钢轨的完整性是行车安全的重要保障,在役钢轨的缺陷直接威胁到人们的人身安全,定期对钢轨进行准确高效的检测是消除隐患的必要手段。由于超声波检测具有灵敏度高、指向性好、穿透力强、对人体无害等特点,目前国内外钢轨无损检测都以超声波探伤技术为主。论文以钢轨超声波探伤技术中的三个方面(超声波探伤理论、超声波探伤系统、超声波实际检测)为线索展开研究,首先学习超声波探伤应用中的关键技术,其次,设计和调试数字化钢轨超声波探伤系统,最后通过实验验证超声波在试块及钢轨中传播时的路径、波形转换方式以及能量转化过程。钢轨数字化超声波探伤系统由硬件和软件两部分组成。硬件系统包括发射模块、接收模块、AD数据采集及存储模块、报警模块和USB通讯模块。软件系统分为上位机和下位机软件:上位机通过USB与下位机实现数据的传递,利用VB界面化编程实现波形显示和存储,通过无限冲击的带通和低通的数字滤波、可变数据长度的频谱分析得到回波在时域和频域的特征;下位机接受上位机发出的指令,利用VC语言编程实现发射频率控制、接收模式切换、增益的调节。依据超声波探伤理论及其应用关键技术,以标准试块、自制试块为实验对象,对设计的数字化超声波探伤系统的垂直线性以及盲区等性能进行测试。最后,利用设计的系统验证几种常见噪声的数学模型,对自制试块以及钢轨的特定缺陷进行定位和缺陷动态波形分析。