0 引言
传统的声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler，ADCP)在单片机内部进行正交变换、FIR滤波来获取多普勒频偏信号的实部和虚部，最后通过自相关算法计算出多普勒频偏，得出流速，由于正交变换和FIR滤波等均在软件中完成，因此数据处理的时间较长，并且硬件电路需要外扩SRAM，不便于电路设计，成本也较高[1]。本系统采用内存1 MB、主频高达400 MHz的STM32H743作为CPU，无需外部SRAM[2]，并将回波信号的正交变换以及FIR低通滤波在硬件电路中实现，通过单片机内部16 bit的A/D转换器，同时对两路正交信号进行采样，这样数据处理的速度显著提高，测量的精度也进一步提高，在实际工程中具有很强的实用性。
1 系统的构成及应用原理
多普勒流速剖面测量系统主要由电源系统、发射系统、接收系统、混频滤波系统、正交变换系统、数据采集系统以及通信系统等组成[3]。单片机驱动换能器向水中发射超声波，超声波遇到水中的小颗粒发生漫反射，回波信号经接收匹配电路、LC选频放大电路、二级放大电路后，进入中频混频器与本振信号混频得到中频信号，对中频信号进行选频放大、正交处理后，经过低通滤波器后得到多普勒频偏，进入单片机进行A/D信号采集处理，运算处理完成后，通过Modbus协议进行数据输出[4]。
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作者信息:
张 羽，李永倩，鲍 帅，范寒柏
(华北电力大学 电气与电子工程学院，河北 保定071000)
