مقياس الارتفاع

Diagram showing the face of the "three-pointer" sensitive aircraft altimeter displaying an altitude of 10,180 feet.

مقياس الارتفاع Altimeter جهاز حساس لقياس الارتفاع. تستخدم مقاييس الارتفاع على نطاق واسع في الطائرة. ويستخدمها أيضًا متسلقوالجبال والمساحون والفهماء.

هناك نوعان رئيسيان لمقاييس الارتفاع : مقاييس الارتفاع الضغطي، ومقاييس الارتفاع الراداري. ومقاييس الارتفاع الضغطي تجهيزات قياسية موحدة على جميع الطائرات. كما تحمل بعض الطائرات أيضًا مقاييس ازدياد رادارية.

وتشبه مقاييس الارتفاع الضغطي، البارومترات المعدنية. وهي التي تحدد مدى ازدياد الطائرة فوق مستوى سطح البحر، وذلك بقياس ضغط الغلاف الجوي للأرض. يتناقص ضغط الغلاف الجوي للأرض حدثا ازداد الارتفاع. مقاييس الارتفاع الرادارية أجهزة إلكترونية تستشعر المسافة بين الطائرة والأرض. تقوم هذه الأجهزة بقياس المدة الزمنية المطلوبة لانتنطق الإشارة الراديوية من الطائرة إلى الأرض والعودة ثانية.

أجهزة قياس الطائرة

Digital barometric pressure sensor for altitude measurement in consumer electronic applications

مقياس ازدياد ضغطي

Diagram showing the internal components of the sensitive aircraft altimeter.

يسمى أحيانا بارومتر الارتفاع هومقياس تقليدي للارتفاع وموجود بمعظم الطائرات. وهوبارومتر معدني يقيس ضغط الجومن انبوب ثابت خارج جسم الطائرة ويسمى انبوب استاتيكي static port ويقل ضغط الهواء حدثا ارتفعنا للأعلى بمعدل واحد ملي بار(0.03 انش من الزئبق) لكل 27قدم(8.23متر) من سطح البحر.

مقياس الارتفاع معيَر ليعطي قراءة الضغط كارتفاع مطابقا للنظام الرياضي المعهد من إيكاو, الطائرات القديمة تستخدم بارومتر معدني سهل حيث كان مؤشر الإبرة يعطي دورة كاملة من الصفر حتى القراءة الكاملة, ولكن الأجهزة الحديثة تستعمل مقياس ازدياد حساس حيث المؤشر الأولي يعطي عدة دورات كاملة ومؤشر ثانوي أوأكثر يعطون عدد الدورات التي حصلت وهوشبيه بقابلة الساعة, بمعنى حتى جميع إبرة ترمز إلى رقم من قياس الارتفاع الحالي.

إشارة الضغط تعدل بواسطة مقبض العيار, تقرأ بالإنش من الزئبق ويكون بيمين الشاشة وهي مهمة حيث حتى ضغط الهواء الجوي لمستوى سطح البحر يتغير بتغير الحرارة والضغط, بتعريفات الطيران يسمى الضغط الجوي المحلي لمستوى سطح البحر ب QNH أوضبط مقياس الارتفاع, والضغط الذي يعدل مقياس الارتفاعلتظهر فوق سطح الأرض على ازدياد معين بالمطار يسمى QFE. لايمكن تعديل مقياس الارتفاع حسب التغيرات بحرارة الجولأنه يفترض أن يعطي قراءة خاطئة بمؤشر الارتفاعات.

Kollsman-type barometric aircraft altimeter as used in North America displaying an altitude of 80 feet.

معادلة المعايرة لمقياس الارتفاع حتى علو36090 قدم(11000متر) تخط كما يلي:

{\displaystyle h={\frac {(1-(P/P_{ref )^{0.19026 )\times 288.15 {0.00198122

حيث أن

h الارتفاع بالأقدام
p الضغط الإستاتيكي
${\displaystyle P_{ref$ الضغط الأساسي

هذه المعادلة تصلح بطبقة التروبوسفير.

مقياس ازدياد رقمي

ويسمى أيضا مؤشر الارتفاع الرقمي, وعند الخطأ تظهر حدثة OFF تظهر بالقابلة وهي تظهر عند حدوث خلل بالطاقة أوخلل بالجهاز نفسه, لذلك فالعلامة تختفي عند وجود الطاقة الكافية ولكن لاتتحرك من مكانها عند حدوث الخلل بالجهاز نفسه إلا عند إصلاحه أوتبديله.

مقياس الارتفاع الراداري

مقياس الارتفاع الراديوي يقيس الارتفاع بشكل مباشر بمعنى يرسل الإشارة إلى الأرض ويحسب الوقت اللازم حتى عودتها فيستخلص منها الارتفاع عن مستوى الأرض, وتستخدم بالمجالين: المدني والعسكري, وهي جزء من أنظمة إنذار التضاريس terrain avoidance warning systems، حيث تنبه قائد الطائرة عند التحليق بالارتفاعات المنخفضة جدا. أوظهور تضاريس مرتفعة مباشرة أمامه وهونظام مفيد جدا للطائرات المقاتلة عند الارتفاعات المنخفضة جدا.

نظام تحديد المواقع GPS

This graph shows the rise in global sea level (in millimeters) measured by the NASA/CNES ocean altimeter mission TOPEX/Poseidon (on the left) and its follow-on mission Jason-1. Image credit: University of Colorado

أجهزة تحديد المواقع اليدوية GPS تحدد الارتفاع بكيفية التثليث المساحي trilateration مع الأقمار صناعية. ومع ذلك فهوغير معتمد بقوة من هيئات الطيران المحلية بسبب عدم وجود الدقة المطلوبة للقراءة في الطيران ماعدا الأنظمة المطورة التي هي موجودة حاليا بكثير من الطائرات.

الاستخدام بوسائط النقل الأخرى

مقياس الارتفاع Altimeter المزود للسيارات تعتبر أداة اضافية للمساعدة, وقد استخدم بالثلاثينات من القرن الماضي لسيارات تسمى دوسنبرغ Duesenberg وهي سيارات فاخرة. متسلقي الجبال أيضا يضعون بمعاصمهم مقاييس بارومترية عند تسلقهم الجبال وكذلك يضعها مستخدمي الهبوط بالمظلات.

الاستخدامات الفهمية

قياس الضغط الجوي (البارومتري لقاء المطلق)

هناك طريقتان لاستعمال مقياس الارتفاع الموجود بالطائرة لقياس ضغط الهواء:

لقياس ضغط الجوالمحلي للمنطقة يعير المقياس لقراءة الارتفاع صفر قدم, ومن ثم تكون قراءة الضغط بالمطلق
الضغط البارومتري يعني أحيانا التسليم لمستوى سطح البحر بدلا من المطلق فنعدل المقياس ليقرأ الارتفاع المحلي الحقيقي فتكون القراءة بالضغط البارومتري المصحح تماما مثل قراءة المطارات والنشرات الجوية.

الأقمار الصناعية

تستعمل بعض الأقمار الصناعية مايسمى مقاييس ازدياد رإدارية مزدوجة النطاق الترددي exotic dual-band radar altimeters لقياس الارتفاع من المركبة الفضائية. تلك القياسات تكون مرتبطة بعناصر مدارية(أحيانا من أنظمة تحديد المواقعGPS) يمكنها من تحديد التضاريس, وجود طولين لموجات الراديويمكنها من التسليم الذاتي عند وجود اختلاف في فترة التأخير عند طبقة الأيونسفير ionosphere.

بالمسطحات المائية, بيانات الأقمار الصناعية أعطت تفاصيل مفيدة بشكل عجيب, التحدبات بالمسطحات تشير إلى هجريز الجاذبية مما يسمح للبرامج الكمبيوترية لتشكيل خرائط لتحت الماء كتشكيل الجبال فوق الأرض, ويمكن لتلك مقاييس الارتفاع قياس ازدياد الموجة واتجاهاتها وكذلك الطيف الضوئي لها. وأيضا أمكن بواسطة الكمبيوترات قياس سرعة تيارات المحيطات واستخلاص خرائط مفصلة لسرعة الرياح واتجاهها على سطح اليابسة وبيان درجة خطورتها.