В предыдущей статье мы научились измерять атмосферное давление.Давайте не будем останавливаться на достигнутом, и изготовим электронный барометрический высотомер. Вообще высота бывает разная. Для летательных объектов это может быть: высота от поверхности земли под объектом, так называемая истинная высота, высота от какого-то условного уровня — относительная высота, от уровня моря — абсолютная высота и от уровня который соответствует стандартному атмосферному давлению 760мм.рт.ст.
Барометрический метод основан на изменении давления с высотой. Для определения давления на высоте существует барометрическая формула:
P=P0exp[-Mg(h-h0)/RT]
Преобразуя эту формулу для высоты, получим:
h=h0+RTln(P0/P)/Mg
здесь P0 — давление на условном уровне, P — давление на нашей высоте, R — универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль*К)), Т — абсолютная температура на нашей высоте, g — 9.8м/с2. Т.е. для того чтобы определить высоту места где мы находимся нам нужно знать давление P0 на какой-то начальной высоте h0, давление и температуру (в Кельвинах) на нашей высоте. Будем считать что мы измеряем относительно уровня моря и давление на уровне моря составляет 760мм.рт.ст. Таким образом нам остается измерить давление и температуру в месте где мы находимся, а это мы умеем.
В данном случае мне не особо была важна точность, т.к. измерения этим прибором проводил на 3-4тыс.м, а там бы мне подошла точность и 50м:). Схема имеет следующий вид
Собираем вместе программы из предыдущих статей (давление, температура) для измерения давления и температуры, добавляем расчет высоты, а результат выводим на экран (исходник можно скачать в конце статьи). Не буду приводить здесь никаких функций, т.к. все рассматривались в предыдущих статьях. Покажу только формулу, которая используется в программе для расчета высоты
//Высота
high=(29.274*(temp+273))*log(p0/(p*1000));//R=8.31, M=28.966g/cm3, g=9.8m/s2, p0 = 101325Pa
Если по пунктам, то в программе мы делаем следующее:
- Инициализация
- Измеряем давление
- Измеряем температуру
- По полученным данным высчитываем высоту
- Все данные выводим на экран
- Начинаем снова с п.2.
Точность измерения высоты данным способом составляет 8-9м. Конечно же, нужно учитывать что давление при разных погодных условиях, даже на одной высоте, может сильно отличаться от нормального. Поэтому бо’льшая точность нужна только если вы измеряете относительную высоту. В этом году планирую сделать измерение высоты точнее и чтобы была возможность измерять давление от заданного уровня (относительную высоту). Все ж таки интересно какой перепад высот проходится за день:). Поэтому появится еще усовершенствованный прибор.
В любом случае этот прибор уже не сравниться по размерам с теми ламповыми высотомерами, которые были в прошлом веке. Хотя на электронных лампах можно сделать и сегодня много интересных и качественных устройств.
