板状金属结构在各类装备中被广泛使用,疲劳损伤是其主要缺陷形式之一。在实际工业生产过程中,即使微小的裂纹,在交变应力、高温及腐蚀作用下,若不及时识别缺陷并采取措施,微裂纹也会很快扩展,造成结构断裂,最终导致安全事故的发生。因此,开展早期疲劳损伤(如疲劳微裂纹)的检测是金属结构寿命评估和失效分析的关键。本文主要对微裂纹进行了基于电磁超声换能器的有限幅度法及混频调制检测方法的研究,主要研究内容如下:1)根据电磁超声表面波检测原理建立了电磁超声表面波仿真模型,研究了表面波在铝板中的传播特性。在弹簧模型的基础上,进一步建立了引入迟滞效应和阻尼力的界面力模型,使其更加符合疲劳微裂纹的基本特征。2)构建了含有微裂纹界面力模型的电磁超声混频调制仿真模型,对混频超声激励频率、激励幅值对调制效应的影响进行了分析,确定了激励参数;对混频激励下的疲劳微裂纹检测特征进行了仿真分析,探讨了微裂纹的深度对混频调制效应的影响。3)搭建了基于谐波理论的非线性超声检测系统,对完好试件及疲劳试件的非线性特征进行了对比分析;研究了电磁超声激励幅值发生变化时,谐波幅值的变化情况;并通过脉冲反转技术加强二次谐波成分,增大非线性系数。4)搭建了基于混频调制效应的非线性超声检测系统,对混频激励参数进行了实验研究,包括激励频率、幅值对边频分量之和的影响;分析了混频激励下疲劳缺陷的非线性特征;探讨了不同激励延时对调制效应的影响;研究了不同疲劳加载周期试件检测信号中边频分量之和的变化情况。