高度计技术-压力，雷达和光学-上升到很高的高度

虽然在20世纪20年代，第一个高度计是左右的，但该技术已收到许多更新，因为电路设计在现代应用中演变。在几十年之后，高度计是如何成为关键的组成部分？

什么是高度计？

高度计是测量对象的高度和高度的仪器 - 通常高于固定水平，并且通常海平面。因此，物体高度的测量称为高度偏移。根据其应用，这些设备可以是机械或电子。

高度计记录测量的基本原理。图片由雷达教程

三高度计的主要类型现在常用的有:

• 压力测高计根据大气条件操作。
• 无线电和雷达测高仪使用电磁波进行操作。
• 光学测高计使用光波和激光系统操作。

运行机制

大部份的高度计是气压计(机械式)。这些装置由密封金属腔内的一个内部弹簧(或胶囊)驱动，该金属腔会根据空气压力的变化进行压缩。这一压力使测量针移动，以米或英尺为单位显示出高度。

腔室内的膨胀最终能够为此机制提供动力。然而，随着天气条件的变化，这些仪器对空气压力变化敏感。这样的实例可以偏斜测量。

压力高度计图解。图片由Encyclopædia大英百科全书

现代的气压高度计也可能包括与管线相连的静压端口(或皮托管)。这些线以固定的速率从移动物体(如飞机)的前方输送空气。速度对这个系统没有影响，但是气压的变化被平移了。当管道设计不当时，冲击波和误差会影响测量结果。

这并不是说气压高度计不能是电子的。现代气压计使用压阻集成电路(IC)。该IC的偏转(或弯曲)成比例的大气压力，从而改变电路的电阻。因为这个阻力是实时监控的，系统可以根据假设测量高度。信号处理器和电压调节电路都内置在这个IC中。

压阻式ic气压高度计。图片由Halit Eren.

一个约束晶片从电路的背面保持内部压力 - 而屏蔽来自积聚内的压力源的任何底层传感器。这种设置在差压仪器内是常见的。

无线电测高计

如果我们需要不那么容易受天气变化影响的系统呢?无线电(或雷达)高度表利用射频(RF)信号来确定动态高度。这些型号包括一个与独立天线一起工作的接收器-发射机。信号被传送到发射机、地面，然后反射回发送器。一个距离计算用于报告高度。

一个基本无线电高度计的框图。图片由Fathy艾哈迈德

无线电高度计在特定Hz范围内使用固定的FM信号。虽然该频率理论上不应该从传输变为收据，但FM频率在其返回之旅中趋于增加。该逻辑被编程到车载系统中，从而提高了读出的准确性。无线电高度计通常是独立的单位，也可能与电子飞行显示器一起显示海拔高度。计算机对此类设置至关重要。

这些仪器从其他电子系统的电源中获取能量。这通常发生在点火或激活。因此，雷达高度计通过一个断路器运行，断路器可以自动启动，也可以对机载事件作出反应。电力随后被用来为嵌入式射频芯片和天线供电。

光学高度计

光学系统与其他基于能源的技术如激光雷达有许多相似之处。能量脉冲——通常以激光光波的形式——被附近的物体(包括地面)传输和反射回来。这些“基于视觉”的系统非常精确，同时提供了周围世界的动态地形。

激光高度计的框图。图片由拉嘉尼•海基宁

有人甚至可以说，光学测高仪的工作原理与回声定位类似，在计算过程中用声波代替光波。

需要一个发射器来指示光脉冲朝向地面。传感器接收任何返回的信号。另外，这些光学单元与GPS接收器和惯性导航系统（INS）配对，以确定高度相对于位置 - 更精确。光学（或激光）变型通过它们安装到或嵌入内的物体供电。

高度计将驱动未来的发现

很明显，今天的高度计从纯机械的先行者来到很长的路。电路的进步已经为新的高度计设计铺平了道路。在响应，工程师和科学家正在利用这些设备来追求新的发现。他们也有希望使我们的现有系统比以往更安全。