向型水平剪切模态的激励。仿真证明了洛伦兹力方向以及单一SH₀模态的激励。通过实验验证了所研制的全向型水平剪切模态电磁声换能器可在铝板中激励出单一的SH₀模态,并验证了所研制的电磁声换能器具有较好的频率响应特性。通过全向性测试实验,验证了所研制的电磁声换能器可激励出沿360°方向传播的SH₀模态。（2）指向型电磁铁式水平剪切模态电磁声换能器的设计。基于磁致伸缩机理,该换能器针对铁磁性材料-钢板,采用电磁铁代替永磁铁提供偏置静磁场,不仅克服传统永磁铁式电磁声换能器吸附铁磁性材料的缺点,而且提高检测过程中可调节参数数量。通过仿真洛伦兹力与磁致伸缩力的综合作用验证了单一SH₀模态的激励,并通过实验证明了SH₀模态单一性。通过换能器的频率特性实验以及声场指向性实验,验证了换能器的良好特性。最后,通过实验对换能器的相关结构参数进行了优化,研究了各个参数对于换能器换能效率的影响程度。（3）全向型电磁铁式水平剪切模态电磁声换能器的设计。在钢板试件中,采用吸盘式电磁铁提供所需水平磁场,吸盘式电磁铁内外径部分产生的水平磁场相比柱状永磁铁产生的水平磁场具有更好的效果,以减小永磁铁提供水平磁场时的磁体泄漏问题。从而增强钢板试件中所产生的磁致伸缩力的强度,进而增加SH₀模态导波的幅值。通过仿真与实验证明了换能器的模态单一性,并通过实验测试了换能器特性。最后,通过实验对换能器的相关结构参数进行优化。