Faits:
A. Par jugement du 7 novembre 2011, le Tribunal de police de l'arrondissement de la Broye et du Nord a reconnu X._ coupable de violation grave des règles de la circulation, conduite d'un véhicule défectueux, défaut de port de permis de conduire et défaut de port de permis de circulation. Il l'a condamné à une peine de 50 jours-amende, à 60 francs le jour, et à une amende de 420 francs, la peine privative de liberté de substitution étant de sept jours en cas de non-paiement fautif de l'amende.
B. Saisie d'un appel de X._ qui contestait l'infraction de violation grave des règles de la circulation, la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal vaudois a confirmé la décision attaquée par jugement du 13 février 2012. Elle s'est fondée sur les principaux éléments de fait suivants.
Le 3 septembre 2010, vers 20 heures, X._ circulait au guidon de sa moto Ducati zdm 600 M sur la route cantonale entre Lucens et Moudon. Deux gendarmes, occupés à la surveillance du trafic, ont eu leur attention attirée par la vive allure à laquelle il roulait et ils l'ont suivi. Alors qu'ils se trouvaient à une distance d'environ 200 mètres de la moto, ils ont enclenché l'appareil de contrôle dont était équipé leur véhicule - qui avait été calibré en dernier lieu le 2 août 2010 - et ils ont procédé à une mesure de la vitesse de X._ sur une distance de 3'234 mètres. Il en ressort que ce dernier a circulé en moyenne à 149 km/h, après déduction d'une marge de tolérance de 6%, alors que sur ce tronçon, la vitesse est limitée à 80 km/h.
C. X._ forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral. Il conclut à ce qu'il soit libéré de l'infraction de violation grave des règles de la circulation et condamné à une amende pour les autres infractions retenues à sa charge. Subsidiairement, il conclut au renvoi de la cause à l'autorité cantonale.
Il n'a pas été ordonné d'échange d'écritures.

Considérant en droit:
1. Invoquant une violation du principe de la présomption d'innocence en tant que règle sur le fardeau de la preuve, le recourant conteste que la cour cantonale pouvait se fonder sur la mesure de sa vitesse effectuée par la police pour admettre sa culpabilité.
1.1 La présomption d'innocence, garantie par les art. 14 par. 2 du Pacte ONU II, 6 par. 2 CEDH, 32 al. 1 Cst. et 10 CPP, ainsi que son corollaire, le principe in dubio pro reo, concernent tant le fardeau de la preuve que l'appréciation des preuves (<ref-ruling> consid. 2c p. 36 et les références citées).
En tant que règle relative au fardeau de la preuve, la présomption d'innocence signifie que toute personne prévenue d'une infraction pénale doit être présumée innocente jusqu'à ce que sa culpabilité soit légalement établie et, partant, qu'il appartient à l'accusation de prouver la culpabilité de celle-là. La présomption d'innocence est violée si le juge du fond condamne l'accusé au motif que son innocence n'est pas établie, s'il a tenu la culpabilité du prévenu pour établie uniquement parce que celui-ci n'a pas apporté les preuves qui auraient permis de lever les doutes quant à son innocence ou à sa culpabilité, ou encore s'il a condamné l'accusé au seul motif que sa culpabilité est plus vraisemblable que son innocence (cf. <ref-ruling> consid. 2a p. 4; <ref-ruling> consid. 2a p. 88, <ref-ruling> consid. 2c p. 37). Lorsque le recourant se plaint d'une telle violation, le Tribunal fédéral examine librement s'il ressort du jugement, considéré objectivement, que le juge a condamné l'accusé uniquement parce qu'il n'avait pas prouvé son innocence.
Comme principe présidant à l'appréciation des preuves, la présomption d'innocence est violée si le juge du fond se déclare convaincu de faits défavorables à l'accusé sur lesquels, compte tenu des éléments de preuve qui lui sont soumis, il aurait au contraire dû, objectivement, éprouver des doutes (ATF <ref-ruling> consid. 2a p. 88; <ref-ruling> consid. 2c p. 37). Il importe peu qu'il subsiste des doutes seulement abstraits et théoriques, qui sont toujours possibles, une certitude absolue ne pouvant être exigée. Il doit s'agir de doutes sérieux et irréductibles, c'est-à-dire de doutes qui s'imposent à l'esprit en fonction de la situation objective. Dans cette mesure, la présomption d'innocence se confond avec l'interdiction générale de l'arbitraire (art. 9 Cst.; sur cette notion, cf. <ref-ruling> consid. 7 p. 82; <ref-ruling> consid. 2.4 p. 5; <ref-ruling> consid. 4.2 p. 560). En matière d'appréciation des preuves et d'établissement des faits, il y a arbitraire lorsque l'autorité ne prend pas en compte, sans aucune raison sérieuse, un élément de preuve propre à modifier la décision, lorsqu'elle se trompe manifestement sur son sens et sa portée, ou encore lorsqu'en se fondant sur les éléments recueillis, elle en tire des constatations insoutenables (<ref-ruling> consid. 4.1.2 p. 62; <ref-ruling> consid. 2.1 p. 9). L'invocation de l'arbitraire suppose une argumentation claire et détaillée (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 2.2 p. 69; <ref-ruling> consid. 3.2). Les critiques de nature appellatoire sont irrecevables (<ref-ruling> consid. 4.2.3 p. 5; <ref-ruling> c. 5.1 p. 365).
1.2 La cour cantonale a retenu que le recourant avait bien circulé à la vitesse indiquée par l'appareil de mesure au vu des éléments dont elle disposait. Il n'apparaît pas qu'elle aurait renversé la fardeau de la preuve en condamnant le recourant au motif qu'il n'aurait pas établi son innocence, ni qu'elle aurait éprouvé un doute quant à la validité de la mesure qu'elle aurait interprété en défaveur de l'accusé. La seule question est de savoir si la cour cantonale aurait dû en éprouver un, ce qui relève de l'appréciation des preuves, et non de la répartition du fardeau de la preuve. Cette question ne peut être examinée que sous l'angle de l'arbitraire.
1.3 Le recourant fait valoir que la voiture des gendarmes avait atteint une vitesse de 190 km/h durant le contrôle de sa vitesse. L'appareil de mesure avait ainsi été enclenché alors que le véhicule de la police tentait de le rattraper et se trouvait à une distance supérieure à 200 mètres. La distance entre celui-ci et lui-même n'avait donc pas été identique au début et à la fin de la mesure, qui avait été faussée.
1.3.1 La cour cantonale relève que, selon les Instructions de l'Office fédéral des routes (OFROU) du 22 mai 2008 concernant les contrôles de vitesse par la police et la surveillance de la circulation aux feux rouges, lors des contrôles au moyen d'un véhicule suiveur avec documentation photographique, la distance entre le véhicule-suiveur et le véhicule contrôlé doit être, à la fin de la mesure, égale ou supérieure à celle du début et qu'au cours de la poursuite, la distance entre les deux véhicules peut être réduite (ch. 10.5.2). Le fait que les gendarmes avaient en l'espèce atteint une vitesse maximale de 190 km/h n'impliquait pas que l'intervalle entre les deux véhicules aurait fondu durant la mesure pour être finalement inférieur à celui du début. La preuve du maintien de la distance entre le début et la fin de la mesure résultait d'abord des déclarations d'un des gendarmes selon lequel, à la fin du contrôle, la distance entre son véhicule et la moto du recourant n'était en tout cas pas inférieure à celle du début, soit environ 200 mètres. Aucun élément ne permettait de remettre en cause ces dires. Il ressortait ensuite des images vidéo prises au moment de la mesure que cinq bornes ou balises jalonnant le côté de la route séparaient la moto de la voiture de police tant au début qu'à la fin du contrôle.
1.3.2 L'affirmation du recourant selon laquelle la distance en début de mesure était supérieure à 200 mètres en raison du fait que la voiture de police a atteint la vitesse de 190 kmh/h durant celle-ci, revient à opposer sa propre appréciation des preuves à celle de la cour cantonale. Elle est appellatoire et, partant, irrecevable. Au demeurant, le fait que la voiture de police a circulé jusqu'à la vitesse maximale de 190 km/h, et qu'elle a ainsi, à un moment donné, pu rattraper le recourant, n'exclut nullement que la distance entre les deux véhicules était, à la fin de la mesure, à nouveau équivalente à celle du début. Le fait - non contesté par le recourant - que le nombre de bornes ou balises jalonnant le côté de la route et séparant les véhicules était identique au début et à la fin de la mesure permettait également à la cour cantonale de retenir sans arbitraire que la voiture de police se trouvait à la même distance de la moto à ces deux moments.
Le recourant invoque par ailleurs que la vitesse de 190 km/h avait faussé la mesure et que les déclarations d'un des gendarmes seraient contradictoires sur ce point. Celui-ci avait indiqué dans un premier temps que "les 190 km/h que l'appareil a mesurés correspondent à la vitesse la plus élevée sur ce tronçon" puis, ensuite, qu"on ne peut pas affirmer que la vitesse de 190 km/h maximale mesurée par l'appareil Bredar est celle à laquelle le prévenu a roulé". Outre le fait qu'aucune contradiction ne ressort de ces déclarations, celles-ci ne portent pas sur la question de l'influence de la vitesse atteinte par la voiture de police sur la mesure. Elles ne démontrent pas davantage qu'il était arbitraire de retenir que les déclarations du gendarme étaient fiables quant au fait que la distance avec le recourant n'était en tout cas pas, à la fin de la mesure, inférieure à celle du début. Le grief doit être rejeté dans la mesure où il est recevable.
1.4 Le recourant fait valoir que sa moto ne pouvait pas circuler à 149 km/h. Il résultait de l'expertise privée qu'il avait sollicitée qu'elle pouvait atteindre une vitesse maximale de 142 km/h.
1.4.1 La cour cantonale a indiqué que la fiche d'homologation de la moto qui indiquait une vitesse maximale de 140 km/h n'était pas déterminante dans la mesure où il était établi que l'engin du recourant avait été modifié. Il ressortait du rapport d'inspection technique effectuée par les experts du Service des automobiles et de la navigation du canton de Vaud (SAN) que trois réducteurs de vitesse désignés dans le document d'homologation faisaient défaut, ce qui avait pour effet d'augmenter les performances du véhicule, notamment sa vitesse maximale. La cour cantonale relève par ailleurs qu'il importait peu qu'un autre système de limitation de puissance ait été installé en 2003 dans la mesure où le fonctionnement effectif de celui-ci le 3 septembre 2010 n'était pas établi et où l'effet simultané de celui-ci et de la suppression des réducteurs de vitesse ne l'était pas davantage. En outre, le rapport d'expertise sollicité par le recourant indiquait que le test effectué avait révélé que la moto atteignait la vitesse maximale de 142 km/h, mais qu'une vitesse supérieure pouvait être atteinte, le cas échéant, sur un tronçon en pente ou avec un fort vent dans le dos. Or, la portion de route sur laquelle la mesure avait été effectuée présentait une déclivité en palier.
1.4.2 La démarche du recourant qui consiste à opposer l'expertise qu'il a requise à celle du SAN est purement appellatoire et, partant, irrecevable. Au demeurant, outre le fait que l'expertise produite par le recourant établit tout au plus la vitesse maximale que sa moto pouvait atteindre le jour où ladite expertise a été réalisée, cette dernière n'exclut pas que ce véhicule pouvait dépasser les 142 km/h et atteindre une vitesse supérieure sur un tronçon présentant une déclivité descendante, ce qui était le cas en l'espèce. Il n'était dès lors pas arbitraire de retenir que, malgré la vitesse maximale mesurée par l'expert privé, la moto du recourant avait pu atteindre la vitesse de 149 km/h, eu égard à la configuration des lieux où le contrôle avait été effectué. En tout état de cause, le fait que le recourant aurait circulé à 142 km/h plutôt qu'à 149 km/h ne serait pas de nature à influer sur le sort de la cause. Une violation grave des règles sur la circulation est admise lorsque la vitesse maximale autorisée, en l'occurrence 80 km/h, est dépassée de 30 km/h ou plus (cf. <ref-ruling> consid. 3.1 p. 237 s.; <ref-ruling> consid. 2c p. 263; arrêt 6B_148/2012 du 30 avril 2012 consid. 1.2), soit lorsque l'auteur a circulé à 110 km/h ou plus. La vitesse à laquelle la moto du recourant est susceptible de circuler d'après l'intéressé lui-même est ainsi largement supérieure à celle à partir de laquelle une violation grave d'une règle de la circulation doit être admise.
1.4.3 Le recourant fait valoir que le rapport du SAN n'indique pas à quelle vitesse sa moto peut rouler et requiert qu'une expertise soit ordonnée à cet effet. La cour cantonale a considéré à ce propos qu'une telle expertise ne serait pas probante dans la mesure où il n'était pas possible de s'assurer qu'aucune intervention n'avait été pratiquée depuis le jour des faits sur le moteur de la moto qui était demeurée en possession du recourant. Celui-ci ne critique pas cette motivation et il n'invoque la violation d'aucune norme constitutionnelle ou du code de procédure pénale. Son grief est irrecevable faute d'une motivation suffisante (<ref-law> et 106 al. 2 LTF). Au demeurant, il ressort déjà des constatations cantonales que selon l'expert mandaté par le recourant, les modifications mentionnées par le rapport du SAN permettaient normalement d'augmenter les performances de la moto jusqu'à lui permettre d'atteindre des vitesses de l'ordre de 200 km/h. Le recourant persiste en outre à requérir la production du rapport d'étalonnage de l'appareil de mesure utilisé ou le graphique des vitesses mesurées pendant le contrôle au motif que le "dénonciateur s'éta[it] révélé incapable d'expliciter la raison de la vitesse maximale de 190 km/h", sans autre explication. Le recours est également irrecevable à cet égard, faute de motivation conforme aux exigences des <ref-law> et 106 al. 2 LTF.
1.5 Pour le surplus, le recourant n'invoque aucun autre élément qui aurait été susceptible, selon lui, d'avoir faussé la mesure de sa vitesse. Ainsi, en définitive, effectuée au moyen d'un appareil qui avait été calibré un mois auparavant, sur une distance de 3'234 mètres, alors que l'écart entre la voiture de police et la moto du recourant au début et à la fin de la mesure était égal, la mesure qui indique que l'intéressé a circulé à une vitesse moyenne de 149 km/h, après déduction d'une marge de tolérance de 6%, pouvait être retenue sans arbitraire. C'est dés lors sans violer le droit fédéral que l'autorité cantonale a considéré que le recourant s'était rendu coupable d'infraction à l'<ref-law>.
2. Le recours doit être rejeté dans la mesure où il est recevable. Le recourant, qui succombe, supporte les frais judiciaires (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 2'000 francs, sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 17 septembre 2012
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Mathys
Le Greffier: Rieben