Höhenmesser
Ein Altimeter (von lat. altus: hoch) oder Höhenmesser ist ein Gerät, mit dem die Höhe eines Objekts über einer definierten Ebene oder Referenzfläche gemessen wird. Die Höhenmessung kann barometrisch, mit Schall, mit Mikrowellen oder mit Laserstrahlen erfolgen. Der Begriff wird in verschiedensten Anwendungen und technischen Gebieten verwendet:
Solche Altimeter sind Barometer, die statt des Luftdrucks die Höhe über Meereshöhe anzeigen. Meist macht der Zeiger 1 Umdrehung pro 1000 m; der km-Wert erscheint in einem kleinen Fenster (üblicher Messbereich 5 oder 8 km). Die Genauigkeit beträgt 2-20 Meter, wenn eine korrekte Ausgangshöhe oder der Druck im Meeresniveau (Geoid) eingestellt wurde.
Digitale Altimeter
Digitale Altimeter werden bei obigen Anwendungen häufiger verwendet. Sie zeigen auch Höhendifferenzen, Maximalwerte oder den zeitlichen Verlauf von Höhenprofilen an. Für ein genaues digitales Altimeter wird ein kalibrierter und temperaturkompensierter Drucksensor verwendet. Üblicherweise bieten diese Sensoren eine geeignete Datenschnittstelle an (SPI für Mikrocontroller; Serielle- oder USB-Schnittstelle für PC). Die Genauigkeit guter barometrischer Sensoren liegt unter 1m (bei Meereshöhe). Der GPS kann auch als Höhenmesser verwendet werden, erreicht jedoch nur eine Genauigkeit von ca. 20 m. Moderne GPS Geräte haben deshalb ebenfalls einen barometrischen Sensor eingebaut, um eine bessere Altimetergenauigkeit zu erreichen. Da der barometrische Druck mit der Zeit entsprechend der Wetterlage sich ändern kann, sollte an bekannten Höhenpunkten der Altimeter jeweils justiert werden.
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Digitaler Sensor für Luftdruckmessung -
Digitaler, aktiver Luftdrucksensor 6.2x6.4mm
Beim Fallschirmspringen trägt der Fallschirmspringer einen großen Höhenmesser am Handgelenk oder auf einem Brustkissen. Die Höhenmesser haben eine Skala von 0 m bis 4.000-6.000 m oder eine entsprechende Skalenangabe in Fuß. Vor dem Start wird der Höhenmesser auf 0 m gestellt, oder der Höhe des vorgesehenen Landeplatzes angepasst. Der Fallschirmspringer entscheidet mit Hilfe des Höhenmessers auf welcher Höhe er den Fallschirm öffnet (Öffnungshöhe). Das Kreissegment von 0-800 m ist deutlich rot markiert, dies weist den Fallschirmspringer, beim Erreichen dieser Höhe, auf die notwendige Öffnung des Hauptschirmes hin. Die übliche Öffnungshöhe ist 1.200-900 m. Bei einer Höhe bis zu 500 m (Entscheidungshöhe) muss der Springer, bei einer Fehlöffnung, ggf. sein Hauptschirm abtrennen und die Reserve manuell auslösen. Wird der Hauptschirm abgetrennt, jedoch nicht die Reserve manuell ausgelöst, so öffnet dies ein Cypres (Öffnungsautomat) auf einer Höhe zwischen 330-250 m. Dieser „Lebensretter“ berechnet Höhe und Fallgeschwindigkeit. Heute werden häufig zusätzlich akustische Höhenmesser beim Fallschirmspringen verwendet, diese sollten aber immer nur eine Ergänzung darstellen und den guten alten Höhenmesser nicht ersetzen.
Die Funktion des Höhenmessers beruht auf der Eigenschaft, dass sich eine luftdichte Metalldose, ähnlich einem Barometer, in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck mehr oder weniger verformt. Diese Verformung wird über ein mechanisches Hebelwerk auf einen Zeiger übertragen, welche die entsprechende Höhe auf einer Skala anzeigt. Da nicht die absolute Höhe über Meeresspiegel angezeigt wird, sondern nur der Luftdruck der Umgebung, kann man beobachten, dass ein Höhenmesser, dessen Zeiger auf Null gestellt wird, nach einiger Zeit einen Höhenwert vom 50 m anzeigt, wenn ein Tiefdruckgebiet eintrifft, sich also der Umgebungsluftdruck verringert.
Ebenso kann der Höhenmesser bei einer Fahrt im Auto durch eine Bergregion unterschiedliche Höhen anzeigen. Ein Höhenmesser, welcher z. B. in Bielefeld auf 0 gestellt wurde, kann z. B. in München 500 m Höhe anzeigen; oder aber auch nur 300 m oder vielleicht auch 600 m, je nach dem in München herrschendem Luftdruck.
Die hier angesprochenen Höhenmesser haben im Regelfall eine Skala im Bereich 0-4000 bzw 6000 m. Es gibt Ausführungen mit einer Fuß-Einteilung bzw. 1000-Meter-Einteilung.
Siehe auch: Höhenwarner
Instrumente wie oben, aber genauer. Durch Kalibrieren mittels Temperatur oder Druckgradient sind Genauigkeiten bis zu einigen Dezimetern möglich.
Höhenmessung wie unter (1), aber Messbereich bis 15 km und Skala seit 1945 meist in Fuß statt Meter (1ft = 0,3048 m). Nur in Russland, in Frankreich, in Segelflugzeugen und manchen Ultraleichtflugzeugen („Ultralights“) wird die Höhe in Metern angegeben.
Die Flughöhen in Luftstraßen sind in 100 ft (30,48 m) Schritten gestaffelt und werden als Flugflächen bezeichnet. Oberhalb der Übergangshöhe werden die barometrischen Höhenmesser auf Standardatmosphäre, d. h. 1013,25 hPa oder 29,92 inHg eingestellt. Durch Einstellen des QNH (aktueller Luftdruck, auf Meeresniveau mit ISA Werten zurückgerechnet) erhält man absolute Höhen, mit dem QFE die Höhe über dem Flugplatz.
Zusätzlich zu den barometrischen Höhenmessern gibt es in allen Flugzeugen Variometer für die Anzeige der Steig- und Sinkgeschwindigkeit. Größere Flugzeuge haben meist 3 Altimeter (Grob- und Feinhöhenmesser und einen Funkhöhenmesser).
Die Radar- bzw. Funkhöhenmesser arbeiten mit Mikrowellen und Laufzeitmessung bzw. linearer Frequenzmodulation (FMCW-Radar).
Die resultierende Höhe gilt über Grund, ist bei diesen Verfahren somit noch mit Karte oder digitalem Geländemodell (DGM) auf Meereshöhe umzurechnen.
Durch Vergleich von Druck- und Funkhöhenmesser kann man Hoch- und Tiefdruckgebiete orten und die Abdrift durch Seitenwind berechnen (Meteorologische Navigation). Die Flughöhe wird jedoch stets nach der barometrisch ermittelten Höhe eingehalten. Die vom Altimeter ermittelte Höhe wird außerdem elektronisch erfasst und mit Hilfe des Sekundärradar Mode C zum Boden übertragen.
Tiefenmessungen im Wasser erfolgen mit Drucksensoren, Schall oder Ultraschall (Echolot, Sonar).
Ähnlich dem Altimeter für barometrischen Druck existieren analoge und digitale Drucksensoren für die Tiefenmessung. Diese messen den Wasserdruck.
Tauchcomputer basieren üblicherweise auf digitalen Drucksensoren und bieten eine Genauigkeit von <20 mbar (0,2 Meter).
Zu Details siehe auch Weblinks.
Durch Laufzeitmessung von Mikrowellen in Radarfrequenzen (Wellenlänge einige cm bis dm) wird die Höhe von Altimetersatelliten über dem Meer, über Eisflächen und Festland bestimmt.
Aus 1000 km Flughöhe sind heute Genauigkeiten im Zentimeterbereich möglich.
Diese Form der Altimetrie dient zur Bahnbestimmung, daraus abgeleitet auch zur Bestimmung der Abweichungen des Schwerefeldes der Erde, weiterhin zur Wind- und Geoid-Messung auf dem Ozean und zur Kartierung von Geländeprofilen.
Satellitengeodäsie zählt zu den Methoden der Fernerkundung und kann nicht nur auf der Erde, sondern auch bei anderen Planeten des Sonnensystems durchgeführt werden.
Siehe auch: Geodäsie, Luftdruckmessung in der Luftfahrt
