火车在制动和加速以及通过钢轨间的焊接缝、弯道和岔道时，列车对钢轨造成摩擦、挤压、冲击等作用力，长期反复下去，钢轨极易产生裂纹而且可能快速扩展开来，从而引起钢轨断裂等造成恶劣的交通事故。因此，为保证物资运输的可靠性和人身交通安全，对线路钢轨进行损伤检测以防灾难事故发生是极其必要的。针对国产手推式探伤设备和进口机动探伤车存在的局限，课题组提出了一种新型的阵列式钢轨探伤结构，结合自主研制的高频宽带超声换能器阵列以及全新的信号处理算法,研究与设计了一种具有较高探测速度和精度、较低功耗的超声钢轨探伤系统。本论文针对该新型探测系统中自主研制的高频宽带超声波换能器阵列以及钢轨探伤业务对超声发射前端和超声接收前端的特殊要求，设计与实现了阵列式超声钢轨损伤探测用的超声发射接收前端和FPGA控制系统。系统主要解决了以下问题：1.为了很好地激励新型的超声换能器产生宽频带超声波信号，设计了一款具有良好宽带线性性能的功率放大电路，应用于超声发射前端，完成对连续调频信号的数模转换、滤波、功率放大。2.针对超声回波信号频率高、带宽宽、信号微弱、噪声大的特点，设计了一个多路微弱信号低噪声高速采集电路，同时接收6路微弱的超声回波信号，并完成对多路超声回波信号的低噪声放大、滤波及AD转换。3.利用FPGA设计了软件控制系统，包括调频信号产生模块、接收前端控制模块、异步FIFO模块。设计时对异步FIFO模块进行了改进，包括在读写指针添加一位附加位，并通过比较读写指针来产生空/满标志；以及采用格雷码编码和双锁存器同步器的方法解决异步时钟的亚稳态问题，从而较好地实现了多路超声回波探测信号的高速存储及处理。本文最后给出了测试结果并进行分析。超声发射前端的输出功率达到1W以上，能将调频的测试信号不失真的输出到探头上；接收前端可调增益范围在20-60dB，能对多路微弱信号同时进行滤波、放大。