铁路作为目前主要的交通运输方式之一,使人们的出行和货运更加快捷便利。然而,长期以来钢轨损伤一直是影响铁路运输安全的关键因素,其严重威胁列车的行车安全,是导致重大安全事故的重要因素之一。道岔是铁路轨道设备中最重要的组成部分,道岔钢轨的结构复杂性使其成为铁路轨道系统中最难维护、最薄弱的部分,且极易产生损伤。因此,对道岔钢轨损伤进行实时监测具有重要的意义。本文基于超声导波检测方法,对道岔钢轨轨头损伤实时监测系统进行研究。首先对系统方案和检测算法进行了设计。为了不影响列车正常运行以及便于探头的安装固定,本文选用了 PZT压电陶瓷的超声波探头并安装于钢轨轨头侧面。同时,为了减小检测盲区,采用发送与接收探头分开的布置方式,并通过实验方式确定超声波发射探头的激励频率为180kHz。系统损伤检测方法采用超声导波回波互相关算法,通过MATLAB仿真验证了算法的可行性。在此基础上,本文完成了系统的软硬件设计,系统以ARM数据处理模块为核心,其主要包括超声导波发射电路、超声导波接收电路、FPGA数据采集电路、LCD显示电路等模块。系统通过发射电路中的信号隔离、驱动以及升压电路激励超声导波探头;通过接收电路中的限幅保护、有源带通滤波电路实现对超声导波信号的调理,从而保证FPGA数据采集电路对信号的正常采集。此外,由ARM控制LCD实现波形的显示、系统参数设置以及系统调试。最后,论文完成了系统的软硬件联调,验证了系统硬件与软件功能的正确性。实验结果表明系统能够正常工作且ARM平台与MATLAB平台下的互相关算法对数据处理的相对误差低于0.4%,符合系统设计要求。同时,通过人为引入轨头损伤的模拟实验,验证了监测系统对钢轨轨头损伤识别的可行性。