Zobrazení zdroje stránky Výškoměr

{{Neověřeno}} 
[[Soubor:Aircraft altimeter.JPG|náhled|Letecký barometrický výškoměr, nastavený na atmosférický tlak 29,87&nbsp;[[in Hg]] (1011,5&nbsp;hPa), zobrazuje výšku 75&nbsp;[[Stopa (jednotka délky)|stop]] (23&nbsp;m)]]
'''Výškoměr''' (altimetr) je zařízení určené k měření výšky objektu nad určitým daným povrchem (např. povrchem [[Země]] či jiné [[planeta|planety]]).

== Tlakový výškoměr ==
Tlakový (též [[barometr]]ický) výškoměr se používá především v [[Letectví|letecké dopravě]], v přenosné verzi ho používají také horolezci a potápěči během svých výprav. Nevýhodou tohoto výškoměru je závislost na momentálním [[atmosférický tlak|tlaku vzduchu]], potažmo [[počasí]]. Výškoměr je proto nutno před použitím nastavit podle aktuálních podmínek; to je zvláště důležité v letectví, kde na správném nastavení výškoměru závisí bezpečnost letadla.

=== Funkce ===
Tlakový výškoměr je ve skutečnosti barometr, který naměřený tlak přepočítává (na základě matematického modelu [[Standardní atmosféra|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. [[Q kódy v radioprovozu|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. [[Q kódy v radioprovozu|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. [[Výška (letectví)|převodní výška]]) standardní nastavení 1013,25&nbsp;[[Pascal (jednotka)|hPa]] (29,92&nbsp;[[Palec rtuťového sloupce|in&nbsp;Hg]]) bez ohledu na skutečný místní atmosférický tlak. Údaj prezentovaný výškoměrem pak neudává skutečnou výšku, ale tzv. [[Výška (letectví)|letovou hladinu]] (FL).

=== Zobrazení výšky ===
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&nbsp;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) [[Stopa (jednotka délky)|stop]] nebo metrů.

Protože výšku nad 10 000 [[Stopa (jednotka délky)|ft]] zobrazuje přehlédnutelná třetí slabá ručička, která na některých výškoměrech ani nebývá, slouží k rozlišení šrafovaný terčík, který se zobrazuje pod 10 000 ft. Nad tuto výšku se nezobrazuje a rozlišuje výšku do 20 000 ft, což je pro malé letouny opravdu nedosažitelná výška. Cessna 152/[[Cessna 172|172]] má dostup pod 15 000 ft, Cirrus SR20 17 500 ft a [[Zlín Z-526]] pod 6 km, tedy asi 18 000 ft.

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 [[Stopa (jednotka délky)|stopy]], zejména ve státech východního bloku se před rokem [[1990]] používal [[Metrická soustava|metrický systém]].

== Laserový a radiolokační výškoměr ==
[[Soubor:Moon_clementine_lidar.jpg|náhled|vpravo|Topografická měření [[Měsíc|měsíčního]] povrchu provedená sondou [[Clementine (sonda)|Clementine]]]]

Mnohem přesnější je výškoměr aktivní, tedy zařízení, které vysílá vlastní signál ([[laser]]ový či rádiový) a svou výšku nad povrchem zjišťuje z doby potřebné k jeho odrazu a návratu (princip [[radar]]u).

V některých letadlech se absolutní výškoměr (tzn. výškoměr zobrazující skutečnou výšku nad zemí) používá jako doplňkový přístroj k barometrickému výškoměru při letu nízko nad zemí, zvláště při vzletu a přistání. Umožňuje např. detekovat hrozící náraz do hory, kdy ač letadlo stoupá (roste nadmořská výška), výška nad zemí klesá (viz též [[Ground Proximity Warning System|GPWS]]).

Pro [[věda|vědecké účely]] se používá radiolokační výškoměr v případě, že je povrch zahalen hustou [[atmosféra|atmosférou]] (jako např. u [[Země]], [[Venuše (planeta)|Venuše]] či [[Saturn (planeta)|Saturnova]] měsíce [[Titan (měsíc)|Titanu]]), pokud je [[atmosféra]] slabá ([[Mars (planeta)|Mars]]) či žádná ([[Měsíc]] či [[Merkur (planeta)|Merkur]]) používá se výkonnějšího výškoměru laserového.

Laserový výškoměr sestává z laserového generátoru a výkonných optických soustav ([[dalekohled]]ů), které zachycují signál odražený od povrchu. Podle množství zachyceného světla ze kromě vertikální vzdálenosti k povrchu dá určit také [[albedo]] a [[hrubost povrchu]]. Celá aparatura generuje velké množství optických pulsů, takže měření podél orbitální dráhy jsou velmi přesná a mají malé rozestupy. Nevýhodou je naopak poměrně velká vzdálenost mezi jednotlivými stopami (např. u měření [[Měsíc|měsíční]] [[topografie]] sondou [[Clementine (sonda)|Clementine]]), kde se musí mezi těmito měřeními provádět [[interpolace]]. Tento nedostatek může být odstraněn kombinací se [[Stereoskopie|stereokamerou]], která produkuje nezávisle relativní výškové modely [[topografie]] se širším záběrem.

=== Impulsový radiový letecký výškoměr ===
Principem tohoto typu výškoměru je vysílání impulsů s opakovací periodou maximálně stejnou, jako je doba potřebná pro šíření signálu na maximální měřenou vzdálenost. [[Soubor:Impulse radiofrequency altimeter block schema.svg|náhled|Blokové schéma impulsního radiofrekvenčního výškoměru používaného v letectví.]]

<math>\Delta t = t_2 - t_1 = \frac{2h_{max}}{c}</math>

<math>h_{max}=1500 m</math>

<math>\Delta t_{max} = \frac{2 \cdot 1500}{3 \cdot 10^8}= 10^{-5} s</math>

<math>T_{op} = \frac{1}{f_op} \geq =\Delta t_{max} \Rightarrow  f_{op} \leq 100 kHz</math>

Kde:
* <math>\Delta t </math> je doba letu impulzu mezi odvysíláním a příjmem.
* <math>h_{max}</math> je maximální měřená výška nad terénem.
* <math>T_{op}</math> je opakovací perioda.

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

=== Radiový výškoměr s kmitočtovou modulaci ===
[[Soubor:Frequency modulated radiofrequency altimeter.svg|náhled|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 [[Směšovač|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 [[Čítač|čítače]].

<math>f_v = f_0 + \frac{\Delta f}{ \frac{T_m}{4}}= f_0 + \frac{4\Delta f}{ T_m}t</math>

Přijímaná frekvence je pak definována jako

<math>f_p = f_0 + \frac{4\Delta f }{T_m}(t - \frac{2h}{c})</math>

Výstupní frekvenci dostaneme směšováním přijímané a vysílané frekvence.

<math>f_r = |f_v - f_p| =  \frac{4\Delta f }{T_m} \frac{2h}{c}</math>

Nakonec můžeme spočítat skutečnou výšku nad terénem.

<math>h = f_r \frac{c}{8 \Delta f \cdot F_m}</math>

<math>F_m = 1/ T_m</math>

Kde:
* <math>T_m</math> je modulační perioda pilového signálu.
* <math>\Delta f </math> je kmitočtový zdvih.

== Satelitní měření ==
Pro určování výšky lze na Zemi používat také zařízení [[Globální družicový polohový systém|globálního družicového polohového systému]], případně [[Diferenciální GPS|DGPS]].

== Mechanický výškoměr ==
[[Soubor:GaugeHeightVernier-Electronic.jpg|náhled|Příklady výškoměrů]]
Určen pro měření výšky od základní roviny.
* ve strojírenství je nepostradatelnou měřící pomůckou dílny i metrologa. Měřící hrot je naostřený, aby se jím dalo orýsovat nastavenou výšku na obrobek. Základna měřidla je těžká a přesně broušená, obvykle se užívá na broušené [[příměrná deska|příměrné desce]].Pro tento přístroj je zažitý název [[nádrh]].
* ve zdravotnictví se stejný princip používá pro měřený výšky postavy. Odborně se toto měřidlo nazývá stadiometer.
Odečtení hodnoty může být analogové i digitální. Princip měření je obdobný jako u [[Posuvné měřítko|posuvného měřítka]].

== Odkazy ==

=== Související články ===
* [[Barometrické měření výšky]]

=== Externí odkazy ===
* {{Commonscat}}
* {{otto|Altimetr}}
{{Autoritní data}}
	
{{Portály|Letectví}}

[[Kategorie:Letecké přístroje]]
[[Kategorie:Měřicí přístroje]]
[[Kategorie:Délková měřidla]]