电磁超声检测技术具有效率高、环境适应能力强、安全、轻型化等优点，被广泛应用工业无损检测领域，已成为该领域近年来国内外学者的热门研究对象。首先，论文总结国内外该领域现有技术及其发展趋势，深入分析基于洛伦兹力机理的电磁超声以及基于磁致伸缩机理电磁超声各自的换能机制，建立针对铁磁性材料的EMAT解析模型。利用所建立的模型求解磁感应强度、涡流密度、洛伦兹力密度、磁致伸缩力密度、线圈阻抗等关键参数的变化规律，并进行有限元仿真。其次，设计以FPGA为核心的硬件系统。包括基于DDS技术的toneburst激励信号合成电路；脉冲输出功率高达10kW的EMAT线圈驱动电路；线圈阻抗匹配电路；具有在高噪声背景下捕获微弱信号能力的信号接收电路，以及集USB通信、高速采集、增益控制于一体的数字系统。针对探伤、测厚等应用场合，设计专用换能器。最后，对铁磁性材料进行实验，对比不同激励频率下的回波信号强度，得出材料的超声频率特性；通过分析处理人工缺陷的回波信号，确定材料上缺陷的位置；通过对线圈阻抗的实际测量，验证由模型得到的仿真结果的正确性，进而验证模型的正确性。