超声导波因其检测范围广、不受电气及电磁干扰、传播距离长等特点,特别适合于无缝钢轨的长距离无损检测。目前,基于超声导波的无缝钢轨裂纹检测,主要是通过在时域内测量导波的群速度来确定裂纹位置,由于超声导波的多模态特性和频散特性,会造成时域内群速度测量不准,从而导致裂纹位置定位不准确。基于相速度的超声导波检测,通过2D-FFT算法获取导波相速度值,能够有效提高超声导波波速检测的精度,从而实现钢轨裂纹的准确定位,有利于准确掌握无缝线路钢轨服役状态,对保障高速铁路行车安全具有重大的意义。论文研究了基于2D-FFT算法的无缝钢轨中超声导波相速度测量方法,设计了超声导波信号发射模块、多通道超声信号同步采集模块、线性阵列超声探头,搭建了相速度测量系统,主要完成的工作如下:1.通过研究超声导波的传播特性,选用了基于2D-FFT算法的超声导波相速度测量方法,设计了论文整体研究方案。2.设计了 32阵元超声导波线性阵列接收探头,工作频率为150KHz,通过实验和仿真选取了激励探头并将换能器安装于轨腰位置。3.以STM32微处理器和FPGA为核心硬件构架,设计了超声导波发射模块和32通道超声信号同步采集模块,发射模块发射波形周期、时间间隔、发射频率均可调,能够满足导波激励源要求;信号采集模块采样率为2.4MHz,数据可以通过以太网接口传输到上位机进行保存、波形显示和后续的数据处理。4.在实验室条件下,搭建了相速度测量系统,将包含时间—空间信息的数据矩阵进行2D-FFT处理,得到导波频率—波数图,在激励频率处提取波数值,计算出该频率下导波的相速度值,实验数据与半解析理论值有较好的一致性。论文完成了基于2D-FFT算法的超声导波相速度测量整体方案的设计及采集系统的搭建,能够测量出无缝钢轨中超声导波相速度值,为基于超声导波无缝钢轨裂纹检测、导波模态识别研究奠定了良好的基础。