高度計基本介紹

高度計 ：　ɡāo dù jì

高度計是針對眾多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域及檢測機構(gòu)進行設(shè)計的各種量程的高精度儀器。

廣泛適用于多種應(yīng)用，其應(yīng)用包括精密工件檢測、多點檢測、測量設(shè)備監(jiān)測和位置測量等眾多領(lǐng)域?！?/p>

儀器包括高精度光柵裝置、密珠導(dǎo)軌的測量桿裝置、高性能的高速采樣等。

高度計采用高精度光柵作為測量基準(zhǔn)，選用玻璃基體的增量式光柵尺，所以測量支持大測量范圍，對震動和沖擊不敏感，并具有確定的溫度特性。

增量光柵尺的掃描方法為光電掃描，因此無機械接觸也無磨損。電子設(shè)備對輸出信號進行細分至納米級的極小測量步距，從而確保一個信號周期內(nèi)微小位置誤差。

氣壓高度計是在航空物探測量時，安置在飛機中，利用氣壓與高度的關(guān)系，通過觀測氣壓測量飛機飛行海拔高度（又稱絕對高度）的儀器。

大家都知道水中的壓強僅由水深決定，P=ρgh。大氣壓與此類似，是由地表空氣的重力所產(chǎn)生的。隨著海拔高度的上升，地表的空氣厚度減少，氣壓下降。于是可以通過測量所在地的大氣壓，與標(biāo)準(zhǔn)值比較而得出高度值，這就是氣壓高度計的基本工作原理。設(shè)海平面處大氣壓為P0，所在地大氣壓為P，則海拔高度h=(P0-P)/(ρ*g)。大氣隨著海拔高度的增加，溫度壓強都逐漸降低，導(dǎo)致密度下降，不考慮這一點的公式是沒有實用價值的。

假設(shè)密度隨高度均勻下降，海平面處h=0，ρ=ρ0，大氣層外邊界處h=r(大氣層厚度)，ρ=0，故有ρ=ρ0（h0-h）/h0，則海拔h處的大氣壓是對h0到h處的大氣質(zhì)量求和，因為是線性關(guān)系，用等差數(shù)列的知識就可以求出海拔h處的大氣壓應(yīng)為 P(h)=ρ0(h0-h)^2/(2h0)，而海平面處的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0和空氣密度ρ0均是已知的，取P0=101kPa，空氣密度ρ0=1.2kg/m^3,可由此算出h0=8400米，于是海拔高度的表達式應(yīng)修正為 h=h0-sqrt(P/P0)。

其實對地表大氣壓有貢獻的氣體厚度確實只有幾十公里的量級，更確切的說，大氣質(zhì)量的99%集中在地表30km以內(nèi)，其中5.6公里內(nèi)的就占到了50%，100km之上的高層大氣雖然對地球環(huán)境有重要影響，但其密度已經(jīng)相當(dāng)?shù)土恕?

當(dāng)然，這種線性關(guān)系的假設(shè)只是很粗糙的近似而已，由流體靜力學(xué)平衡條件可以得出，大氣密度是隨海拔升高呈指數(shù)式下降的，不過，這句話也只在大氣靜態(tài)穩(wěn)定時才近似成立，NASA在此基礎(chǔ)上給出了近地大氣溫度和壓力的經(jīng)驗公式，所有的氣壓式高度計都是利用機械或電路來再現(xiàn)這些氣壓與高度間的對應(yīng)關(guān)系，但是由于氣候變化所造成空氣密度差異就完全無法估計了，這是此類高度計的通病。因此在需要高度精確值的場合還是用基于立體幾何的GPS好了。2100433B

相比于傳統(tǒng)海洋高度計的觀測刈幅僅為幾公里，天宮二號微波高度計的觀測刈幅達到幾十公里，觀測效率和性能得到了極大的提升，進而可提高對海洋環(huán)境的監(jiān)測效率和對海洋災(zāi)害預(yù)報的能力。

微波高度計利用小入射角、一發(fā)雙收的雙天線和雙通道接收機獲取高相干海面回波，利用高度計的高精度干涉相位測量能力以及波形跟蹤能力，精確獲得寬刈幅范圍內(nèi)描述海面高度的干涉相位信息，通過對干涉相位進行處理精確恢復(fù)高度計雙天線相位中心與測量海面點的幾何關(guān)系，從而確定平均海平面的高度值。