Альтиметр это прибор для измерения чего

Альтиметр/высотометр в смартфоне — что это и как работает?

Как определить высоту с помощью телефона, специальной программы, барометра и GPS?

Альтиметр — прибор для измерения высоты. Он может пригодиться любителям активного отдыха и путешественникам, которые поднимаются на горные вершины. Высота измеряется различными способами, но для получения точного результата используется несколько технологических наработок. Наглядным примером является комбинирование барометра с навигационным модулем GPS.

Альтиметр это прибор для измерения чего

Сегодня приобрести альтиметры можно в спортивных магазинах, но владельцы современных телефонов могут измерять высоту через гаджет. Для этого нужно установить специальное приложение, которое считывает полезную информацию со встроенных датчиков и обрабатывает ее для получения точных измерений.

Как работает альтиметр в телефоне?

Для измерения высоты через смартфон разработчики предусмотрели несколько способов.

Использование барометра. Некоторые мобильные телефоны обладают встроенным датчиком атмосферного давления. Информация, поступающая с сенсора, помогает определить приблизительную высоту. Главным недостатком является небольшая точность измерений, а для получения правдоподобного результата требуется предварительная калибровка датчика.

Использование GPS-навигации. Сигналы, поступающие с навигационных спутников, помогают достаточно точно определить высоту и скорость перемещения. Для этого нужно соблюдать несколько требований. Во-первых, на смартфоне должна быть включена геолокация (GPS), во-вторых,приему сигнала не должны препятствовать окружающие объекты.

Комбинированный способ. Чтобы гарантировать высокую точность измерений, некоторые разработчики программного обеспечения решили объединять информацию, поступающие с навигатора и барометра. В результате пользователь смартфона может получить точное измерение высоты, которое почти не уступает профессиональному оборудованию.

Альтиметр это прибор для измерения чего

Приложение-альтиметр

Даже если телефон обладает встроенным барометром или навигационным модулем, для измерения высоты нужно установить дополнительное программное обеспечение из Google Play. Хорошим вариантом является «Высотомер — Альтиметр» от разработчика EXO Tools. Приложение позволяет достаточно точно измерять высоту. Также альтиметр обладает дополнительными возможностями. Например, после запуска программы начинает записываться график изменения высоты, есть функция остановки и продолжения измерений.

Для использования альтиметра смартфон должен быть оснащен навигационным модулем GPS. Дополнительная рекомендация — наличие встроенного барометра, повышающего точность измерений. Программу-высокомер перед проведением измерений важно откалибровать, чтобы получить наиболее точные результаты.

Высотомер (альтиметр). Виды и работа. Применение и особенности

Высотомер, или альтиметр – это пилотажный прибор, предназначенный для определения высоты полета. Он является стационарным оборудованием любого летательного аппарата, а также используется альпинистами.

Назначение высотомера

Альтиметр является важным навигационным прибором. Его наличие позволяет пилоту правильно заходить на посадку. Не имея информацию о высоте сложно рассчитать угол и опуститься на посадочную полосу, чтобы избежать с ней столкновения. Внедрение высокоточных альтиметров в авиацию значительно снизило долю крушений при посадке. Также высотомеры позволяют поддерживать оптимальную высоту, на которой во время полета создается минимальное воздушное сопротивление, что позволяет экономить топливо.

Знать высоту необходимо и при сбросе парашютистов, поскольку если подняться слишком низко, парашют не успеет в достаточной мере затормозить снижение парашютиста. Когда же самолет поднимается чрезмерно высокого, то разреженный воздух за бортом может вызвать у человека потерю сознания.

Альтиметр это прибор для измерения чего

Данные о высоте необходимы и для воздушных шаров, дельтапланов, парапланов и прочих аппаратов. Не зная высоту можно подняться выше положенного уровня, где сложно дышать, присутствует сильный ветер или двигаются перелетные птицы.

Типы альтиметров по устройству и принципу работы

Существует несколько типов высотомеров:

Во время полета получение данных о фактической высоте очень важно для безопасности движения. Именно поэтому на борту самолетов и вертолетов зачастую устанавливается сразу несколько типов высотомеров, работающих по разным принципам. Это дает возможность получать более точные данные, и при необходимости пользоваться тем устройством, которое в определенный момент работает с минимальной погрешностью. В каждом из перечисленных типов альтиметров имеются слабые стороны, когда их точность поддается сомнению. К примеру, одни высотомеры работают плохо над горной местностью, а другие ошибаются с высотой при полете на значительном отдалении от земли.

Барометрический высотомер

Это механическое устройство, работающее по принципу барометра. Оно высчитывает высоту по давлению атмосферы. Применяемый принцип измерения обоснован изменением атмосферного давления в зависимости от высоты. Чем выше над землей, тем оно ниже.

Альтиметр это прибор для измерения чего

По факту прибор измеряет только непосредственное давление на высоте полета, а уже его механизм переводит данный показатель в приблизительные метры над землей. Чувствительной частью устройства является герметично запаянная коробка с мембраной. В зависимости от давления, мембрана меняет свое положение, тем самым передает механическое воздействие на привязанный к ней механизм. Тот в зависимости от создаваемого давления, отодвигает стрелку указателя высоты в ту или иную сторону на шкале.

Такие приборы подходят для установки на легких самолетах и вертолетах, летающих низко над землей. Шкала высотомера обычно разделена на 10 пронумерованных секторов. Каждый из них равен высоте в 1 км, а его деление соответстветствует 100 или 200 м. Редко можно встретить барометрический высотомер на 20 км.

На фоне надежности и простоты такого устройства все же нужно выделить и его недостатки:

Чтобы высотомер работал хотя бы приблизительно точно, необходимо настроить на его шкале текущее атмосферное давление на земле. Информация об этом сообщается наземными службами. Обычно пилотам предоставляются показания давления в аэропорту или аэродроме где будет осуществляться посадка. По мере перелета прибор может подстраиваться более точно, если диспетчер сообщит об изменениях давление на точке.

Также выпускаются небольшие ручные альтиметры, работающие по принципу барометра. Они предназначены для определения высоты парашютистов. Персональные устройства обычно носят на руке вместо часов.

Радио-альтиметр

Работает по принципу схожему с радаром. Он отправляет в сторону земли радиосигналы, те отражаются и возвращаются в сторону борта самолета. Устройство их улавливает и анализирует время, которое потребовалось сигналу, чтобы дойти до земли и возвратиться. Имея информацию о скорости волны и времени, затраченного на движение в две стороны, можно определить фактическую высоту воздушного судна.

Альтиметр это прибор для измерения чего

Радио-высотомер позволяет определить реальную высоту полета, а не относительную. Это более сложный прибор, не требующий особого внимания от пилота. Он работает полностью автоматически и не нуждается в настройке.

Недостатками такой конструкции можно назвать только несколько моментов:

  • Сложное строение, что снижает надежность аппарата.
  • Потеря точности при полете на больших высотах, в связи с затуханием волн.
  • Практическая бесполезность в горной местности.
  • Вредность отправляемых коротковолновых импульсов.

Генерируемый радио-высотомером сигнал вредит биосфере, поскольку его коротковолновый импульс очень мощный. Такие устройства производят для полетов на высоте до 30 км. К сожалению, даже самые мощные из них при движении над горной местностью получают искаженный сигнал, поскольку он отражается от поверхностей находящихся под углом. Наибольшая точность возможна только при полете над равниной.

GPS альтиметры

Являются самыми распространенными в современной авиации. Они работают по схожему принципу с радиотехническими, но отправляют сигналы не на землю, а на спутники. Те в свою очередь постоянно двигаются на заданной орбите, поэтому являются относительно стабильными. Получая отклик сигнала, GPS альтиметр путем математических вычислений определяет свои координаты и высоту. Чтобы рассчитать координаты высотомер должен связаться с двумя спутниками, а для измерения высоты с тремя.

Альтиметр это прибор для измерения чего

GPS устройства имеют всего лишь пару недостатков:

Фактическая погрешность GPS альтиметров для гражданской авиации составляет до 10 м. При этом имеются устройства более высокого класса, работающие со спутниками по каналам L1. Отклонение у таких приборов всего пара сантиметров. Несмотря на совершенность технологии определения высоты по спутникам, подобное оборудование требует времени для получения сигнала. Тот двигается между передатчиком и приемником около секунды. Если летательный аппарат движется с малой скоростью, то такая задержка создает незначительную погрешность, но на истребителях гражданские высотомеры работают очень неточно.

Гамма-лучевой высотомер

Отправляет на поверхность радиоактивный изотоп, который отбивается и возвращается обратно. Фактически применяется похожий принцип, что и на радиотехническом альтиметре. Такое устройство может работать только на небольших высотах в несколько десятков метров. Отправляемые альтиметром изотопы практически не реагируют на различные преграды в виде пыли или газовых уплотнений, поэтому возвращаются без помех. Эти устройства совершенно непригодны для гражданской авиации. Они используются на космических кораблях в условиях вакуума.

Недостаток гамма-лучевых высотомеров очевиден: Парашютные и туристические высотомеры

Надобность в альтиметре может возникнуть не только на борту самолета, но и в других случаях. Высотомеры необходимы для полетов на дельтаплане, воздушном шаре, параплане. Обычно такие альтиметры является частью многофункциональных устройств, которые помимо высоты также определяют вертикальную скорость движения, температуру, давление и т.д.

Альтиметр это прибор для измерения чего

Однозадачные альтиметры, не обладающие другими функции, работают по барометрическому принципу. Зачастую гражданские версии такого устройства для парашютистов представляют собой подобие обыкновенных наручных часов. Они почти ничего не весят, и дают возможность определять высоту в полете даже до раскрытия парашюта.

Альтиметр это прибор для измерения чего

Также необходимость в знании высоты может возникать во время горных подъемов. Специально для этого были разработаны туристические высотомеры, созданные для альпинистов. Подобные устройства производят в более широком изобилии, чем парашютные.

Их делают с разным форм-фактором под:

Самым распространенным является туристический высотомер в виде наручных часов. Часто это многофункциональный прибор, показывающий еще и время, давление, направление на север. Устройства в форме компаса или шайбы зачастую позволяют определять только высоту.

Альтиметр это прибор для измерения чего

Туристические высотомеры, как и парашютные, обычно делаются противоударными. Они продолжают нормально работать в широком диапазоне температур. Их механизм защищен от промокания. При выборе туристического высотомера необходимо отталкиваться от того, на какую высоту планируется подниматься в горах. Большинство устройств имеют шкалу только на 2,5 км. Если потребуется поднять дальше, то стоит остановиться на альтиметре на 4 км.

Наиболее экзотическим альтиметром можно назвать туристический швейцарский нож, с встроенным высотомером, термометром, таймером и будильником. Это весьма полезное устройство, поскольку позволяет отказаться от множества тяжелого оборудования, что важно в походе.

Вычислить высоту полета

Альтиметр это прибор для измерения чего

Как известно, без высоты полета не бывает, а высотомер – прибор, без которого не обходится ни один самолет. Несмотря на то, что современные лайнеры сильно изменились по сравнению с первыми самолетами, принципы полетов остались такими же: все те же высоты и эшелоны. И высотомеры остались, только с несколько измененным внешним видом.

После исторического полета братьев Райт в 1903 году, несмотря на развитие авиации, еще два десятилетия основными инструментами пилота по-прежнему оставались глаза и вестибулярный аппарат. Естественно, что полеты в темноте, тумане или в условиях облачности сопровождались большим риском. Нo самолеты летали и ночью, а пилоты, рискуя свалиться в «штопор», ориентировались по освещенным объектам на земле.

Для так называемого «слепого» полета, без участия органов чувств пилота, требовались надежные приборы.

Надо отметить, что к тому времени многие приборы для ориентации в пространстве уже существовали. К примеру, указатель поворота и крена, представлявший собой изогнутую стеклянную трубку с металлическим шариком внутри, а также гирокомпас и авиагоризонт.

Кстати, в России первый авиагоризонт был создан в начале 30-х годов прошлого века на Уральском приборостроительном заводе, ныне входящем в КРЭТ. Именно с этого устройства и началась история российского гироскопического производства.

Альтиметр это прибор для измерения чего

Таким образом, авиации того времени не хватало только надежного, а главное, точного высотомера – прибора, указывающего высоту полета. Второе его название – альтиметр, от латинского altus – «высоко», используется чаще за рубежом.

Можно сказать, что высотомер был готов еще в 1843 году, когда французский ученый Люсьен Види изобрел всем известный барометр-анероид. С началом эры самолетов этот прибор оказался как нельзя кстати. Этот барометрический способ измерения, основанный на естественном явлении падения атмосферного давления с высотой, существует по сей день.

Точность первых барометрических высотомеров составляла 30–50 м, что абсолютно недостаточно для «слепого» полета. Американец Пауль Коллсман нашел выход, взяв в помощь швейцарский хронометр – самый совершенный механический прибор того времени. Одна из швейцарских часовых компаний по его заказу изготовила механизм, который позволял измерять высоту с точностью до 1 метра.

И уже в сентябре 1929 года состоялся первый по-настоящему «слепой» полет: самолет взлетел и пролетел 15 миль, при этом кабина была занавешена, а пилот ориентировался исключительно по приборам, одним из которых был барометрический высотомер Коллсмана.

Все барометрические высотомеры, отечественные и зарубежные, имеют одинаковую конструкцию: запаянная коробочка с мембраной, изменение положения которой механически связано со стрелками, перемещающимися вокруг шкалы, проградуированной в цифрах. Длинная стрелка делает один оборот при изменении высоты на 1 тыс. м, при этом короткая перемещается только на один цифровой сектор.

От надежности и точности высотомера напрямую зависит безопасность полетов. Именно поэтому устройства, измеряющие высоту полета, на современном летательном аппарате дублируются. На борту практически всегда присутствует высотомер, использующий другой способ измерения высоты – радиовысотомер.

Он работает по принципу радиолокации, его показания не зависят от состояния атмосферы и отличаются большей точностью.

Альтиметр это прибор для измерения чего

Радиовысотомер представляет собой комплект электронной аппаратуры с антенной. Конструктивно прибор состоит из СВЧ-радиопередатчика, направленная антенна которого расположена на «брюхе» воздушного судна, приемника отраженного сигнала, устройств обработки сигналов. В кабину экипажа на приборную доску выведен только индикатор, который показывает высоту, а также обычно имеется система предупреждения об опасной высоте. То есть радиовысотомер может являться составной частью комплекта систем предупреждения столкновения с землей. Кроме того, он существенно повышает возможность автоматизации процесса посадки.

Пределы измерения у приборов могут быть различны. Например, высотомеры, которые измеряют высоты до 10 тыс. м, устанавливаются в основном на самолеты, максимальная высота полета которых не очень велика. Высотомеры на таких машинах, как Ту-154, МиГ-29, имеют пределы измерения гораздо больше. Некоторые высотомеры больших высот применяются и в космонавтике, например при посадке спускаемых аппаратов на Луну.

В настоящее время практически на каждом самолете стоит как минимум один радиовысотомер. А зачастую их может быть и несколько, и они могут работать в комплексе с другими самолетными системами. Отказ хотя бы одного прибора, измеряющего высоту полета, в авиации считается особым случаем и расценивается как предпосылка к летному происшествию.

Таким образом, высота – не только мечта летчика, но и очень важный параметр для безопасности полета, а высотомер – прибор, без которого не полетит ни один самолет.

Источник