管道输送在工业及能源运输体系中具有重要地位,管道中缺陷的存在会对管道运行造成隐患,不仅容易发生泄漏,甚至发生爆炸,造成巨大的经济损失,而且会导致环境污染,甚至威胁人类生命安全。磁致伸缩导波管道检测不仅检测效率高,而且具有非接触检测、提离距离大以及可在高温下工作等优点,近年来受到广泛关注。导波传感器是导波管道检测实现的基础和关键,而纵向导波传感器对管道周向缺陷具有很好的检测灵敏度,在低频范围内具有良好的检测效果,开展基于磁致伸缩效应的纵向导波传感器及管道缺陷检测系统的设计研究对促进导波管道缺陷检测技术的推广应用具有重要意义。本文对磁致伸缩纵向导波传感器激励/接收导波的过程进行了理论研究,在此基础上设计并制作了管道磁致伸缩纵向导波传感器,设计了采用智能扫频猝发信号源及高压宽带功率放大器的管道缺陷检测系统,对基于磁致伸缩效应的纵向导波传感器及管道缺陷检测系统开展了相关实验研究。论文的主要内容及其章节安排如下：第一章阐述了管道磁致伸缩导波检测的研究背景及意义,介绍了磁致伸缩导波技术的研究概况,综述了国内外关于磁致伸缩导波传感器理论建模、磁致伸缩导波的实现方法及仪器开发等方面的研究进展,提出了本文的研究内容和研究框架。第二章介绍了磁致伸缩导波基础理论,分析了基于磁致伸缩导波的管道缺陷检测系统原理,对磁致伸缩纵向导波传感器的磁声换能机理进行了研究分析,在此基础上对磁致伸缩纵向导波传感器的激发和接收过程进行理论建模,得出导波幅值与传感器输入电流和偏置磁场的关系,为后续设计研究提供理论基础。第三章设计了磁致伸缩纵向导波激励/接收传感器,研究了磁路结构参数对传感器偏置磁场强度和分布均匀性的影响,在此基础上对传感器偏置磁场进行了设计,对传感器的激励/接收线圈进行了优化,完成了传感器的阻抗匹配设计,并制作了传感器实物。第四章设计了基于磁致伸缩导波的管道缺陷检测系统,开发了智能扫频猝发信号源,提高了检测系统的效率和稳定性,针对磁致伸缩纵向导波传感器激励信号的特点设计了高压宽频功率放大器,并设计了压电阵列导波传感器,用于磁致伸缩纵向导波传感器的测试实验。第五章进行了实验研究,对所设计的磁致伸缩纵向导波传感器进行了激励/接收性能测试实验,并对无裂纹缺陷的管道进行了检测,然后对含裂纹缺陷管道进行检测实验,实验结果表明本文设计的磁致伸缩纵向导波传感器能有效地激励/接收低频L(0,2)模态纵向导波,所设计开发的检测系统可以实现对含周向裂纹缺陷管道的无损检测。第六章对全文的研究内容进行总结,并对后续的研究提出展望与建议。