钢球是滚动球轴承的一个重要零部件，它的质量情况对轴承的使用寿命、运动精度、运转性能起着关键性的作用。特别是钢球表面质量对轴承功能特性影响显著，影响着转动部位的表面承载能力和抗疲劳强度,对于间隙配合部位的配合性能、润滑性能和耐磨损性能等许多方面都有非常重要的要求。在球轴承的故障因素分析中，由于钢球表面缺陷而导致的失效形式高达70%以上，因此球轴承质量提高的关键是对钢球表面缺陷进行检测，严格把好钢球表面质量这一关。我国迫切需要一种新的技术，开发出具有国产独立知识产权的钢球表面质量检测仪器，提高检测精度与准确度，降低设备购买成本，减小对国外设备的依赖性。本文提出的钢球表面缺陷的多光纤检测方法研究是在一系列基金项目的资助下开展的。本课题参与了企业委托项目、济南大学校博士基金项目(XBS0854)、国家级大学生创新创业训练项目（201210427022）、山东省高等学校计划项目(J10LD22)以及山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目（BS2010ZZ001）等，以钢球表面缺陷为研究对象，根据粗糙表面散射理论以及双光束比值测量方法，把光纤传感技术应用到钢球表面缺陷检测上，打破钢球表面缺陷检测自动化程度低，效率低的瓶颈，开发一套价格适中、高速高效的钢球表面缺陷检测设备。根据钢球表面缺陷标准，分析缺陷参数和特征，把缺陷归类为位移缺陷与粗糙度缺陷，使之能够实现光纤传感器对缺陷特征的获取。分析光纤传感器探头光纤排列模型，为方便对钢球表面缺陷特征的提取，确定中心发射周围三圈接收的传感器探头光纤阵列，用反射式光强调制型光纤传感器对钢球表面缺陷进行检测。基于高斯分布假设，建立光纤传感器球面检测模型，根据几何关系推导函数模型，用matlab对传感器的内径/外径、数值孔径、轴间距进行仿真，根据仿真曲线合理确定光纤传感器结构参数。分析设计钢球表面缺陷检测信号处理系统，包括调制光源激励电路，光电转换模块电路，前置差动放大电路，无限增益带通滤波电路，窗函数比较电路，有效实现缺陷特征信号的放大，噪声干扰的滤除，提高了信噪比，完成缺陷特征信号的采集并送往上位机进行处理。制作传感器，设计电路板，搭建实验平台，设计光纤传感器实验，从原理上验证光纤传感器能够进行钢球表面缺陷检测；进行传感器发射光纤出射光强分布研究，光强分布近似为高斯分布，充分说明假设是成立的，光纤传感器球面检测模型构建准确；安排光纤传感器粗糙度测量实验，实验结果表明此光纤传感器可以进行粗糙度检测；双光束比较法测量位移实验，表明传感器能够有效分离粗糙度影响与位移缺陷影响。通过研究，初步建立起一套钢球表面缺陷多光纤检测系统，为钢球表面质量检测机的研制奠定基础。