随着碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)应用范围和规模的不断扩大,对于无损检测技术的需求变得越来越迫切。根据其弱导电特性和异质多相结构特点,采用涡流法对CFRP中的损伤进行检测具有良好的应用前景。当前涡流法对于CFRP的缺陷检测精度较低,成像比较模糊,难以满足实际工程应用的要求。线圈探头是涡流检测系统的核心部件,其结构参数直接决定了其阻抗性能和涡流检测的精度。因此,本文通过分析线圈探头与CFRP材料的耦合阻抗特型,并在此基础上设计开发高分辨率涡流线圈探头,结合空频域信号处理,实现对碳纤维复合材料板中的细观纤维分布以及纤维缺失、断裂以及裂纹、分层等缺陷的涡流成像。本文主要研究内容有:第一,建立了螺旋线圈阻抗的数学计算方法以及线圈探头与导体材料的耦合阻抗模型,并利用仿真分析和实验的方法对模型可靠性验证,研究了CFRP缺陷和输入电流频率对线圈阻抗特性的影响。首先建立了线圈及涡流检测系统的RLC等效电路模型,提出了螺旋线圈的电阻、电感和电容理论值的计算方法。然后利用COMSOL有限元仿真软件计算并得到了被测CFRP板中裂纹缺陷和输入电流频率对线圈阻抗特性的影响。最后利用扫频试验研究了电导率和裂纹尺寸对线圈阻抗特性的影响规律。第二,为了增强线圈探头的抗干扰能力,进一步提高涡流检测的灵敏度,建立了分离式涡流探头的耦合互感电路模型。从互感的角度出发,对不同空间结构分离式探头线圈之间的耦合互感及适用性进行了研究,同时提出了一种具有自调零特性的平切型探头,并利用有限元仿真对其零互感特性进行了验证和分析。从分离式探头与导体间的耦合阻抗电路模型出发,比较了绝对值型、T-R型以及平切型探头的耦合互感大小,通过仿真证明了平切型探头的零互感特性,进一步说明了平切型探头对弱导电CFRP材料涡流检测的优越性。第三,从探头的点扩散函数特性出发研究了涡流探头的C扫描成像性能。由于检测信号的波形特征由探头中线圈的空间结构和尺寸大小决定,为了对CFRP板进行高分辨率的电涡流成像,首先引入点扩散函数的概念,对不同空间结构的分离式探头的点扩散函数进行了研究,验证了平切型探头涡流检测的优越性。接着,利用涡流探头对多层CFRP层合板试件进行了二维平面扫查,验证了平切型探头对CFRP板检测的高分辨率。同时利用有限元仿真建模对平切型探头的层选择特性进行了研究,并对正交和四方向CFRP板进行了旋转检测,验证了平切型探头对CFRP层合板的方向性检测能力。最后基于涡流图像和二维傅里叶变换提出了多向CFRP层合板的各单向层纤维纹路分离方法,为今后对CFRP材料中缺陷的定量分析和评价奠定了基础。