ES2280940T3 - Altimetro con correccion de temperatura. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la corrección a causa del clima o a causa de la temperatura de la indicación de cota en un altímetro, caracterizado porque en una determinación de altura realizada basándose en un valor de temperatura de referencia media al nivel del mar y un valor de referencia de la presión de aire media al nivel del mar se lleva a cabo la corrección por medio de la modificación de la temperatura de referencia al nivel del mar, corrigiéndose el valor de referencia de la temperatura a nivel del mar hacia arriba en al menos aprox. 6ºC o 6ºK para la determinación de la altura en caso de que la temperatura encontrada o medida en una determinada altura sea al menos aprox. 4ºC mayor que el valor de referencia de la temperatura válido para esta altura, o, de modo correspondiente, el valor de referencia de la temperatura al nivel del mar hacia abajo se corrige al menos aprox. 6ºC o 6ºK para la determinación de la altura en caso de que la temperatura encontrada o medida a una determinada alturasea al menos aprox. 4ºC más baja que el valor de referencia de la temperatura válido para esta altura.

Description

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Altímetro con corrección de temperatura.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la corrección a causa del clima o a causa de la temperatura de la indicación de la cota de un altímetro según el preámbulo de la reivindicación 1, un altímetro que trabaja según el principio de funcionamiento del procedimiento así como un procedimiento para la medición de alturas usando el procedimiento conforme a la invención.

El desarrollo de altímetros electrónicos con sensores de presión sobre una base de silicio hace posible que también los montañeros poco experimentados lleven un altímetro, como por ejemplo el altímetro de la empresa Victorinox, CH-6438 lbach.

Los altímetros calculan la altura correspondiente tomando como base la presión atmosférica. Para la adaptación a las oscilaciones diarias de la presión del aire, debido a ello, estos aparatos han de ser calibrados, correspondientemente, antes del uso. Para un funcionamiento sin problemas se ha de introducir todos los días la altura actual como, por ejemplo, en casa, al pie de una montaña, al comienzo de una caminata, etc.

Esta introducción también es comprensible para un usuario no experimentado. Resulta complicada la corrección de la evolución de la temperatura con la altura. Se sugieren por parte de los proveedores de este tipo de altímetros muchas posibilidades diferentes para la corrección de la evolución de la temperatura, como por ejemplo también por parte de la empresa Tomen, CH-4437 Waltenburg, así como en el libro con el título "Wetterkunde für Wanderer und Bergsteiger" de Meter Albisser, aparecido en la editorial SAC, 3000 Berna, edición 2001.

Los procedimientos sugeridos son, por regla general, relativamente complicados, y tampoco llevan siempre a buenos resultados, ya que el aire puede estar estratificado de un modo complejo.

En el documento US6216064, el documento EP0345929, así como en el documento GB1214906 se sugieren procedimientos para la determinación de la altura que prevén una corrección condicionada para la temperatura, basándose en un valor de temperatura de referencia media a nivel del mar.

El objetivo de la presente invención reside en el hecho de buscar otra posibilidad que permita un uso sencillo, y que garantice en la mayoría de los casos una corrección suficientemente buena.

En la invención descrita a continuación se parte del hecho de que prácticamente todos los altímetros trabajan según el U.S. Standard Atmosphere 1976, publicado por la Nacional Geophysical Data Center, Boulder, Colorado, EE.UU. Esta atmósfera estándar se basa en una presión de 1013,25hPa y una temperatura de 15ºC al nivel del mar en latitudes medias. En contraposición a esto, la presión media en Suiza, por ejemplo, SMA Meteo Schweiz AG, de 1017 hPA, referida al nivel del mar.

El objetivo mencionado anteriormente, como consecuencia de la condición indicada, se consigue por medio de un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación. Se sugiere un procedimiento para la corrección a causa del clima o a causa de la temperatura de la indicación de la cota en un altímetro, en el que la determinación de altura realizada basándose en un valor de temperatura de referencia media al nivel del mar y un valor de referencia de la presión de aire media a nivel del mar se lleva a cabo la corrección por medio de la modificación de la temperatura de referencia al nivel del mar.

En este caso se eleva el valor de referencia de la temperatura al nivel del mar en aprox. 6ºC o 6ºK en caso de que la temperatura encontrada o medida a una determinada altura sea al menos aprox. 4ºC mayor que el valor de referencia de temperatura válido para esta altura.

De modo correspondiente, el valor de referencia de la temperatura al nivel del mar se corrige hacia abajo en al menos aprox. 4ºC o 4ºK, preferentemente en al menos aprox. 6ºC o 6ºK para la determinación de la altura, en caso de que el valor de temperatura encontrado o medido a una determinada altura esté al menos 4ºC por debajo que el valor de referencia de temperatura válido para esa altura.

Como consecuencia de la condición mencionada anteriormente, la corrección se realiza, de modo correspondiente, por medio del hecho de que la determinación de altura realizada basándose en la U.S. Standard Atmosphere 1976 se corrija por medio de la modificación de la temperatura de referencia al nivel del mar.

Tal y como se ha mencionado, se parte de una temperatura de referencia media al nivel del mar de 288.15ºK correspondiente a aprox. 15ºG, y de una presión de referencia media de aprox. 1013 mb. La corrección del valor de temperatura de referencia media se realiza cuando la temperatura que hay a una determinada altura por encima del nivel del mar se desvía de la temperatura de referencia resultante referida al valor de referencia de temperatura media al nivel del mar.

Otras variantes de realización preferidas del procedimiento conforme a la invención están caracterizadas en las reivindicaciones subordinadas.

Los procedimientos definidos según la invención son apropiados, en particular, para la corrección a causa de la temperatura en un altímetro que trabaja según la U.S. Standard Atmosphere 1976. A este respecto es posible que el altímetro presente tres pasos de ajuste en la indicación de cota, en concreto una indicación en caso de una temperatura que se desvíe hacia abajo, comparada con la temperatura de referencia para esta altura, a la que tiene lugar la medición, un ajuste normal, en caso de que no se constante ninguna desviación de temperatura, y un ajuste en caso de una temperatura más elevada, es decir, en el que la temperatura del entorno está por encima del valor de referencia de la temperatura correspondiente.

Naturalmente, también es posible prever otros pasos, como por ejemplo una corrección en caso de una desviación ligera de la temperatura hacia abajo o hacia arriba y un ajuste en caso de una desviación pronunciada de la temperatura hacia abajo y hacia arriba, y naturalmente un ajuste para la situación en la que la temperatura del entorno se corresponda aproximadamente con el valor de referencia para esta altura.

A su vez, las variantes de realización preferidas de un altímetro que trabaja según el procedimiento conforme a la invención están caracterizadas en las reivindicaciones subordinadas.

Finalmente, se propone un procedimiento para la medición de altura haciendo que, en primer lugar, por ejemplo al comienzo de una caminata o al pie de una montaña, se ajuste o se calibre el altímetro a la altura por encima del nivel del mar constatada en ese lugar. Con ello se garantiza que las oscilaciones de presión respecto a la presión normal que se dan en un día determinado son tenidas en cuenta, al menos parcialmente. Esta calibración se conoce de por sí, y se lleva a cabo ya hoy habitualmente al comienzo de una

\hbox{caminata o de otra
empresa, como por ejemplo un viaje en coche.}

Después de la subida o después de la realización de un viaje, como, por ejemplo, por medio de un vehículo, se lleva a cabo entonces la medición efectiva de altura, al mismo tiempo se constata si la temperatura exterior medida para la altura correspondiente se corresponde aproximadamente con el valor de referencia para esa altura o si la temperatura es fundamentalmente demasiado baja o fundamentalmente demasiado alta. Habitualmente, en invierno, la temperatura es más bien muy baja, y en verano se dan por regla general temperaturas muy altas. Las relaciones de temperatura constatadas o estimadas se ajustas en el aparato.

De los siguientes ejemplos, y haciendo referencia a las figuras anexas se explica la invención con más detalle.

Las siguientes observaciones se apreciaron con sondeos de la sonda-globo del punto de medición Payern, y se verificaron valiéndose de los datos meteorológicos del SMA Meteo Schweiz.

El ajuste de la altura tuvo lugar igual que en un altímetro sencillo. Ahora se puede hacer de nuevo según la invención un ajuste a causa de la temperatura. Este se basa fundamentalmente en el hecho de que el aire caliente se expande, y debido a ello la columna de aire es más alta, lo que lleva a una presión mayor en una determinada altura. El altímetro muestra una altura demasiado pequeña. En un altímetro parece como si la reducción de la altura se produjera más lentamente que con una columna de aire con una temperatura normal según el U.S. Standard 1976. Este ajuste meteorológico ya se tenía que hacer en los aparatos mecánicos antiguos, ahora se automatiza.

Este ajuste meteorológico también se podría llevar a cabo, por ejemplo, en un menú de ajuste, si bien allí es más difícil, es decir, se consigue a través de más pulsaciones de teclas y, por lo tanto, se suele olvidar. De modo correspondiente, según la invención, y haciendo referencia a la Fig. 1 se propone ofrecer al usuario un manejo lo más sencillo posible de manera que éste pueda llevar a cabo en el altímetro del modo más sencillo posible la corrección a causa de la meteorología o a causa de la temperatura.

Haciendo referencia a la Fig. 1, en la que está representado el procedimiento conforme a la invención, en una posición de salida A, por ejemplo al comienzo del día o al iniciar un viaje o una caminata, se calibra el altímetro, mostrando el indicador 1 la altura original en el lugar de comienzo o de salida, que ahora, por ejemplo, debido a una modificación de la presión del aire, ya no es correcta. Para hacer coincidir la indicación en el altímetro con la altura geométrica correcta, se acciona ahora un medio de accionamiento 7, como por ejemplo una tecla, en el caso de que en una navaja de bolsillo esté integrado un altímetro, se acciona la cruz suiza en la navaja de bolsillo, representándose a continuación la cota 2 no corregida por el altímetro. Por medio de una presión repetida del elemento de accionamiento 7 se adapta la altura mostrada a la altura actual. Antes de que el aparato vuelva a la indicación de la altura actual, indicador 1, se va al modo de corrección de la temperatura, que en primer lugar representa un indicador 3 "Stnd" = estándar, en el que no se realiza ninguna corrección de la temperatura, sino que calcula según la fórmula estándar según el U.S. Standard 1976. Por medio de un nuevo accionamiento del elemento 7 se puede ajustar la indicación "Cold" provista del símbolo de la estrella de nieve, en caso de que la temperatura en este lugar sea menor que el valor de temperatura de referencia correspondiente. Por medio del nuevo accionamiento del elemento 7 aparece la indicación "Hot" con el símbolo del sol, para el caso de que se dé una temperatura demasiado elevada. Después de un cierto tiempo se produce una vuelta automática a la posición inicial a través del indicador 6 al indicador 1 de altura actual.

La propuesta representada en la Fig. 1 es de tal manera que un usuario no experimentado ha de ajustar únicamente la altura al comienzo del día o al comenzar un viaje, o ha de calibrar el altímetro. En caso de que no haga nada, la indicación de altura en el lugar correspondiente se lleva a cabo según el cálculo según el U.S. Standard 1976. Por medio de un accionamiento sencillo de una tecla durante la calibración de altura normal se puede seleccionar el tipo de tiempo o de temperatura, y se llama la atención del usuario por lo que se refiere a la corrección en altura como consecuencia del desvío de temperatura.

Procedimiento de cálculo

El procedimiento de cálculo para la corrección de la indicación de cota se basa en las definiciones del U.S. Standard Atmosphere 1976.

La fórmula de cálculo 33a en la página 12 del U.S. Standard Atmosphere 1976 tiene la siguiente fórmula:

1

El U.S. Standard 1976 divide la atmósfera en 8 capas. La capa más inferior, en este caso, va hasta los 11 km de altura. Tiene el índice b=0. Con ello, la fórmula para los 11 km inferiores es la siguiente:

2

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Definiciones

3

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4

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Con ello, la fórmula recibe la forma:

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6

y con ello, obtiene la fórmula que en nuestro caso es habitual

7

sustituyendo los valores mencionados anteriormente

8

La corrección de la temperatura se realiza ahora según la presente invención con la siguiente fórmula:

9

o sustituyendo

10

A este respecto, \DeltaT la desviación de temperatura en ºC respecto al valor teórico según la Fig. 4. Este valor puede ser positivo o negativo. El procedimiento parte del hecho de que las capas de aire por encima del observador hasta aprox. una altura de 11 km son, en su totalidad, demasiado frías o demasiado calientes. Esto no es siempre el caso. Con el paso de frentes, las capas de aire pueden estar estratificadas de un modo complicado. En este caso, el procedimiento entrega un valor peor. La evaluación de datos meteorológicos de SMA Meteo Schweiz AG para el año 2000 ha mostrado, sin embargo, que la suposición de masas de aire demasiado calientes o demasiado frías es correcta la mayor parte del tiempo. Esto se puede justificar desde un punto meteorológico con el hecho de que después del paso de un frente, toda la atmósfera hasta una altura de 11 km es demasiado caliente o demasiado fría.

Según la invención, se propone ahora que el valor T_{0} sea sustituido por un valor que tenga en cuenta el aire demasiado caliente o demasiado frío. Con otras palabras, se ajusta un valor de 288,15 -\DeltaT o un valor de 288,15
+\DeltaT.

Según la invención se ha mostrado que en el caso en el que la temperatura exterior se desvíe más de 4º del valor de referencia correspondiente, se ha de llevar a cabo una corrección a causa de la temperatura, en la que con una desviación de más de +4º \DeltaT adopta un valor de +6º, y con una desviación de más de -4º \DeltaT en la fórmula anterior se ha de sustituir con -6º.

Del diagrama de las Fig. 2 y 3 se explica con más detalle la efectividad de la corrección. La curva 11 con las mayores amplitudes resulta con una calibración a la altura de Interlaken y una medición de altura en el Jungfraujoch con diferentes temperaturas sin corrección, y la curva 13 con las menores amplitudes muestra la medición de altura en el Jungfraujloch con diferentes temperaturas exteriores teniendo en cuenta la corrección en altura.

En las Figuras 2a y 2b están representados los valores de medición del trimestre invernal, representando las Fig. 2a los valores de medición de altura no corregidos, mientras que en la Fig. 2b la curva 13 representa los valores de medición teniendo en cuenta el procedimiento de corrección propuesto conforme a la invención.

De modo análogo, en las Fig. 3a y 3b están representados los valores de medición en el trimestre de verano, en el que, de nuevo, la curva 11 en la Fig. 3a representa los valores no corregidos, mientras que la curva 13 en la Fig. 3b representa los valores de medición teniendo en cuenta el procedimiento de corrección propuesto conforme a la invención.

Una comparación de la evolución de la curvas de la curva 11 con la curva 13 correspondiente muestra claramente que los valores de medición, teniendo en cuenta el procedimiento de corrección propuesto conforme a la invención, son considerablemente más precisos que los valores de medición de altura determinados o medidos con los procedimientos de medición convencionales.

Resulta en esencia naturalmente que es difícil medir la temperatura del aire exacta de una capa de aire. Para el usuario poco experimentado, o para el caminante, es incluso prácticamente imposible. Es mucho mejor la impresión subjetiva de si hace demasiado calor o demasiado frío respecto al U.S. Standard. A través de los datos del año 2000 se ha elaborado una estadística, y el valor encontrado óptimo se corresponde con las afirmaciones anteriores, es decir \DeltaT tuvo un valor de 6ºC con un límite de decisión de 4ºC.

De la tabla anexa en la Fig. 4 se pueden extraer los valores normales o de referencia, que se corresponden con las alturas correspondientes en metros sobre el nivel del mar. De este modo, por ejemplo, para una altura de 1000 m por encima del nivel del mar es válida una temperatura de referencia de 8,5º y una presión de referencia de 898,7 hPa. Así pues, en caso de que una persona esté a 1000 m y la temperatura esté en un intervalo de aprox. 4-12º, entonces se ha de llevar a cabo una corrección a causa de la temperatura con la indicación de altura. En caso de que, sin embargo, la temperatura esté en torno a 0º, entonces se ha de tener en cuenta de modo correspondiente un valor de \DeltaT de -6º, es decir, en el ajuste del menú correspondiente se ha de seleccionar la indicación que es válida para temperaturas del entorno demasiado bajas. Lo correspondiente es válido para una temperatura del entorno de, por ejemplo 20ºC, haciendo que, en este caso, por medio de la conmutación del menú según la Fig. 1 se seleccione la indicación que es válida para una temperatura del entorno demasiado elevada.

En la Fig. 5 está representado otro ejemplo de cómo por medio del procedimiento de corrección conforme a la invención se pueden corregir de un modo fiable cotas incorrectas. De este modo, el 15 de octubre de 2001, en Payern, por medio de sondeos de sonda-globo a diferentes alturas se encontraron valores de medición de altura, y con la ayuda de datos meteorológicos del SMA Meteo Schweiz se verificaron. En este caso, la curva 1 muestra la indicación de cota sin corregir, es decir, tal y como se mostró en el altímetro calibrado en Payern. La curva 17 muestra, en contraposición a ésta, los valores de medición tal y como se verificaron a partir de las indicaciones de temperatura del Meteo Schweiz y de modo correspondiente al procedimiento conforme a la invención. Las desviaciones de las indicaciones según la curva 15 aumentan a medida que aumenta la altura por encima de Payern, y por ejemplo, con una altura de 8 km, resulta ya una desviación de -200 m. En contraposición a esto, la curva 17 no muestra prácticamente ninguna desviación respecto al valor efectivo.

Aunque las correcciones realizadas en los ejemplo se basan, cada una de ellas, en la U.S. Standard Atmosphere 1976, y se han realizado de modo correspondiente al procedimiento de cálculo indicado anteriormente, el procedimiento propuesto conforme a la invención también se puede usar cuando se usan otros procedimientos de determinación de la altura. Con la condición de que se parta de un valor de referencia de la temperatura al nivel del mar y un valor de referencia de la presión de aire a nivel del mar. De modo correspondiente, este valor de referencia se puede corregir, tal y como se propone según la invención, haciendo que en el caso de una temperatura del entorno mayor se sustituya un valor mayor en la fórmula de cálculo correspondiente, por ejemplo un valor de 288 + \DeltaT, y en caso de un temperatura de entorno inferior, un valor de 288 -\DeltaT.

De nuevo, también es posible que se use un procedimiento de varios pasos, es decir, que no sólo se pueda seleccionar un paso de corrección hacia arriba y un paso de corrección hacia abajo, tal y como se representa de modo esquemático en la Fig. 1, sino varios pasos de corrección. De este modo, con una desviación de la temperatura del entorno de, por ejemplo, aprox. 4-6º se puede seleccionar una primera corrección de \DeltaT +6º, y con una desviación mayor de aprox. 6-10º una corrección de \DeltaT +10º. También son posibles otras graduaciones, y se pueden variar o adaptar en relación a las series de medidas realizadas de modo correspondiente.

Claims (10)

1. Procedimiento para la corrección a causa del clima o a causa de la temperatura de la indicación de cota en un altímetro, caracterizado porque en una determinación de altura realizada basándose en un valor de temperatura de referencia media al nivel del mar y un valor de referencia de la presión de aire media al nivel del mar se lleva a cabo la corrección por medio de la modificación de la temperatura de referencia al nivel del mar, corrigiéndose el valor de referencia de la temperatura a nivel del mar hacia arriba en al menos aprox. 6ºC o 6ºK para la determinación de la altura en caso de que la temperatura encontrada o medida en una determinada altura sea al menos aprox. 4ºC mayor que el valor de referencia de la temperatura válido para esta altura, o, de modo correspondiente, el valor de referencia de la temperatura al nivel del mar hacia abajo se corrige al menos aprox. 6ºC o 6ºK para la determinación de la altura en caso de que la temperatura encontrada o medida a una determinada altura sea al menos aprox. 4ºC más baja que el valor de referencia de la temperatura válido para esta altura.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la determinación de la altura realizada basándose en la U.S. Standard Atmosphere 1976 se corrige por medio de la modificación de la temperatura de referencia al nivel del mar.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se parte de un valor de temperatura de referencia media al nivel del mar de aprox. 288ºK correspondiente a aprox. 15ºC y de una presión de referencia media de aprox. 1013 hPa, y porque se realiza una corrección del valor de temperatura de referencia media cuando la temperatura que haya a una determinada altura sobre el nivel del mar se desvíe del valor de referencia de temperatura para esta altura que resulta en referencia al valor de referencia de temperatura media.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la determinación de la altura se realiza según la U.S. Standard Atmosphere 1976 de modo aproximado con la siguiente fórmula

11

siendo p = presión del aire a la altura h, y siendo p_{0} = presión del aire de referencia a nivel del mar = aprox. 1013 hPa, y siendo T_{MH} = temperatura de referencia a nivel del mar = aprox. 288ºK, y siendo \DeltaT = + 6ºC con una temperatura del entorno mayor y = -6ºC con una temperatura del entorno menor y = 0 para una temperatura del entorno que se corresponda aproximadamente con la temperatura de referencia, válida para la altura a la que se lleva a cabo la medición.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la corrección se lleva a cabo en pasos, es decir, que \DeltaT tiene un valor de +6º o de -6º para desviaciones de la temperatura del entorno en un intervalo de aprox. 4-8º en comparación con la temperatura de referencia válida, y que \DeltaT tiene un valor de más de +6ºC, como por ejemplo [6-10ºC] en caso de desviaciones de la temperatura del entorno en un intervalo de 8-15ºC o más en comparación con la temperatura de referencia.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque \DeltaT se puede escoger en tres o más pasos para la corrección de altura con la temperatura mayor o menor en comparación con la temperatura de referencia válida para esta altura.

7. Altímetro que trabaja según la U.S. Standard Atmosphere 1976 que parte de un valor de referencia de la temperatura al nivel del mar, caracterizado porque un dispositivo de medición previsto para la determinación de la altura está unido con un circuito de conmutación, por medio del cual se puede llevar a cabo la corrección de altura a causa de la temperatura según el procedimiento según una de las reivindicaciones 1-6, y en el que, además, está previsto un menú para elegir en la cota entre al menos tres ajustes, en concreto, temperatura del entorno normal, temperatura del entorno demasiado baja y temperatura del entorno demasiado alta.

8. Altímetro según la reivindicación 7, caracterizado porque son posibles al menos cinco ajustes, en concreto, temperatura del entorno en el intervalo de la temperatura de referencia para la altura de medición, temperatura del entorno aprox. 4 - 8º por encima de la temperatura de referencia, corrección de altura para temperatura del entorno por encima de aprox. 6 - 12º, comparada con la temperatura de referencia, y correcciones correspondientes hacia abajo en caso de una temperatura del entorno demasiado baja.

9. Procedimiento de medición usando un procedimiento de corrección según una de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque en primer lugar se calibra el altímetro a una altura conocida, o se ajusta a la altura conocida, y dado el caso, al mismo tiempo, o en un instante posterior, se compara la temperatura del entorno con la temperatura de referencia válida para esta altura o para una altura que se ha de determinar posteriormente, y en el caso de una temperatura del entorno elevada o una temperatura del entorno demasiado baja se realiza la corrección de altura según un procedimiento según una de las reivindicaciones 1-8.

10. Procedimiento de medición según la reivindicación 9, caracterizado porque la temperatura del entorno se mide por medio de un sensor de temperatura dispuesto en el altímetro, y se compara con la temperatura de referencia válida para esa altura, y porque en caso de una temperatura del entorno elevada o de una temperatura del entorno demasiado baja se lleva a cabo la corrección de la altura según un procedimiento según una de las reivindicaciones 1-6.