钢轨运输作为我国国民经济的重要支柱,给人们的日常生产和生活提供了极大便利。列车在行驶中,钢轨起承载和导向作用,轨道是否处于健康状态直接影响着列车的行车安全。铁路运营线路上的钢轨断裂严重威胁人们的生命财产安全,因此,对于钢轨损伤检测的研究具有重要意义。为解决现有超声导波采用传统单脉冲激励存在的缺点并结合编码激励在医学中的应用,本文提出将编码激励技术应用于超声导波断轨检测系统中。首先,通过四种距离下的实验数据,对超声导波衰减与距离的关系进行研究,并结合多径衰落理论对钢轨信道建模。其次,基于所建立的钢轨信道模型,对Barker码、Golay码和Chirp信号进行分析对比,并结合断轨检测系统以及三种编码各自的特点选择出采用Barker编码作为超声激励信号。随后,在接收端选择匹配滤波器和加权匹配滤波器对接收的编码信号进行脉冲压缩仿真。此外,针对夹心式压电超声换能器在外界环境干扰下其谐振频率产生偏移问题,采用频率跟踪方法确定钢轨中最佳超声导波传输频率。同时,根据仿真和实验结果对Barker码的位数与周期数进行讨论。最后,基于断轨检测系统对编码激励算法和脉冲压缩算法进行实验验证。1m和50m钢轨仿真与实验结果表明,Barker码激励经匹配滤波脉冲压缩后的信号幅度远远大于单脉冲激励接收信号幅度;归一化后两者信号在时域上波形几乎完全重合,两者的信号相似度仿真与实验结果分别达到99.39%、99.29%和96.77%、91.08%。而50m和500m加权匹配滤波仿真与实验表明,相比于原始匹配滤波器,接收信号经加权匹配后可使得旁瓣分别降低12dB、11dB和29dB、21dB。论文研究结果表明,利用Barker码作为激励产生超声导波信号是可行的,并可应用于断轨检测中。