随着社会的发展,铁路交通在我们日常生活中发挥着越来越重要的作用。火车已经成为了人们出行的主要交通方式,而钢轨是铁路运输的基础。在野外环境中的钢轨,随着外界环境的变化,钢轨内部会产生附加的温度应力。温度应力超过一定的数值,有可能引起钢轨的变形,严重威胁到列车的运行。目前铁路系统多数采用无缝钢轨,相对于普通钢轨,其每段钢条之间具有更窄的间距,因此温度变化所造成的温度应力对钢轨的影响要远大于普通钢轨。为了实现钢轨温度的快速精确测量,准确掌握其温度变化情况,确保列车的行车安全,因此设计一款精度高,测量响应速度快的钢轨测温仪具有十分重要的现实意义。目前国内使用的钢轨测温仪主要采用热电偶测温的方法,其热响应时间较慢,数据采集时需要3至5分钟才能实现数据的最终稳定,而红外测温作为另外一种常见的测温方法往往受到测温环境的影响较大,且在低温环境中精度很差,在实际的野外测量中不适合单独使用。本文旨在在传统测温方式的基础上,结合目前所使用的钢轨测温仪的特点,优化探头结构和提高测温响应速度。从热电偶热接点结构和与壳体的热交换等方面分析影响热电偶测温响应时间的因素。建立数学分析模型,在探头结构和补偿算法上提出合理的思路提高测温响应速度。探头结构方面,分别采用露端式和密闭式两种结构方式进行设计,使用ANSYS建立测温时所进行的热交换的有限元模型,结合现场的使用环境,分别分析两种结构的优缺点,选择更适用于野外环境的结构方式。软件补偿算法方面,利用labview软件对测温数据进行采集,获得数据采集曲线并进行数学分析。提出突变自补偿和壳体热交换补偿两个方向的补偿算法,实现了在测温过程的前期尽可能地实现平衡温度的预估计,进而提高测温响应速度。