随着我国高速铁路的快速发展,高铁运营里程和运行速度大幅提高,为保证列车安全可靠地运行,对列车的各项性能提出了更高标准,特别是对制动系统的稳定性要求更加严格。刹车盘作为制动系统的核心部件,在生产过程中难免存在缺陷,长期挤压和摩擦更容易导致安全隐患,严重威胁到人的生命财产安全。针对目前刹车盘缺陷检测技术操作复杂、检测精度低等缺点,本论文采用的电磁层析成像技术(Electromagnetic Tomography,EMT)是一种基于电磁感应原理的新型无损检测技术,通过多个线圈对被测物场进行激励和检测,得到的检测数据经过图像重建算法重建后可以对缺陷的位置、形状和大小等分布信息进行可视化显示,对刹车盘缺陷检测具有十分重要的意义。本论文主要研究工作如下:(1)通过对高速列车刹车盘结构特点的研究,分析刹车盘的常见缺陷类型和裂纹扩展方式,结合EMT基本原理,创新性的设计了适合高速列车刹车盘缺陷检测的传感器线圈阵列结构,并借助电磁场仿真软件建立刹车盘缺陷的三维模型和传感器结构模型。(2)仿真分析刹车盘缺陷的EMT模型,具体内容有:分析不同激励电流和不同激励频率对刹车盘内部磁感应强度的影响,确定合适的有限元剖分单元数,分析自动化仿真程序获取的灵敏场数据。深入研究多种图像重建算法的成像原理,包括线性反投影算法、Tikhonov正则化算法、Landweber迭代算法和Split Bregman算法,对比分析不同算法的成像效果,仿真验证了电磁层析成像技术在高速列车刹车盘缺陷检测中的可行性,并且Split Bregman算法对刹车盘缺陷的重建质量更好。(3)在仿真验证的基础上,设计激励产生和回采检测模块、信号调理模块、传感器模块、图像重建模块等,进而搭建刹车盘缺陷检测的EMT硬件系统,结合上位机和下位机软件系统,共同完成以太网通信、文档加载、数据存储和视图显示等功能。对刹车盘缺陷进行数据采集与成像实验,通过不同评价指标对比不同算法在实际系统中的图像重建质量,进一步在实际系统中验证了电磁层析成像技术在高速列车刹车盘缺陷检测中的可行性。