管道具有可不间断运输、密闭输送安全性高、运输损耗少且动力消耗低等独特优势。但管道在运行时长期受到腐蚀与内外部机械载荷的作用,易产生裂纹等损伤,早期裂纹表现为界面闭合的微裂纹状态,随着服役时间的增加,微裂纹会因应力等作用扩展为宏观裂纹,导致管道失效。因此对管道微裂纹进行有效检测具有重要意义。本文基于电磁超声导波对管道中的微裂纹进行检测,开展的主要工作如下:1)基于对管道导波的波结构、多模态与频散特性的理论分析,确定管道电磁超声检测中采用的导波模态。本文采用沿管道轴向传播的L模态导波进行共线混频检测,实现管道微裂纹的检出与轴向定位。并将导波非共线混频研究扩展到管道检测中,利用沿相互垂直的螺旋路径传播的两列螺旋类SH0模态导波对管道进行非共线混频检测,由平行于裂纹接触界面的入射波矢量的分量之和预测和频分量的传播方向,通过混频非线性效应表征微裂纹。2)为提供管道混频检测所需要的特定频率、模态与传播方向的管道导波,设计共线混频检测与非共线混频检测电磁超声激励换能器。基于洛伦兹力机理,设计管道纵向模态导波激励换能器,具体是将激励两列导波的线圈集成于同一柔性印刷电路板,并使用柔性永磁体提供偏置磁场的柔性整体式换能装置。并基于磁致伸缩机理,设计不需要额外永磁体的贴片式换能器,以在管道中激发特定主声束方向的螺旋类SH0模态导波。仿真与实验结果表明本文设计的换能器可以激发出混频检测所需频率与模态的导波。3)以二维轴对称的方式建立管道混频电磁超声换能器有限元仿真模型。从所激发导波的波包传播速度、波形振动形态验证所设计的纵向模态导波换能器可激发特定频率的单一模态导波。在此基础上,研究管道导波混频检测对微裂纹的响应特性,结果表明混频检测中可通过比较导波在管道不同位置处混合所产生的混频非线性效应来对裂纹轴向位置进行确定。4)搭建混频电磁超声非线性检测系统,分析纵向模态导波换能器的单一频率导波激发效果并进行共线混频实验,对管道微裂纹轴向位置进行定位。进行螺旋导波换能器的指向性实验,使用螺旋导波换能器所激发的特定主声束方向类SH0模态导波进行管道导波非共线混频检测实验,获取裂纹轴向与周向位置信息,实现裂纹定位。