2010年以来，高速铁路时代在中国正式展开。至2013年，高铁时速已达400km/h以上，最高可达486.1km/h。无缝钢轨是高铁运行的基石，是焊接长度一定的标准钢轨，连接起来，然后铺设于路基上。若此时无缝轨道尺寸控制不严，将直接影响高速铁路的轨道精度。因此，各大厂商均致力于钢轨长度测量技术的研究，以生产尽量长的标准钢轨，避免轨道接头给列车运行带来不良影响。本文旨在研究一种信号检测技术用在钢轨长度测量中，实现百米以上的钢轨的长度测量。论文以钢轨长度测量为背景，将声波用于长度测量。在分析声波信号特性的基础上，研究了声波在介质中衰减的情况。由于测量距离较长，传播于钢轨末端的声波信号幅值小、噪声大，属于微弱信号。对微弱声波信号的检测，成为本论文的难点。本文研究了一种基于锁相放大器的信号检测技术。介绍了锁相放大器的原理、分析了对噪声的抑制，并设计了信号检测的硬件电路，包括声波信号发生电路、前置滤波环节、前置放大环节、主放大电路、参考信号产生电路、参考信号移相电路以及相敏检波电路等。并做了仿真实验，通过仿真将实验数据与理论值进行对比分析，发现这种方式能有效的实现微弱信号的检测。最后，测试实际硬件电路，再次证明，该技术可以很好的实现信号检测。本课题虽然是针对钢轨测长进行的研究，但该技术也可应用到其它的工业测长领域。例如定尺切割、工艺控制等。本课题兼具实用性与创新性，具有研究意义的同时还能带来巨大的经济效益。