微波无损检测作为保证特种装备安全运行的重要手段之一，渗透在设备的制造、安装、使用和检修等环节中。然而由于无损检测手段的选择受到设备工作条件以及工作环境的影响，加之无损检测手段本身的局限性，无损检测技术急需一种具有创新性的新技术支持。本论文结合实际工程项目的需求，对飞机外壳金属表面缺陷的微波无损检测技术进行了研究。本论文以微波无损检测技术为研究背景，对现有的无损检测技术进行了优缺点对比，深入分析研究了微波无损检测技术。针对金属表面缺陷，应用微波检测的原理，提出了基于谐振结构的金属表面微波无损检测技术方案。该检测系统通过分别接收来自缺陷部位和完整部位的微波信号幅度、频率和相位等信息，对材料和产品的结构完整性进行评价。该检测系统主要由信号发射、信号接收、信号处理三个部分组成。本论文主要研究工作如下：1、依据微波对金属的反射特性以及对非金属的穿透特性，利用微波检测的基本原理，设计了一个完整的金属表面缺陷的微波无损检测系统。2、对微波金属表面缺陷的微波无损检测系统的关键部件微波传感器进行了详细的研究，设计了一种微波腔体谐振器探头，运用HFSS软件进行了仿真优化，并且设计制作了实物。3、依据检测系统的工作要求，完成了基于LMX2541芯片的微波信号源电路的设计，以及基于MSP430F149单片机的信号处理系统的设计。4、搭建了基于微波反射法原理的金属表面微波无损检测系统的实验平台，验证了该检测系统的可行性。本论文运用微波检测技术设计实现的金属表面缺陷微波无损检测系统可靠性好，检测方法简单，为飞机金属外壳的快速检测提供了可靠的新方法。