随着近年来高铁建设的不断推进以及铁路运输的日益繁忙,钢轨尤其是轨头部分的缺陷日益增多,严重影响行车安全。常规检测方法如压电超声、涡流、漏磁及机器视觉等,均存在一定的缺点,无法完成钢轨轨头缺陷的有效检测。而电磁超声表面波具有无需耦合剂、检测效率高、检测速度快、检测范围广等优点,因此进行基于电磁超声表面波的钢轨轨头缺陷检测方法的研究,对保障铁路安全有重要的理论意义和实用价值。本文在深入研究表面波钢轨轨头缺陷检测的原理与方法基础上,通过与压电超声相比较,针对钢轨轨头常见的缺陷形式,设计了基于电磁超声表面波的钢轨轨头缺陷检测总体方案。设计了基于电磁超声表面波的钢轨轨头缺陷检测装置,实现了钢轨轨头缺陷的有效检测。完成了表面波发射接收电路、数据采集电路等硬件设计,实现了表面波的发射、接收及采集;利用实验室现有的电磁超声信号采集及分析平台,完成了装置的软件设计,实现了硬件电路控制和数据存储。设计了电磁超声窄带表面波线圈,利用三种频率的窄带表面波检测钢轨上裂纹、核伤、竖直孔以及水平孔等缺陷,实现钢轨轨头不同位置缺陷的有效检测;采用电磁超声宽带表面波线圈,对钢轨轨头上不同深度的矩形槽及不同直径的竖直孔进行检测,为两种缺陷的识别奠定了实验基础。完成了基于电磁超声表面波的钢轨轨头缺陷检测及识别算法。采用基于小波变换的阈值消噪算法,对接收回波进行消噪处理;采用FFT和小波包能量谱方法对接收回波进行频谱分析,并提取回波中心频率、中心频率处能量以及小波包能量等特征;最后采用支持向量机的方法,利用提取的特征,构建缺陷分类器,实现了钢轨轨头上矩形槽和竖直孔两种缺陷形式的有效识别。