我国铁路系统规模庞大,自改革开放以来,经四十余年的发展,铁路营运里程大幅度增加,由此带来的铁路维检任务日益艰巨的问题不容忽视。近年来,主管部门多次强调保证铁路运输的安全的重要性。本课题从实际需求出发,设计了一套适用于钢轨探伤的高速超声检测系统。首先,论文从超声检测的原理入手,选择脉冲反射法作为作为本系统的检测方法。其次,根据实际需要,制定系统总体方案,确定系统性能指标。从硬件和软件两个方面进行设计工作。硬件方面,设计了超声波激励模块、信号调理模块、人机交互模块、采样模块和以太网接口模块。其中信号调理模块设计了前置放大电路、程控增益电路、带通滤波电路和衰减电路的拓扑结构来调理回波信号。超声波激励模块最大能发射重复频率为3kHz的超声波,满足高速探伤对重复频率的需求,信号调理模块能够在0～80dB增益范围内实现波形调节。软件方面,利用ARM主控芯片设计了人机交互模块控制程序,利用FPGA器件XC7A100T实现了高速模数转换器驱动、数据缓存、数字滤波、数据传输等功能,65MHz的采样率使本系统能够识别更高频率的噪声信号,从硬件和软件上均对超声回波的进行滤波处理。设计了基于UDP的以太网帧通信协议,用于硬件系统和上位机软件之间的数据交互。编写了上位机界面,实现数据保存和波形显示功能。最后,本课题开发了超声数据采集系统的样机,并对硬件和软件系统分别按模块进行了测试,实验结果表明,本系统各个模块工作正常,性能指标能够达到设计要求,硬件系统和上位机通讯正常,符合设计初衷。