随着国民经济的迅猛发展,管道在消防、冶金、石油等方面的运输中承担着越来越重要的作用。然而管道由于所处环境恶劣、检测维修周期长,导致管线因为破损、腐蚀而发生泄漏。现有检测方法虽然检测精度高但效率低下且耗费财力,超声导波无损检测技术因其具有一次性长距离的检测、且只需在安装检测装置的位置剥离包覆层等优点而获得广泛关注。因激励换能器的性能直接决定了导波检测的效果,且激励换能器的性能主要取决于其敏感材料的性能。目前常用PZT作为制作激励换能器的敏感材料,由于该材料机电耦合系数较低,且产生的激振能量不够大,故这种材料制作的换能器尚存在着不足。相较于PZT,Terfenol-D具有巨大的磁致伸缩系数、高的能量转化效率、微秒级的响应速度等优点,可通过线圈来励磁,所需的负载电压较小,因此可用于制作激励换能器。因此,本文利用Terfenol-D材料作为设计激励换能器的敏感材料,将换能器产生的振动耦合入待测管道,使其产生导波。通过将Terfenol-D材料设计成一端较薄另一端较厚的刀型以解决Terfenol-D换能器无法在管道外表面中间的任意位置产生导波的问题。在薄端绕制励磁线圈,薄端端部放置三片永磁铁为Terfenol-D材料提供偏置磁场。对线圈的参数进行优化,使线圈以最小的励磁功率激励出所需的交变磁场,从而确定敏感材料薄端的尺寸,并对换能器的性能进行评定,对影响换能器激励性能的厚端尺寸进行实验。研究结果表明:当厚端厚度为2.5mm、长度为13mm时得到的回波反射系数和回波幅值较大。对励磁线圈产生的交变磁场强度进行了理论分析,通过实验验证了线圈参数对换能器性能的影响,结果表明:当线圈线径为0.21mm、匝数为180匝时,换能器的性能较好。实验研究了背衬层的厚度和粘接方式对接收信号噪声的影响,结果表明:当刀型Terfenol-D材料厚端的上表面用环氧树脂胶粘接5mm厚的背衬层时,换能器对应的回波反射系数和回波幅值较大。将所研制的Terfenol-D材料换能器和传统的用PZT材料制作的换能器,在长为10.34m的管道(含三道焊缝)上进行检测,研究结果表明:当用自行研制的换能器进行激励时,其接收信号中缺陷的回波反射系数和焊缝回波幅值均高于PZT换能器,且衰减较低,可见自行研制的换能器的性能比传统的PZT换能器的性能好。