Höjdmätare, behov av kalibrering?

[Peter Elmlund]

Vad jag vet så fungerar de flesta höjdmätare som finns på friluftsmarknaden genom att mäta lufttrycket och utifrån detta beräkna höjdförändringar. När man kalibrerar mätaren så talar man normalt om vilken höjd man f.n. befinner sig på alternativt så anger man lufttryck vid havsytan och får då ett beräknat höjdvärde.

Atmosfärens tjocklek varierar ju på olika breddgrader och är t.ex. avsevärt tjockare vid ekvatorn än närmre polerna (t.ex. i Sverige). Tjockare atmosfär borde leda till ett annat lufttryck vid havsytan och en annan avtagandekurva med ökad höjd för lufttrycket än vad som gäller för Sverige. Om mitt antagande är korrekt borde detta leda till att höjdmätaren kommer att beräkna fel värde på andra breddgrader än vad den är konstruerad/inställd för?

I så fall, är det nån som har en uppfattning om vilket fel det blir och om hur man kan kalibrera om ifall detta behövs.

Frågan är generellt ställd för kunskapsinhämtning, själv har jag dock en Suunto Advizor så om nån har speciell info om denna så är det välkommet.

 

[thureb]

Vädervariationer

Jag har läst om detta tidigare bland annat i en fysiologibok. Guytons Medical Physiology.

Det du beskriver är korrekt vilket har effekten bland annat att det är mera luft på 5000 meter på Mount Kilimanjaro än det är på Mount McKinley.

Jag vill dock minnas att vädervariationerna har större betydelse dvs skall du gå upp på en hög topp är det bäst att passa på vid högtrycksväder vilket det i och för sig finns andra skäl till också.

Om jag hittar sifferuppgifter om detta så återkommer jag.

Vid havsytan är det ett visst antal hektopascals
lufttryckssänkning på en höjdskillnad om 100 meter. Vid 2000 meters höjd så är det mindre ytterligare lufttryckssänkning på 100 meters höjdskillnad.

Egentligen så borde man kalibrera instrumentet som måste vara temperaturkompenserat med två höjder då tar man hänsyn till alla variationer som påverkar bestämningen.

Thure

 

[polarhund]

Rätt men fel...

Vad jag vet så fungerar de flesta höjdmätare som finns på friluftsmarknaden genom att mäta lufttrycket och utifrån detta beräkna höjdförändringar. När man kalibrerar mätaren så talar man normalt om vilken höjd man f.n. befinner sig på alternativt så anger man lufttryck vid havsytan och får då ett beräknat höjdvärde.

Atmosfärens tjocklek varierar ju på olika breddgrader och är t.ex. avsevärt tjockare vid ekvatorn än närmre polerna (t.ex. i Sverige). Tjockare atmosfär borde leda till ett annat lufttryck vid havsytan och en annan avtagandekurva med ökad höjd för lufttrycket än vad som gäller för Sverige. Om mitt antagande är korrekt borde detta leda till att höjdmätaren kommer att beräkna fel värde på andra breddgrader än vad den är konstruerad/inställd för?

I så fall, är det nån som har en uppfattning om vilket fel det blir och om hur man kan kalibrera om ifall detta behövs.

Frågan är generellt ställd för kunskapsinhämtning, själv har jag dock en Suunto Advizor så om nån har speciell info om denna så är det välkommet.

Du har rätt i att atmosfärens tjocklek avtar mot polerna, men detta avtagande i tjocklek är inte direkt beroende av latitud. I den lägre delen av atmosfären där vi allt som oftast befinner oss så bestäms tjockleken mellan två tryckytor främst av luftskitets temperatur.

Hos tryckhöjdmätare använder man sig av antagandet att temperaturen vid havsytan, temperaturavtagandet med höjden och trycket vid havsytan är de samma som i standardatmosfären.
Eftersom det är sällan som det råkar vara +15 grader och 1013,25 hPa vid havsytan samt en konstant temperatur minskning med 0,65 grader per 100 meter så kan man ju bättra på det erhållna höjdvärdet genom att byta ut referenstrycket till det aktuella trycket vid havsytan, eller hos en digital höjdmätare ange aktuell höjd så att den därefter kan ta fram ett nytt referenstryck.

På grund av ovanstående antaganden så kommer höjdmätaren att visa ett för högt värde vid kalt väder och ett för lågt vid varmt väder.

/Jesper

 

[f91jsw]

Re: Vädervariationer

Vid havsytan är det ett visst antal hektopascals
lufttryckssänkning på en höjdskillnad om 100 meter. Vid 2000 meters höjd så är det mindre ytterligare lufttryckssänkning på 100 meters höjdskillnad.

Egentligen så borde man kalibrera instrumentet som måste vara temperaturkompenserat med två höjder då tar man hänsyn till alla variationer som påverkar bestämningen.

Thure

Standardatmosfären har ett tryck av 1013 mbar vid havsytan. Som alla vet som studerat en barometer så kan trycket variera ordentligt, ner till 960 - 970 mbar för ett rejält lågtryck till 1030 - 1040 mbar för ett ordentligt högtryck. Omräknat i höjd innebär detta flera hundra meters skillnad, vilket gör att det är meningslöst att mäta absolut höjd med en okalibrerad höjdmätare. Mätaren måste kalibreras vid en känd höjd samma dag som den ska användas om den ska ge någorlunda rätt resultat.

Trycket avtar ungefär exponentiellt med höjden. I små intervall (ett par tusen meter) kan man anta att avtagandet är linjärt, dvs exempelvis ca 10 mbar per hundra meter vid havsytan. Avtagandet beror också på absoluta trycket (alltså väderleken) och för att få riktigt noggranna värden måste man alltså kompensera för rådande väderlek. Sedan finns det också regionala variationer som inte bara beror på breddgrad utan även om man t ex befinner sig i bergsområden eller slättland.

Observera att den lokala temperaturen (temperaturen som mätaren mäter) inte har någon inverkan på trycket. Det är ju t ex ingen tryckskillnad på solsidan eller skuggsidan av en sten på fjällsluttningen.

En elektronisk tryckmätare fungerar genom att en liten kristall vibrerar och dess frekvens mäts. Frekvensen påverkas av luftmolekylerna runt omkring och alltså av trycket. Frekvensen påverkas även av temperaturen hos kristallen, och det är därför man måste temperaturkompensera tryckmätningen. Alla elektroniska tryckmätare har denna temperaturkompensering.

En annan temperatureffekt uppstår pga att lufthavet ovanför och runtomkring kan ha varierande temperatur beroende på väder, plats på jorden etc. Detta går inte att kompensera för såvida man inte har tillgång till fullständiga meterorologiska data för närområdet. Det ger upphov till en osäkerhet som man tvingas leva med hur dyr och fin höjdmätare man än har. Det är bara på den höjd man kalibrerat intrumentet som den visar rätt. Ju längre bort från denna höjd man kommer desto större fel. Att kalibrera på två olika höjder skulle naturligtvis ge större noggrannhet.

Johannes

 

[ghostface]

Kalibrering?

Ni verkar ju vara fenor på detta - när man vill kalibrera sin höjdmätare, hur gör man enklast? Det är ju inte alltid så att man har med sig en exakt karta över området man befinner sig i...

Jobbigt att alltid behöva bestiga närmaste topp för att ställa klockan!

;-)

/Calle

 

[peter_v]

Re: Kalibrering?

Ni verkar ju vara fenor på detta - när man vill kalibrera sin höjdmätare, hur gör man enklast? Det är ju inte alltid så att man har med sig en exakt karta över området man befinner sig i...

Jobbigt att alltid behöva bestiga närmaste topp för att ställa klockan!

;-)

/Calle

Jag har letat fram ritningarna över huset, där fanns möh angivet, så jag kalibrerar alltid innan jag åker.
Väl ute är det toppar, sjöar, STFstugor och höjdkurvor, fast då krävs ju karta förstås...
/Peter

 

[ghostface]

aha - det var ju smart.... ska genast leta fram ritningarna till fjällstugan så att klockan går rätt i vinter!

/c

 

[thureb]

Re: Re: Vädervariationer

Trycket avtar ungefär exponentiellt med höjden. I små intervall (ett par tusen meter) kan man anta att avtagandet är linjärt, dvs exempelvis ca 10 mbar per hundra meter vid havsytan. Avtagandet beror också på absoluta trycket (alltså väderleken) och för att få riktigt noggranna värden måste man alltså kompensera för rådande väderlek. Sedan finns det också regionala variationer som inte bara beror på breddgrad utan även om man t ex befinner sig i bergsområden eller slättland.

Observera att den lokala temperaturen (temperaturen som mätaren mäter) inte har någon inverkan på trycket. Det är ju t ex ingen tryckskillnad på solsidan eller skuggsidan av en sten på fjällsluttningen.

En elektronisk tryckmätare fungerar genom att en liten kristall vibrerar och dess frekvens mäts. Frekvensen påverkas av luftmolekylerna runt omkring och alltså av trycket. Frekvensen påverkas även av temperaturen hos kristallen, och det är därför man måste temperaturkompensera tryckmätningen. Alla elektroniska tryckmätare har denna temperaturkompensering.

Johannes

Att anta att förhållandet tryck höjd är linjärt på flera tusen meters höjdskillnad är väl approximativt. Om jag kommer ihåg rätt är det fråga om ca 15% skillnad på ett par tusen meter.

Alla höjdmätarklockar har inte temperaturkompenserad givare enligt mina praktiska erfarenheter.

Det är extra viktigt med temperaturkompensation på handledsburna instrument då kroppstemperaturen påverkar instrumentet.

Thure

 

[polarhund]

Re: Re: Vädervariationer

För att kanske skingra eventuella oklarheter om temperaturens inverkan på uppmätt höjd så tänkte jag att det kanske vore en ide´ att skriva upp den formel som en enkel/vanlig tryckhöjmätare använder sig av.

z=Tst/gamma*(1-(p/pst)^(Rd*gamma/gst))

Där:
z är uppmätt höjd över havet
Tst är temperaturen vid havsytan i std atmosfären (referenstemperatur)
gamma är temperaturavtagandet i std atmosfären
p är upmätt lufttryck
pst är lufttrycket vid havsytan (dsv referenstrycket)
Rd torra luftens specifika gaskonstant
gst tyngaccelerationen i std atmosfären

I ovanstående formel är det Tst, gamma och pst som det skulle kunna finnas en poäng att kunna ställa in för att få ett bättre värde på höjden. När det gäller temperaturavtagendet så är det så gott som omöjigt att få reda på hur det ser ut vid en given tidpunkt, speciellt som man inte kan sondera ned genom berget till havsytan. Alltså blir man tvungen att göra antagande om dess utseende, och antagandet att det är som i std atmosfären är för den oinsatte det bästa att göra. Detta är redan gjort i höjdmätaren.

Vad det sedan gäller referenstemperaturen Tst så kan man få en lite bättre sådan genom att ange aktuell temp och sedan låta höjdmätaren räkna ut en ny referens temperatur med hjälp av höjd (uppmätt eller angiven) och temperaturavtagandet.

Slutligen så kan man ange ett nytt referenstryck pst för att göra en bättre höjdbestämmning, alernativt så kan genom en höjd angivelse ta fram ett nytt referenstryck.

Genom lite iterativa metoder så går det att få bättre värde på höjdangivelsen, men resultat står och faller med hur väl gamma stämmer överens med det verkliga temperaturavtagadet.

Förvirrande? För att göra det hela ännu lite krångligare så finns det även en annan metod att med hjälp av tryck och temperatur räkna ut höjden, Den Barometriska Höjdformeln. Denna metod används vid radiosonderingar, men jag är lite osäker på om den finns i några digitala höjdmätare. Det skulle nog kunna vara en poäng då den ger bättre värden på höjden, men den kräver mera datakapacitet. Egentligen så bör man även ha med luftfuktigheten för att få fram en ny temperatur, den sk. virtuella för att få "rätt" värde hos båda metoderna.

Den som orkat läsa ända hit räcker upp handen...

/Jesper

 

[Harald_j]

Re: Kalibrering?

**(Carl Linderoth) skrev:[/i]
Ni verkar ju vara fenor på detta - när man
vill kalibrera sin höjdmätare, hur gör man
enklast? **

Se till att ha klockan på dig en stund innan du kalibrerar den, så den hinner få "rätt" temperatur.

Själv använder jag en nike, som om jag behåller den på mig inte "driftar" mycket alls (någon meter på flera dagar gämfört med min polarklocka som åker upp och ner flera meter/minut). Fattar inte hur det fungerar men det gör det i alla fall. Någon får gärna förklara.

Den driftar dock ordenligt om jag inte har den på mig eller om jag åker bil med den.

/Harald
[Ändrat av Harald_j 2003-12-04 kl 19:18]

 

[gwaihir]

När jag hängflyger använder jag ett instrument som kallas "variometer"(tryckstyrd),den visar stig/sjunk men även aktuell höjd.
Om man nollställer istrumentet på förmiddagen,så kan höjden ibland ha ändrats 20-30m inom någon timme.

Skulle faktiskt tro att en gps kan vara minst lika exakt efter några timmar.

 

[polarhund]

Kanske räkna själv

När jag hängflyger använder jag ett instrument som kallas "variometer"(tryckstyrd),den visar stig/sjunk men även aktuell höjd.
Om man nollställer istrumentet på förmiddagen,så kan höjden ibland ha ändrats 20-30m inom någon timme.

Skulle faktiskt tro att en gps kan vara minst lika exakt efter några timmar.

Med en tryckändring på 3hPa under perioden så kommer den på höjdmätaren indikerade höjden att avvika med ca25m. +25m om marktrycket sjunkit och -25m om det stigit. Höjdmätaren som sitter i din variometer/höjmätare är kalibrerad enligt formeln jag skrev ned i mitt tidigare inlägg och där de ingående konstanta värdena är följande
Tst 288,15 (Kelvin)
pst 101325 (Pascal)
gamma 0,0065 (grader Celsius per meter)
Rd 287,06 (Joule per kg och Kelvin)
gst 9,80665 (meter per sekund kvadrat)

Tänkte att någon kanske kan tycka det är kul med lite formler och värden. Så har ni ingen höjdmätare men en barometer och miniräknare så kan ni bestämma höjden ändå... Vill man göra det bättre så kan man byta ut Tst mot aktuell temperatur vid referenshöjden.

/Jesper