在流量测量领域，超声波流量计因其独特的优点而迅猛发展，但国内外的大部分研究都集中于时差法，对多普勒法的研究相对不足，从而导致市面上超声多普勒流量计产品性能普遍不高，因此，对超声多普勒流量计展开深入研究，具有现实意义，这也是本课题的出发点，另外，本文也旨在将超声波测量技术应用于石油钻井工程中进行溢流监测。本文首先在绪论里简要介绍了超声波流量计的相关知识，包括超声波流量计的产生背景和分类等，然后介绍了超声多普勒流量计的优缺点和国内外现状。紧接着对超声多普勒流量计进行理论分析，包括多普勒效应原理、流量测量模型、超声波换能器相关研究和管内流体速度分布等理论知识。然后概述了本课题的总体设计思想，简述了超声多普勒流量计的工作过程并分析了信号处理模块设计中的几个重点问题。接下来进入本课题设计的重点，即硬件电路设计和软件系统设计。硬件电路从连续超声波产生电路、回波信号处理电路以及DSP及其外围电路设计三个方面展开，其中回波信号处理模块主要包括初始回波信号放大，巴特沃斯带通滤波，混频处理以及低通滤波电路。数字处理部分则以TI公司的一款浮点DSP芯片TMS320F28335为核心，分别进行时钟电路，JTAG接口电路，电源电路，复位电路以及RS232串口通信电路的设计。软件部分详细介绍了初始化子程序模块，DDS正弦波产生子程序模块，AD采样子程序模块，数据处理子程序模块，LCD显示子程序模块以及串行通信子程序模块的设计。最后，通过系统调试及对采集数据的分析，表明本系统基本达到了预期要求，工作稳定，同时也对系统进一步的改良指明了方向。