预应力钢筒混凝土管(PCCP)是一种抗压、抗渗且成本低的高性能复合型管材,广泛应用于南水北调等大型水利工程,其主要失效模式为内部预应力钢丝断裂并带来爆管等灾难性事故。针对此问题,对基于正交电磁原理的断丝检测技术进行了深入研究。利用有限元分析工具,建立并优化了检测系统模型与边界条件设置,研究了正交电磁断丝检测机理与断丝信号特征;分析了边缘效应、断丝与检测器周向相对位置、激励频率、钢丝相对磁导率等因素对断丝信号特征的影响,为实际检测与降低误报率提供了理论指导;针对模型特殊结构提出相应解决方法并分析了钢筒结构对仿真结果的影响,为计算效率的提高提供了参考依据。设计实现了正交电磁断丝检测系统。制作了针对口径1600mm管道的激发线圈和检测线圈,激发磁场可达40Gs,检测信号可达毫伏量级,满足系统要求;创新性地提出一种基于正弦脉宽调制技术和智能功率模块的高压大功率正弦信号线圈驱动方案及相应保护电路,可有效驱动高电感值线圈,且成本较低;设计了基于FPGA的数据采集单元、正交锁相放大器和USB数据传输模块。搭建了PCCP断丝检测实验平台,验证了不同激励频率下断丝信号特征的变化规律,系统信噪比可达23dB,能有效识别断丝,并提出一种实验装置改进方案,为后续研究奠定了基础。