铁路运输是我国交通运输领域最重要的组成部分之一,对我国国民经济的发展起到了巨大的推动作用。近年来,我国铁路运营里程不断增加,列车运行速度得到了大幅提升,与此同时列车运行的安全问题也备受关注。为了保证列车的安全运行,尽量减少或避免铁路事故的发生,铁路相关部门对铁路及列车的检修工作提出了更高的标准和更严格的要求。空心轴作为承载列车重量、支持列车运行的核心部件,其生产质量存在问题或在役期间造成损伤都会给列车的运行安全带来重大隐患。当前对空心轴缺陷检测技术的研究多种多样,其中大多数存在操作复杂、效率较低、检测结果不直观等缺点或不足。本文采用电磁层析成像技术(Electromagnetic Tomography,EMT)对空心轴缺陷检测展开研究,该技术基于电磁感应原理,具有非接触、非介入、低成本、高效率等优点,还可实现空心轴缺陷的可视化检测。本文主要工作内容如下:(1)详细介绍了空心轴结构特点及缺陷类型,对多种空心轴检测方法进行了分析和比较,提出了基于电磁层析成像技术的空心轴缺陷检测方法,并分析了EMT技术的基本原理和应用价值。(2)基于高速列车空心轴的结构特点和EMT技术原理,设计了空心轴模型和用于空心轴缺陷检测的新型EMT传感器阵列。根据空心轴模型设计了传感器的结构,并通过分析线圈大小对激励磁场的影响确定了线圈尺寸。(3)基于所设计的空心轴模型和传感器阵列,在电磁仿真软件中建立了空心轴缺陷检测仿真系统,并利用该系统进行了仿真计算。研究了激励信号相关参数对空心轴模型内部磁场的作用规律,同时还对空心轴检测的灵敏度进行了分析。(4)研究了LBP、Tikhonov、Landweber三种图像重建算法的原理,利用三种算法对空心轴缺陷的仿真数据进行了图像重建,得到了良好的图像重建结果。另外,还利用图像重建质量评价标准对各图像重建算法的成像效果进行了分析和比较,结果表明Landweber算法具有最佳的检测效果。(5)基于仿真分析,搭建了空心轴缺陷检测EMT实验系统,在一定程度上提高了系统集成度,增强了抗干扰能力,并通过对实验系统的控制完成了实验数据的采集。由实验数据结合三种图像重建算法计算得到的重建图像与仿真结果基本一致,进一步验证了EMT技术在空心轴缺陷检测中的有效性。