国家质量技术监督检验检疫总局编制《质量监督检验检疫事业发展“十二五”规划》,对制约质检事业发展难题、关键和实用技术、自主创新、前瞻性技术的储备和研究提出了要求。目前,我国特种金属设备使用快速增长与监督力度不足的矛盾,以及长距离高效输送金属管道的逐点检测效率低下,对现有技术提出了挑战。本论文课题研究来源于山西省太原市科技局技术创新与人才扶持计划项目,得到了太原理工大学国家级大学生创新实验项目的资助。本文对现有无损检测技术作了优缺点对比,根据微波对金属的反射特性、对非金属的穿透特性,提出采用微波技术检测金属表面缺陷新方法,该检测技术不需要耦合剂,检测方法简单,为远距离检测、长距离输送管道快速检测等难题提供了新方法,对无损检测技术储备做出了前瞻性的研究。研究内容主要分为微波无损检测机理研究和无损检测试验研究。通过对微波技术及其传输系统的研究,得到微波无损检测机理。此基础上,针对金属板和金属管道内壁表面缺陷,搭建了两套微波无损检测系统,并且提取出表面缺陷的定位和定量特征响应信号,并对其响应规律进行了描述。大致结论如下：(1)利用金属板表面缺陷微波无损检测系统,可实现对金属板表面所含的缺陷(条形缺陷和圆形缺陷)的定位,特征信号为发射系数或回波损耗。在特定频段下,当矩形探头遇到表面缺陷时,因微波场的分布状态受到影响,产生高次模,回波损耗变大；(2)采用反射法检测金属板表面缺陷,可以用特征参数RL表征平行于表面的尺寸(宽、长、直径),用特征参数相移表征垂直于表面的尺寸(深度)；(3)缺陷尺寸的响应信号与波长有关,本文称为“1/4波长定律”。其一,当条形缺陷的宽度为1/4λ和2/4λ时,回波损耗随着深度的变化表现出波动特性；其二,当条形缺陷的深度接近1/4λ时,频域图中,回波损耗的两个突变点所对应的响应频率相对大小发生改变,以此可以判断缺陷的深度。(4)利用金属管道内壁表面缺陷微波无损检测系统,可以实现对金属管道内壁所含表面缺陷(焊瘤缺陷和环向裂缝)的定位,并且可以实现多个缺陷的检测。双端口检测系统的检测精度较高,对于较长输送管道,应使用单端口检测系统；(5)对于金属管道内壁上缺陷定位,特征信号为电长度,且与缺陷实际距离(与端口位置之间的距离)呈现线性关系。当管道内壁存在相距较近的两个或者多个缺陷时,缺陷定位受到影响,产生失真现象。反射系数对管道内壁环形缺陷深度的响应要大于对宽度的响应程度。总之,缺陷特征响应信号的提取对微波无损检测的进一步研究有着重要的作用,对无损检测事业储备新技术、解决特定难题有着重要的意义。