我国海洋资源丰富,海洋资源的开发对我国经济发展以及人民生活水平的提高有很大的影响。声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)以其不扰动流场、测流历时短、测速范围大等特点,已经逐渐成为探索海洋资源的主要测流仪器。ADCP的基本原理是测量回波信号中由水中散射体的相对运动产生的多普勒频率,并对回波进行分层、计算,从而得到剖面流速。本课题对ADCP测流技术进行理论研究,将主要功能在FPGA平台上实现,并针对测频算法的硬件实现进行了优化。主要内容如下:首先对ADCP的分类和基本结构进行阐述,简述了多普勒测流的原理和ADCP分层测量剖面的方式。针对回波信号可能包含较高噪声成分的情况,对目前常用的三种测频算法进行理论研究,包括过零检测法、复相关算法和快速傅里叶变换法,并对三种测频方法在不同信噪比、不同采样频率条件下的测频精度进行仿真分析,根据得出的结论选用复相关算法进行频率估计,同时分析宽带编码测流方式的优势,并选用宽带编码信号作为发射信号。在系统设计方面,采用以EP2C35F484C8为核心的FPGA开发板,在FPGA上实现ADCP信号发生模块和信号处理模块的数字部分,在数字域完成编码调相信号的产生、回波信号的正交解调和频率测量部分,增加了系统的灵活性和测频精度,也有利于整个ADCP系统体积的小型化。在频率测量环节,提出适合于硬件实现的基于移位相加运算和查找表的相角计算方法,在保证测频精度的前提下,减小复杂运算所消耗的资源。最后在FPGA平台上对ADCP主要功能进行测试与验证,使用信号发生模块发射含频偏的信号模拟实际测量中带多普勒频移回波信号,通过该信号验证信号处理模块的功能。对不同的被测信号频率、相关时延下的测频结果进行整理。实验结果表明这种测频方法在占用资源较少的情况下有良好的测频精度,测频误差在±20Hz以内。