近年来,随着我国经济的飞速发展,环境污染问题日渐突显,特别是水资源污染问题。为了改善这种现状,实现水资源的可持续利用,需要通过对污水排放情况进行更加精确的实时监测,来评估水资源利用的环保水平,因此对污水流量的计量技术提出了新的要求。本文基于超声波多普勒效应理论,建立了污水流量测量的数学模型。推导了超声波发射、接收的传导公式,得出由多普勒频移值来获得流量的数学公式;通过分析管道流场速度分布规律,进行了管道横截面平均流速加权修正,完善了多声道多普勒超声波污水流量测量数学模型。本文对多普勒超声波流量测量中的相关理论进行了分析研究。通过MATLAB软件对超声波传播的散射衰减、热传导衰减、粘滞衰减特性进行了仿真,得到介质的密度、动力粘度、超声波的频率及散射颗粒半径等参数与超声波总衰减系数之间的关系,得出超声波散射衰减主要影响散射回波信号的幅值,验证了多普勒法测量的可行性。针对超声波发射频率和传感器的安装位置进行了计算和分析,为了提高运算速度采用了快速傅立叶算法与插值算法这两种频率估计算法。本文详细设计了多声道多普勒超声波污水流量测量方案。硬件设计方面,完成了以DSP为核心的微处理器系统电路、信号反射与接收电路、通道切换与控制电路、系统电源供电等模块设计;软件设计方面,完成了系统监控软件与功能程序设计。最后,针对DFT与FFT算法的运算量进行了比较,通过仿真对算法进行了验证。通过使用插值算法来进一步提高频率的分辨率,基于DSP硬件加速运用FFT算法与插值算法来分析、处理数据,以此加快了数据的处理效率,提高测量结果实时性。本文对系统中信号的发射与接收、带通滤波和混频电路调试,验证了系统设计满足多声道多普勒污水流量测量的要求。