近年来,随着铁路运输业的高速发展,列车轴重、载重及车速都大幅度提升,轮轨之间的磨擦问题愈加严重,钢轨不可避免会产生疲劳裂纹,剥落,揭盖等损伤,从而导致断轨、脱轨等安全事故的发生,不仅会对社会造成巨大的经济损失,而且也对乘车人员的安全造成严重的威胁。因此,为了保障钢轨安全,钢轨检测就成了公路工务部门的基本任务。由于车流量密度大,钢轨探伤检测时间不固定,导致大型多功能探伤车无法频繁使用,所以我国目前仍然以手推式探伤车为主要探伤检测手段,传统超声波检测法为主要检测方法。但是由于超声波能量集中且发散较快,只能对轨腰及其投影区域进行检测,而对轨底角处损伤难以识别;另外由于螺孔裂纹声程与螺孔裂纹十分接近,对螺孔裂纹极易产生漏检情况。因此,行业内迫切需要可行的方法对此两类损伤工况进行检测。本文提出两种方法分别对上述检测盲区及漏检区域进行了检测,并利用其非线性现象对缺陷进行了识别。首先,提出了使用声波法对钢轨检测盲区轨距角和轨底角进行损伤识别的方法。利用有限元软件对钢轨建立模型,并用宽频信号进行数值模拟,对其结果进行了三层小波包分解,找到对此处损伤敏感的频带;在找到的频带中选择合适的频率作为检测频率,进行再一次数值模拟,通过对其结果进行FFT分析,发现损伤产生后,频域上产生了非线性现象——次谐波,以此作为损伤特征信息,证明此方法的可行性。其次,提出利用非线性超声混频技术对螺孔裂纹损伤识别。分别用单频调制信号与混频信号在裂纹加工前后对试件进行激励,对所得结果进行FFT分析与比较,找到了裂纹产生后引起的非线性现象——产生新的频率分量,通过此特性可以对裂纹进行识别并防止漏检情况发生;对混频测试信号进行进一步时频分析,根据新频率分量产生的时间,判断此频率分量的产生确实与裂纹的产生有关。本文通过对钢轨轨距角、轨底角和螺孔裂纹的非线性检测技术研究,找到了各处缺陷引起的非线性现象,达到了对其缺陷识别的目的,为钢轨的全面检测提供了参考。