铁路车轮是确保列车运行安全(包括机车和车辆)的主要部件,现在的车轮出厂前都要经过热处理,使得踏面上产生周向压缩应力来防止裂纹扩展。闸瓦刹车会导致车轮轮辋的发热和冷却。在热和机械负荷的影响下车轮轮辋的应力状态会发生改变,其压缩应力逐步变成周向张应力。对于在役车轮而言,小的缺陷一般出现在轮对踏面表面,这些小的缺陷是没有害处的,但是在应力影响下小缺陷会逐渐扩大从而引起轮对的问题。因此,对于车轮轮辋应力状态的检测是十分必要的。近年来,随着铁路车辆的提速,车轮的机械负荷和热能增大,使得这一需求变得更为重要。为了能够检测大量的轮对,急需要一种非破坏性的、快速的、应用方便的检测方法来满足日常检测需求。而超声技术正好能满足这些要求。本论文在了解超声应力检测理论知识和德国车轮轮辋应力检测设备的结构及检测原理的基础上,基于声弹射双折射理论,重点研究超声波轮辋应力检测中所涉及到的关键技术,包括超声法轮辋应力检测可靠性验证、基于横波直探头的轮辋应力检测可行性测试、超声波收发电路的设计与实现以及中国超声轮辋应力检测标准的相关研究。论文通过理论研究和各类实验,验证了超声法检测轮辋应力的可靠性以及横波直探头轮辋应力测试方案的可行性；完成基于DSP的超声收发电路的设计与实现,并进行了相应的数据采集和处理,为系统设计打下了良好的基础；通过应力检测标准的调研和对大量在役车轮轮辋的应力检测与分析,得出适合中国车轮应力检测的一些重要经验。本文对以后进一步研究超声轮辋应力检测奠定了基础,同时对该系统设计和实现都具有一定的参考价值。