无损检测技术在现代工业的各个方面都有着广泛的应用，体现在改进产品质量，加工制造，成品以及设备在役检验的各个阶段，最终体现在机器零件及产品的可靠性和安全性上。为了保证铁路运输安全，钢轨出厂前要求必须逐根进行全面探伤检验。本文根据用户需求及相关技术标准，针对钢轨内部缺陷的特点，通过对国内外普遍采用的钢轨内部缺陷检测方法的比较，确定了利用超声波技术进行钢轨无损检测的工艺，设计了钢轨在线自动检测条件下的总体技术方案，建立了由导向约束机构、钢轨输送机构、测距机构、探头耦合机构、钢轨超声波自动探伤测控系统等组成的全断面在线自动检测探伤系统，并进行了整套装置的加工、制造、安装调试等现场工作，取得了比较满意的实验效果。本文所研发的钢轨超声波自动探伤装置是一套集声学、机械、电气、控制、微电子技术以及计算机软硬件等多学科多专业于一体的自动检测系统。由于钢轨的复杂且特殊的截面形状，在探头设计上采用了大角度大面积双晶探头，增强了系统的抗干扰能力；机械设计上采用三维跟随设计，使超声波信号的重现性得到较大提高；钢轨约束采用主动夹持方式保证了钢轨运行更加稳定；钢轨运行采用了正向检测反向过钢的控制方式，使系统运行更加安全；测量软件设计了动态抓波功能，使操作者对缺陷的判断更接近于之前使用的模拟机，同时还使用背波监视功能，使探头与钢轨表面的耦合情况得到实时监控。本装置已成功用于攀钢重轨生产在线检测，与国内外同类技术相比，具有设计制造方便，信号传递和接收在线自动控制，且制造费用低、故障率低、维护成本低。