Принцип действия профилометра основан на измерении величины доплеровского сдвига частоты для каждого элемента глубины до донной поверхности. Зондирование водного пространства осуществляется под углом четырьмя ультразвуковыми акустическими лучами. Сигналы, отраженные от неоднородностей в водной толще, несут информацию о скорости течений в виде доплеровского сдвига несущей частоты излучения. Каждый из лучей измеряет соответствующую проекцию горизонтальной составляющей вектора скорости течения с разбивкой по слоям (дискретам) на дистанции. Дистанция определяется по временной задержке от момента излучения ультразвукового импульса до момента приема ответного сигнала от слоев (дискретов). Скорость течения линейно зависит от величины доплеровского сдвига несущей частоты излученного сигнала и определяется по формуле:

где V - скорость течения;

С - скорость распространения акустического сигнала в воде;

FD - доплеровский сдвиг частоты;

Fs - излучаемая частота;

А - угол между осью акустического луча и вектором скорости течения.

Таким образом, в процессе перемещения профилометра по поверхности воды с заданным интервалом времени рассчитываются профили распределения скорости водного потока по глубине. Программное обеспечение (ПО) профилометра производит расчёт траектории перемещения профилометра, используя данные от системы позиционирования GPS/ГЛОНАСС и данные от встроенной системы ориентирования профилометра в пространстве.

На основании траекторной информации и рассчитанных профилей скорости водного потока, ПО рассчитывает расход водного потока методом "скорость-площадь".

Конструктивно профилометр состоит из четырехканального формирователя ультразвуковых сигналов напряжением до 100 В, четырех акустических антенн, четырехканального приемника с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), платы обработки, платы датчиков, модуля Wi-Fi, размещённых на плавсредстве, и персонального компьютера с установленным специальным ПО.

Акустические антенны излучают сформированный сигнал и принимают сигнал от водного объекта. Четырехканальный приемник с АЦП принимает, фильтрует, усиливает и оцифровывает ответный сигнал. Плата обработки управляет формирователем ультразвуковых сигналов, рассчитывает доплеровский сдвиг частоты для каждого дискрета (элемента) глубины по всем 4 каналам. Плата датчиков осуществляет измерение ГЛОНАСС/GPS-координат и положение плавсредства в пространстве. На плате датчиков расположен Wi-Fi модуль, который по беспроводной сети Wi-Fi, передает данные о положении плавсредства и измеренные величины доплеровских скоростей для определенных дискретов (элементов) глубины на персональный компьютер в реальном масштабе времени.

Питание профилометров осуществляется от аккумуляторной батареи, расположенной на плавсредстве.

Общий вид профилометров с указанием места нанесения знака утверждения типа и места пломбировки от несанкционированного доступа приведены на рисунке 1.

а) Вид сверху

б) Вид снизу

Рисунок 1

Таблица 4 - Комплект поставки

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Таблица 3 - Основные технические характеристики