Вариометр — это многофункциональный измерительный прибор, чье название имеет латинские и греческие корни: «vario» означает «изменяю», а «metreo» — «измеряю». Изначально он был создан как радиотехническое устройство для плавной регулировки индуктивности. Его конструкция основана на взаимодействии двух катушек индуктивности, взаимное положение которых можно изменять, что и позволяет управлять электрическими параметрами цепи.
Эволюция в радиотехнике
В период 1920-1930-х годов конструкция радиотехнического вариометра была стандартизирована. Прибор состоял из двух связанных секций обмотки: неподвижного статора и вращающегося внутри него ротора. Суммарная индуктивность устройства складывалась из индуктивностей обеих секций и взаимной индуктивности между ними. Такая система эффективно использовалась для точной настройки частоты колебательных контуров в радиоприемниках. Со временем, хотя внешний вид и сфера применения прибора расширились, его фундаментальный принцип, основанный на двух катушках, остался неизменным.
Применение в геофизике
Вариометры нашли важное применение в науках о Земле, существуя в двух основных типах: магнитном и гравитационном.
Магнитный вариометр служит для регистрации временных вариаций (изменений) магнитного поля Земли. В специализированных обсерваториях используются стационарные установки, которые часто объединяют три отдельных вариометра с магнитными стрелками для комплексного мониторинга.
Гравитационный вариометр, изобретенный венгерским физиком Лорандом Этвешем в конце XIX века, измеряет градиенты (изменения) силы тяжести у земной поверхности. Его чувствительным элементом является легкое коромысло, подвешенное на упругой нити, с грузами, закрепленными на его концах на разной высоте. Гравитационные силы, действующие на эти массы, закручивают коромысло до момента уравновешивания с упругими силами нити. Конструкция прибора специально экранирована от помех, таких как изменения температуры, магнитные или электростатические поля. Данные, полученные с его помощью, используются для гравиметрической разведки — изучения распределения плотности в верхних слоях земной коры, что помогает в поиске полезных ископаемых.
Вариометр в авиации
В спортивной и сверхлегкой авиации, особенно среди пилотов парапланов и дельтапланов, вариометр является жизненно важным прибором. Он измеряет вертикальную скорость летательного аппарата, то есть скорость его подъема или снижения. Обычно это компактное устройство в виде коробки, которое крепится к снаряжению пилота. Прибор имеет визуальную шкалу и, что особенно важно в полете, звуковую индикацию: частота звуковых сигналов возрастает с увеличением скорости набора высоты. Многие модели также подают особые предупреждающие сигналы при попадании в опасный нисходящий поток воздуха.
Современные электронные модели
С развитием технологий вариометры стали полностью электронными, питаясь от компактных батарей. Современные продвинутые модели оснащены системами автоматической компенсации изменений атмосферного давления и температуры, что критически важно для точных измерений, например, при полетах в термических (восходящих) потоках. Апогеем развития стали комбинированные устройства, такие как модель Green-Valt. Она интегрирует в одном корпусе цифровой вариометр и альтиметр (высотомер). С таким прибором пилот может получать комплексную информацию: вертикальную скорость, абсолютную и относительную высоту полета, а также отслеживать его время.