钢球作为滚动轴承的重要组成部分,其表面裂纹、划痕及锈蚀或材质不均匀等缺陷都将对轴承的机械性能产生极大的影响。因此,轴承钢球在制造后需要进行表面质量检测。目前,国内在钢球表面质量检测方面尚无高效、可靠的检测设备,而国外对该领域又进行垄断,所以钢球表面质量的自动化检测装置是急需解决的问题。本文采用理论分析和实验相结合的方法,针对完好钢球和自然缺陷钢球表面质量检测过程中电涡流传感器的设计、钢球表面展开机构的结构等问题展开研究。首先,以电磁场基本理论为基础,分析钢球表面质量检测过程中,涡流效应在钢球表面质量检测过程中的基本原理和等效模型,总结多种因素对缺陷的影响并得出函数关系,分析缺陷和电磁场相互作用下涡流的分布和大小以及趋肤效应和渗透深度。其次,以电涡流检测技术理论为基础对钢球表面缺陷进行电磁场分析。采用有限元方法对其建模,对比分析电涡流传感器的四种检测线圈的几何尺寸,获取最优的传感器检测线圈。基于最优的检测线圈,完好钢球和缺陷钢球分别以实际的展开方式进行旋转扫描仿真,得到了两种类型钢球表面的电流密度分布,为进一步判断同种缺陷相对角度的变化对检测的影响,获得了缺陷角度变化在检测过程中的一般规律。最后,进行钢球表面缺陷检测的实验研究。为验证有限元分析得到的电涡流传感器的灵敏度,搭建钢球表面缺陷检测系统实验平台,硬件方面重点完成一维导轨式展开机构和电涡流传感器的设计和加工,上位机程序的基本功能包括密码初始登陆、数据采集、数据采集定时、数据显示、数据存储等。实验验证了仿真得到的最优的电涡流传感器的可行性,可用于钢球表面自然微小缺陷的检测,针对钢球在纯滚动展开过程中出现电压信号偏离基线出现趋势项的问题,可能影响检测结果,采用经验模态分解算法对信号进行处理,实验表明方法有效可行。