超声波检测技术在机车车轮的无损探伤方面是比较成熟的技术。但该技术在涉及到车轮的在线实时探伤时,还仅限于采用超声表面波的探伤方法。论文首先分析了表面波探伤方法的不足,然后提出了一种全新的机车车轮在线探伤方法。首先分析多分量探头组阵列机车车轮超声探伤法。该方法利用了车轮平整的内侧面作为入射面,设计了由五个不同角度的超声波探头组成的探头组。这个探头组的声场可以覆盖钢轨踏面下一定深度和广度的区域。基本能实现对机车车轮主要探伤区域的覆盖,克服了表面波探伤深度浅的不足。包含90个探头组的探头组阵列实现了对整个车轮的完全覆盖。然后分析多分量探头组阵列探伤系统。描述了整个探伤流程,分析了探伤系统的硬件部分和软件部分。硬件部分主要对数据采集卡分时采集80个探伤通道的数据并保证不会漏采做了详细的论述和理论研究。软件部分展示了A扫描和B扫描图像界面,并叙述了软件滤波部分的实现过程。系统应用部分是利用探测人工伤和两个不同自然伤得到的结果对系统的探伤效果作了分析。