DE3736643A1

DE3736643A1 - Barometrische hoehenmessung unter beruecksichtigung der lufttemperatur

Info

Publication number: DE3736643A1
Application number: DE19873736643
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Koenig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-10-29
Filing date: 1987-10-29
Publication date: 1989-05-11
Also published as: DE3736643C2

Description

Die Erfindung betrifft eine barometrische Höhenmessung, in der die Temperaturabhängigkeit des gemessenen Luftdrucks kompensiert wird.

Barometrische Höhenmesser arbeiten im allgemeinen wegen der Schwankung des meteorologischen Luftdrucks je nach Wetterlage als Differenz-Meßgeräte. Das heißt, zu Beginn einer Messung wird die bekannte Höhe eingestellt; bei nachfolgender Veränderung der Höhe mißt das eingebaute Barometer die sich ergebende Luftdruckänderung, die durch die Übertragungsmechanik oder durch ein elektronisches Rechenwerk in eine Veränderung der Höhenanzeige umgewandelt wird.

Um bei unterschiedlichem meteorologischem Druck keine falsche Umwandlung von Druck in Höhe zu erhalten und um die Ablesbarkeit zu verbessern, muß die Anzeige linearisiert sein. Das geschieht üblicherweise mit einigermaßen hinreichender Genauigkeit durch eine besondere Formgebung der Druckmeßdose. Bei Höhenmessern mit elektronischer Meßwertübertragung kann die Genauigkeit der Linearisierung durch Maßnahmen verbessert werden, wie sie in der DE 24 24 275 oder in der DE-OS 35 35 642 beschrieben sind.

Der Einfluß der Temperatur auf die Genauigkeit der Druckmeßdose und der Übertragungseinrichtungen wird in bekannter Weise durch konstruktive Maßnahmen kompensiert.

Ein weiterer Ungenauigkeitsfaktor wird aber bei den heute gebräuchlichen Höhenmessern nicht korrigiert: Das Gewicht der Luft und damit auch der Luftsäule für eine bestimmte Höhendifferenz ist temperaturabhängig. Daher kann der Umwandlungsfaktor Druck in Höhe nur für ein bestimmtes Temperaturniveau richtig sein. Das Temperaturniveau, für das ein Höhenmesser ausgelegt ist, wird wegen der Höhenabhängigkeit der Temperatur als Temperatur in Meereshöhe angegeben. Für andere Temperaturniveaus ergeben sich Anzeigefehler, die bei einer Temperaturabweichung von 20 Grad ca. 8% der Höhendifferenz erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Anzeigefehler weitgehend zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Höhenmeßgerät nach Anspruch 5 gelöst.

Dazu ist es zweckmäßig, die Ausgangswerte bei Beginn einer Messung abzuspeichern um jeweils die Veränderung errechnen zu können.

Als korrekturfaktorbestimmende Temperatur wird vorteilhaft der Mittelwert aus Anfangstemperatur und gemessener Temperatur gebildet.

Die Genauigkeit kann bei stark schwankenden Temperaturen noch erhöht werden, wenn die Messung in solchen Zeitabständen erfolgt, daß nur geringe Höhenänderungen von bis zu ca. 10 Meter in dieser Zeit entstehen können und hierbei die jeweilige Temperatur der Meßkorrektur zugrunde gelegt wird. Die jeweils ermittelte Höhendifferenz wird zu der Höhe aus der letzten Messung addiert und als neuer Höhenwert angezeigt.

Im folgenden wird einer der möglichen Rechenvorgänge an einem Beispiel beschrieben:

Im Rechner sind 4 Speicher für variable Werte vorhanden:

Luftdruck bei Meßbeginn
P _start
Höhe bei Meßbeginn	H _start
Temperaturabweichung bei Meßbeginn	dT _start
angezeigte Höhe	H

Außerdem sind als Festwerte die Auslegungs-Basistemperatur T _soll und der Umrechnungsfaktor F von Druck in Höhe abgespeichert.

Der Wert des Speichers H wird ständig auf dem Gerät angezeigt. Er kann manuell verstellt werden, um die bekannte Höhe bei Beginn einer Messung einzustellen. Nach Korrektur der Höhenanzeige werden durch Druck einer "Start-Taste" folgende Werte abgespeichert:

Luftdruck
in P _start
H	in H _start
Lufttemperatur T + 0,0065 H-T _soll	in dT _start

Während der Meßzeit erfolgt zyklisch die Abfrage der gemessenen Druck- und Temperaturwerte und die Umrechnung in die angezeigte Höhe nach der Formel

H=H _start + (P-P _start ) · F · (0,002(T + 0,0065 · H-T _soll + dT _start) + 1)

Der errechnete Wert H wird gleichzeitig im Speicher H abgespeichert und angezeigt.

In einem anderen möglichen Ausführungsbeispiel werden Druck und Temperatur in regelmäßigen, dem Anwendungszweck entsprechenden Zeitabständen gemessen. Der gemessene Luftdruck wird mit dem gespeicherten Wert der letzten Messung verglichen, die Differenz nach der Formel

dH = dP · F · (0,004(T + 0,0065 · H-T _soll) + 1)

in eine Höhendifferenz umgerechnet und zu dem gespeicherten Wert der letzten Höhenanzeige addiert. Die Summe wird als neue Höhe angezeigt und gespeichert.

Claims

1. Verfahren zur barometrischen Höhenmessung mittels Druckmeßdose oder Drucksensor und Übertragungseinrichtung zur Umwandlung des Luftdruckwertes in eine Höhenanzeige, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Lufttemperatur gemessen und die Übertragungseinrichtung durch den gemessenen Wert der Lufttemperatur so beeinflußt wird, daß die temperaturabhängige Änderung des druckerzeugenden Luftgewichtes weitgehend kompensiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beginn eines Meßvorganges die Ausgangswerte für Luftdruck, Lufttemperatur und Höhe gespeichert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert aus der Temperatur zum Meßzeitpunkt und aus der Anfangstemperatur gebildet und zur Korrektur der Höhenänderung nach den bekannten physikalischen Abhängigkeiten zwischen Luftdruck und Lufttemperatur verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Luftdruck und Temperatur in dem Anwendungszweck entsprechenden Zeitabständen gemessen, die Luftdruckdifferenz zu der letzten Messung errechnet und die aus ihr nach der bekannten Abhängigkeit errechnete Höhendifferenz zusammen mit dem Höhenwert der letzten Messung als neuer Höhenwert gespeichert wird.

5. Barometrisches Höhenmeßgerät, mindestens bestehend aus einem für Luftdruckmessungen geeigneten Drucksensor, einem Temperatursensor, einem Mikrorechner und einer einstellbaren Anzeige, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrorechner so geschaltet und programmiert ist, daß aus den Parametern Luftdruck und Lufttemperatur nach den bekannten physikalischen Abhängigkeiten ein Höhenwert errechnet wird, der auch das unterschiedliche Gewicht der Luftsäule bei verschiedenen Temperaturen berücksichtigt.

6. Höhenmeßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Speicher für die Ausgangswerte von Luftdruck, Temperatur und Höhe vorhanden sind.

7. Höhenmeßgerät nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor so ausgebildet ist, daß er ein Signal abgibt, das nicht dem Luftdruck, sondern der dem Luftdruck bei einem bestimmten Temperaturniveau entsprechenden Höhe proportional ist, und daß dieses Signal durch einen von dem Temperaturunterschied zu dem Auslegungs-Temperaturniveau abhängigen Faktor korrigiert wird.

8. Höhenmeßgerät nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor den absoluten Druckwert übermittelt, den der Rechner nach einer Funktion in einen Höhenwert umrechnet, wobei diese Funktion in Abhängigkeit von der Temperatur nach gerätespezifischen Kurven verändert wird.