Výškoměr

Tlakový výškoměr je ve skutečnosti barometr, který naměřený tlak přepočítává (na základě matematického modelu standardní atmosféry) a zobrazuje v jednotkách výšky. Závislost atmosférického tlaku na počasí se odstraňuje tím, že se na barometru nastaví referenční tlak. V turistice se prakticky vždy předem nastavuje taková hodnota, aby výškoměr ukazoval aktuální nadmořskou výšku (známou např. z mapy). V letectví se používají různé referenční hodnoty, podle toho poté výškoměr zobrazuje různé údaje. Základním nastavením je tzv. QNH – hodnota atmosférického tlaku na příslušném místě přepočteného na hladinu moře. Výškoměr se správně nastaveným QNH ukazuje nadmořskou výšku letadla (na letišti tedy ukazuje nadmořskou výšku letiště). Někdy se namísto QNH nastavuje tzv. QFE – hodnota atmosférického tlaku na letišti, bez přepočtu na hladinu moře. Výškoměr pak ukazuje výšku nad úrovní tohoto letiště (na letišti tedy ukazuje nulu). Pokud letadlo přelétá na větší vzdálenost, prolétá oblastmi s různým atmosférickým tlakem. Aby nebylo třeba za letu výškoměr neustále přelaďovat, používá se při letech nad jistou výškou (tzv. převodní výška) standardní nastavení 1013,25 hPa (29,92 in Hg) bez ohledu na skutečný místní atmosférický tlak. Údaj prezentovaný výškoměrem pak neudává skutečnou výšku, ale tzv. letovou hladinu (FL).

Turistické výškoměry mají často digitální displej zobrazující výšku číselně. Zejména v letectví se často používají přístroje s mechanickým zobrazováním. Tyto přístroje se pak podle způsobu odečítání údajů dělí na bubínkové a ručičkové. Bubínkový výškoměr je vybaven jedinou ručkou, jejíž plná otáčka obvykle odpovídá tisíci stopám s dělením po 20 stopách. Otáčky ručky se přenáší na bubínkové číslicové počítadlo, ukazující celkovou letovou výšku či letovou hladinu. Ručičkový přístroj je vybaven dvěma nebo třemi ručkami, indikujícími postupně stovky (dlouhá ručička), tisíce (krátká) a desetitisíce (dlouhá tenká s terčíkem na konci) stop nebo metrů.

Protože výšku nad 10.000FT zobrazuje přehlédnutelná třetí slabá ručička, která na některých výškoměrech ani nebývá, slouží k rozlišení šrafovaný terčík, který se zobrazuje pod 10.000FT. Nad tuto výšku se nezobrazuje a rozlišuje výšku do 20.000FT, což je pro malé letouny opravdu nedosažitelná výška. Cessna 152/172 má dostup pod 15.000FT, Cirrus SR20 17.500FT a Zlin 526 pod 6km, tedy asi 18.000FT.

Referenční tlak se nastavuje na pomocné stupnici viditelné okénkem, u bubínkových přístrojů je zpravidla také číslicová, u ručičkových je okénkem v segmentu základní stupnice vidět malá otočná stupnice.

V letectví se dnes jako jednotka výšky používají téměř výhradně stopy, zejména ve státech východního bloku se před rokem 1990 používal metrický systém.

Principem tohoto typu výškoměru je vysílání impulsů s opakovací periodou maximálně stejnou, jako je doba potřebná pro šíření signálu na maximální měřenou vzdálenost.

Blokové schéma impulsního radiofrekvenčního výškoměru používaného v letectví.

${\displaystyle \Delta t=t_{2}-t_{1}={\frac {2h_{max}}{c}}}$

${\displaystyle h_{max}=1500m}$

${\displaystyle \Delta t_{max}={\frac {2\cdot 1500}{3\cdot 10^{8}}}=10^{-5}s}$

${\displaystyle T_{op}={\frac {1}{f_{o}p}}\geq =\Delta t_{max}\Rightarrow f_{op}\leq 100kHz}$

Kde:

• ${\displaystyle \Delta t}$ je doba letu impulzu mezi odvysíláním a příjmem.
• ${\displaystyle h_{max}}$ je maximální měřená výška nad terénem.
• ${\displaystyle T_{op}}$ je opakovací perioda.

Letecké výškoměry umístěné na letadlech pracují na frekvenci nosné vlny 4 GHz.

Blokové schéma frekvenčně modulovaného, leteckého radiofrekvenčního výškoměru.

V tomto typu výškoměru je časové zpoždění vyslaného a přijatého signálu měřeno pomocí frekvenční modulace. Vysílaný signál je frekvenčně modulován pilovým průběhem. Přijímaný signál se pak směšuje s vysílaným signálem ve směšovači. Výsledkem je signál s frekvencí odpovídající rozdílu frekvencí vysílaného a přijímaného signálu. Výška je pak úměrná výstupní frekvenci a je indikována za použití kmitočtového čítače.

${\displaystyle f_{v}=f_{0}+{\frac {\Delta f}{\frac {T_{m}}{4}}}=f_{0}+{\frac {4\Delta f}{T_{m}}}t}$

Přijímaná frekvence je pak definována jako

${\displaystyle f_{p}=f_{0}+{\frac {4\Delta f}{T_{m}}}(t-{\frac {2h}{c}})}$

Výstupní frekvenci dostaneme směšováním přijímané a vysílané frekvence.

${\displaystyle f_{r}=|f_{v}-f_{p}|={\frac {4\Delta f}{T_{m}}}{\frac {2h}{c}}}$

Nakonec můžeme spočítat skutečnou výšku nad terénem.

${\displaystyle h=f_{r}{\frac {c}{8\Delta f\cdot F_{m}}}}$

${\displaystyle F_{m}=1/T_{m}}$

Kde:

• ${\displaystyle T_{m}}$ je modulační perioda pilového signálu.
• ${\displaystyle \Delta f}$ je kmitočtový zdvih.

• Barometrické měření výšky

• Encyklopedické heslo Altimetr v Ottově slovníku naučném ve Wikizdrojích