轴承钢球的表面缺陷对轴承的寿命和传动性能有着重要的影响，因此轴承钢球在出厂前必须全部进行表面质量检测，以满足传动系统对可靠性的要求。本文应用电涡流技术对钢球表面缺陷实时检测系统进行基础性研究，对钢球表面展开机构动力学仿真分析、电涡流传感器优化设计、钢球表面缺陷检测信号的特征提取等关键技术进行了深入的研究。　　建立了钢球表面展开运动的数学模型，提出了基于悬浮式驱动轮的简化子午线展开法。以轴承钢球为研究对象，对钢球球面的展开方法和展开机理进行理论分析和数值模拟，建立钢球表面展开运动的数学模型。通过对该模型进行了MATLAB仿真，验证了该数学模型的合理性。结合该数学模型，提出了基于悬浮式驱动轮的简化子午线展开法，并对其进行结构实现。通过控制展开轮的运动速度，实现了钢球表面的快速展开和检测，满足了对展开机构工作效率的要求。对该子午线展开法进行了运动学仿真，验证钢球表面展开机构模型的正确性。　　建立了钢球涡流检测的电磁场模型，研究并研制了针对钢球检测的圆柱形涡流探头。分析钢球检测电涡流传感器的等效电路和等效阻抗，并对阻抗进行归一化处理。研究了提离效应、集肤效应和探头的激励频率等特性对传感器感应电磁场强度的影响。在设定边界条件下，对麦克斯韦方程组进行求解，建立了钢球检测电涡流传感器的电磁场仿真模型。通过对该电磁场模型的分析，研究了电涡流传感器探头在不同激励频率、检测距离和线圈内、外径等参数下，涡流场中磁感应强度、磁力线和涡流密度的分布情况。结合传感器灵敏度的各种评价指标，分析了电涡流传感器探头几何参数对传感器检测精度和灵敏度的影响，研制了适合钢球表面检测的电涡流传感器探头。　　研究了钢球表面缺陷信号特征提取方法，为钢球表面缺陷的定性和定量分析提供依据。通过分析小波去噪评价指标对不同阈值规则下小波去噪结果的影响，确定有效地小波基去噪方法。对去噪后的钢球检测信号进行特征提取，比较钢球表面不同的裂纹宽度和深度对传感器输出信号幅值和相位的影响。利用电涡流传感器对“同宽不同深”和“同深不同宽”两种标准裂纹尺寸进行检测，分别提取其幅值特征和相位特征，并对其进行分析、比较和总结。　　构建了基于虚拟仪器的电涡流钢球表面质量在线检测系统。结合电涡流无损检测技术和信号处理技术，对钢球表面缺陷检测系统进行分析、设计和研究，并制定了电涡流检测方案。在对钢球表面缺陷无损检测系统关键部件进行研究和设计的基础上，将虚拟仪器技术应用到电涡流无损检测中，对该系统进行了功能模块划分，并对各模块进行规划与设计。设计了电涡流信号检测电路，构建了基于虚拟仪器的信号采集、信号分析及信号显示的钢球表面裂纹电涡流检测分析系统。在此基础上进行样机的研制，并对样机的检测信号进行防干扰设计。实验证明该检测系统能有效地对缺陷钢球进行检测和分选。