Altimeter

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 (Radar) oder mit Laserstrahlen erfolgen. Der Begriff wird in verschiedensten Anwendungen und technischen Gebieten verwendet:

Höhenmesser z. B. zum Bergsteigen

Bergsteigen, Wandern, Orientierungslauf

Solche Altimeter sind Barometer, die statt des Luftdrucks die Höhe über Meereshöhe anzeigen. Meist macht der Zeiger 1 Umdrehung pro 1.000 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 auf Meeresniveau (Geoid) eingestellt wurde.

Digitale Altimeter

Digitaler Sensor für Luftdruckmessung

Digitales Altimeter in kompakter Bauform 5 * 5 * 1,2 mm3

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). Das 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 neben der Höhe auch von der Wetterlage (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) abhängt, kann sich mit der Zeit eine Abweichung des angezeigten Wertes ergeben, weshalb der Altimeter an bekannten Höhenpunkten jeweils neu justiert werden sollte. ACHTUNG: moderne GPS Höhenmesser arbeiten mittlerweile ohne Barometer, da mit modernen GPS Geräten eine Genauigkeit von bis zu 1m erreicht werden kann! Technisch Hochwertige Geräte können eine Genauigkeit von 1mm/km erreichen! Jedoch sind diese Geräte sehr kostspielig und liegen meist nur dem Militär vor. Ein handelsübliches Handy mit GPS oder ein GPS Höhenmesser misst heute auf alle Fälle genauer als die übliche Fehlertolleranz geografischer Karten.

Fallschirmspringen

Höhenmesser werden beim Fallschirmspringen durch den Fallschirmspringer am Handgelenk (Relativ-Freifallspringen) oder auf einem Brustkissen (Ziel-Fallschirmspringen) benutzt. Der Höhenmesser hat 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 Platzhöhe gestellt, um laufende barometrische Veränderungen auszugleichen oder soll auf einen anderen Platz gesprungen werden, als auf dem gestartet wird, auf die Höhe des vorgesehenen Landeplatzes eingestellt. Der Fallschirmspringer entscheidet mit Hilfe des Höhenmesser auf welcher Höhe er den Fallschirm über Grund öffnet (Öffnungshöhe). Das Kreissegment von 0-800 m ist rot oder zwischen 800 m - 600 m gelb 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. seinen Hauptschirm abtrennen und die Reserve manuell auslösen. Wird der Hauptschirm abgetrennt, jedoch nicht die Reserve manuell ausgelöst, so öffnet diese ein Öffnungsautomat auf einer Höhe zwischen 330-250 m. Dieser „Lebensretter“ berechnet Höhe und Fallgeschwindigkeit. Ein zusätzlicher akustischer Höhenmesser beim Relativ-Fallschirmspringen sollten nur eine Ergänzung darstellen und den optischen Höhenmesser nicht ersetzen.

Ein Fallschirmsprung-Höhenmesser ist eine luftdichte Metalldose, ähnlich einem Barometer, die sich in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck mehr oder weniger zusammenzieht oder auseinander geht. Diese Verformung wird über ein mechanisches Hebelwerk auf einen Zeiger übertragen, welche die entsprechende Höhe auf einer Skala anzeigt. Es wird dadurch nicht die absolute Höhe über Meeresspiegel angezeigt, sondern nur der Luftdruck der Umgebung. Bei Luftdruckschwankungen lässt sich eine Veränderung der Höhenanzeige eines barometrischen Höhenmesser beobachten, dessen Zeiger auf Null gestellt wurde. Nach einiger Zeit zeigt der Höhenwert bei einem Tiefdruckgebiet 100 bis 50 m weniger an, als die ursprünglich eingestellte Platzhöhe. Bei einem Hochdruckgebiet umgekehrt.

Siehe auch: Höhenwarner

Geodäsie, Navigation

Instrumente wie oben, aber genauer. Durch Kalibrieren mittels Temperatur oder Druckgradient sind Genauigkeiten bis zu einigen Dezimetern möglich.

Luftfahrt

Höhenmesser

→ Hauptartikel: Barometrische Höhenmessung in der Luftfahrt

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.

Nautik

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.

Satellitengeodäsie

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 1.000 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

Weblinks

• Sensoren für Altimeter im Flug und Flugsportbereich
• Kleiner, hochgenauer digitaler Drucksensor als Altimeter, barometrische Höhenformel, Datenblatt
• F-16C Reference Library
• Laser-Satelliten, Altimetrie
• Satelliten-Altimeter, Windmessung
• Digitales Altimeter und Barometer Sensor-Module mit Software für PC (USB oder Printerport)