当今,铁路出行是人民中长途出行的首选方式,铁路出行安全关系着千家万户的生命财产。钢轨承载着列车高速运行时的载荷应力,钢轨的安全对于保证铁路出行的安全具有重要意义。经研究发现,钢轨上的缺陷主要由滚动接触疲劳引起的表面微小裂纹组成,及早检测出钢轨早期表面微小裂纹是当今铁路部门亟待解决的难题。由于钢轨是一种高导磁率的铁磁性材料,使得开展基于漏磁检测技术的钢轨裂纹缺陷检测成为可能。漏磁检测技术是一种非接触式、适用于表面伤损检测的无损检测技术,非常适用于铁路钢轨顶面裂纹的高速巡检。本文研究的是钢轨顶面微小裂纹,即裂纹宽度1mm以内、深度2.7mm以内。首先从理论上分析了漏磁检测涉及的各种物理定律,特别是U型磁轭漏磁检测模型的磁路。然后用Ansoft Maxwell构建了二维漏磁检测模型,用有限元的方法分析了在小裂纹缺陷检测中裂纹深度和传感器提离值对检测结果的影响。在检测系统设计上,针对实际钢轨上裂纹尺寸和分布,设计了基于多小车结构的组合式检测探头,使之能够做到更小的提离且单个小车可根据需要独立调整位置,集RC滤波和差分放大功能于一体的信号处理电路,消除了传感器的直流输出和信号传输中的对地不一致问题。最后,应用所设计的检测系统,在加工有小裂纹的钢轨上进行不同磁化方式下的漏磁检测实验。结果表明,在探头能够比以往更加贴近钢轨的情况下,本系统能够很好地检测出尺寸更加小的钢轨顶面裂纹,提高了在实际车载实验上的实用性。