随着地铁及高速铁路的快速发展,在轨道后期维护中,检测出钢轨温度应力对预防钢轨胀轨及断裂至关重要,及时地消除这种隐患对列车行驶安全起到重要的保障作用。本课题基于巴克豪森效应的基本原理,结合应力对巴克豪森噪声信号的影响,完成了地铁及高速铁轨道应力检测设备的开发研制工作。本文首先以电磁学为理论基础,深入分析了巴克豪森信号产生的机理,并分析了拉应力和压应力对巴克豪森信号的影响。接着结合地铁及高速铁路的需求,设计完成了设备研制的总体方案,方案包括硬件、软件以及应力标定实验研究。其中硬件包括传感器整体以及夹具的设计、激励信号发生模块、信号调理模块、数据采集模块、电源模块以及智能控制模块等。软件包括嵌入式软件程序设计、上位机与下位机的串口通信设计、针对地铁及高速铁路的应用软件设计以及数据采集处理程序设计等。应力标定实验研究方面首先确定了钢轨应力检测设备的相关参数,主要包括采样频率、采样时间、激励信号的幅值与频率,滤波器频段等;接着重点分析研究了温度对巴克豪森信号的两个方面影响,提出了一种新的特征值横纵比,有效的减弱温度本身对巴克豪森信号的影响;然后通过对钢轨加载不同负荷实验,完成了应力的定量标定,确定了应力与横纵比间的关系方程;最后通过对在役钢轨进行应力检测,求出测量值与估算值的差别,并分析产生这种差别的原因。