流速测量是水文监测领域中的重要环节,影响着生产生活以及军事国防等诸多方面。随着对流速测量精度的需求日益提高,声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profiler,简称ADCP）应运而生,其优势在于可同时测量不同深度水域的流速,提高测量精度。随着全球各个国家对水文事业的愈发重视,我国也在逐步发展和完善声学多普勒流速剖面仪的相关技术,但较国际先进水平仍存在差距,如稳定性较差、测量精度较低以及运算速度较慢等问题。为解决上述问题,本文提出了一种新型多普勒流速测量系统的设计方案。本课题以多普勒效应和测流分层原理为指导,研究了水域流速的测量方法,以自相关算法为核心,推导了多普勒频偏计算公式,并分析了测量过程中盲区和旁瓣干扰问题,从而确定了整体的研究方案。该方案包含了硬件电路设计和软件程序设计两部分。硬件电路分为主控电路、模拟发射电路和接收电路。在主控电路中,采用了ST公司最新推出的STM32H743芯片作为核心处理芯片,该芯片外设资源丰富,同时具有运算速度快、内存容量大的特点,提高了系统的整体性能。发射电路采用AD9833可编程信号发生芯片发射特定频率的信号,并且设计了电感电容匹配电路,确保了发射信号的功率达到预期值。接收电路中采用电子开关和电容滤波器进行信号的正交和滤波,解决了软件中信号正交、滤波时间较长的问题,提高了系统处理速度。此外,本系统还加入了深度和温度测量部分,用于实时监测水域液位和温度的变化。软件设计部分包含了发射信号输出程序、数据采集程序、算法处理程序以及数据存储程序,首先通过程序驱动AD9833产生发射信号,接收过程中采用双路ADC同步规则采样模式得到信号的实部和虚部,利用FFT算法进行信号质量分析,然后运用自相关算法计算水域各层的多普勒频偏以及对应的流速值。最后将数据存储到单片机内部FLASH中,采用MODBUS通信协议实现了上位机与多普勒流速测量系统之间的通信,使整个系统更具智能化。整体方案设计完成后,进行多组对比实验和测试。实验结果表明,本系统在具有一定稳定性的基础上,提高了流速测量的效率和精度,达到了课题的预期结果和目标。