本文结合我国铁路轨道探伤设备发展现状,根据调研实际现场的功能需求,采用超声探伤技术设计基于虚拟仪器的铁路轨道探伤装置应用于铁路轨道探伤。首先对超声波及其传播特性的研究,了解超声波在探伤传播过程中产生衰减的原因,通过对钢轨超声波探伤检测过程的认真分析,探究了超声波垂直和倾斜入射到异质界面上的反射和透射及波形转换规律,再结合系统的实际应用背景,采用模块化的设计方法,对铁路轨道探伤装置的机械支架、探伤轮的结构和喷淋耦合机构、导向轮等辅助机构进行了分析和设计,并对探伤装置的机械结构进行了三维建模,然后通过对探伤轮的简化模型分析探伤装置在偶然性激振源和周期性激振源下的振动规律,讨论减小振动的方法,以提高探伤系统的稳定性和精度。探伤装置的信号采集系统是实现铁路轨道超声波探伤的首要工作。本文接着完成对探伤装置信号采集硬件系统的设计和信号采集软件平台的搭建。硬件设计包括探伤装置信号采集系统的信号源、超声波换能器、数据采集卡的选型和信号调理电路的设计;信号采集系统的软件是利用灵活性很高、可以随时更改软件程序的LabVIEW开发软件搭建超声波探伤系统的信号采集控制面板,实现对超声波轨道探伤信号和其它信号的采集、存储和显示。最后对接收探伤回波信号中的缺陷信息提取方法进行研究。用窗函数法设计数字带通FIR滤波器去除探伤回波信号中与缺陷信息无关的高低频信号的干扰,再通过快速傅里叶变换的方法把滤波后的信号从时域内转换到频域内以便准确的识别出伤损缺馅,并通过Matlab模拟钢轨探伤的回波信号,得到设置FIR滤波器的参数,并对在LabVIEW开发出轨道探伤装置的信号处理软件进行了功能测试,获得可靠的铁路轨道超声波探伤信号缺陷信息提取的方法。