Tecnologia e áreas de aplicação de sensores por radar
Saiba mais sobre a tecnologia, o funcionamento e as áreas de aplicação dos sensores por radar.
Conteúdos
Radar, abreviatura em inglês de radio detection and ranging (detecção e telemetria por rádio), é uma tecnologia importante e inovadora na automação, utilizada em numerosas aplicações tanto em ambientes higiênicos quanto industriais.
Os sensores por radar emitem ondas eletromagnéticas com faixas de frequência que variam de aproximadamente 30 MHz a cerca de 300 GHz. Usando um método ativo de transmissão e recepção, os sensores por radar utilizam os ecos refletidos por objetos ou substâncias para calcular sua distância em relação ao sensor.
Os sensores por radar da ifm utilizam o método de onda contínua de frequência modulada (FMCW). Emitem ondas eletromagnéticas de alta frequência com uma frequência que muda periodicamente. Essas ondas são refletidas por objetos, capturadas pela antena receptora do sensor e analisadas. Com base na diferença de tempo entre o sinal transmitido e refletido, informações sobre distância, velocidade, direção e posição podem ser determinadas com precisão.
Desempenho ideal mesmo em condições ambientais adversasA tecnologia de radar é resistente a condições ambientais severas como clima, luz externa e temperatura, mantendo a medição precisa a qualquer momento.
Superando grandes distânciasComo as ondas de radar se propagam livremente no ar, objetos ou substâncias podem ser detectados a grandes distâncias. Dependendo do tipo de aplicação e sensor, o alcance de detecção pode chegar a 50 metros.
Penetração em diferentes materiaisAs ondas eletromagnéticas emitidas por um sensor por radar podem penetrar os mais diferentes tipos de materiais. Especialmente plásticos permitem que o sensor seja coberto ou revestido sem afetar os resultados da medição.
Tecnologia sem contatoCom o radar, objetos e substâncias podem ser detectados sem contato direto mesmo a longas distâncias. Propriedades como densidade, viscosidade, temperatura e pH da substância também não influenciam a medição.
Rapidez e precisãoA tecnologia permite medições rápidas, confiáveis e altamente precisas.
Seção transversal de radar
A seção transversal de radar (radar cross section, RCS) mede o grau de detectabilidade de um objeto por um radar e expressa quanto da energia emitida é refletida pelo objeto. Quanto maior o valor RCS, melhor a refletividade e, portanto, a visibilidade do objeto.
O valor RCS depende de fatores como material, substância, tamanho e ângulo de incidência, mas não da distância do alvo refletor, desde que o reflexo não seja afetado pela distância. Uma alta constante dielétrica bem como o aumento do tamanho e perímetro do objeto aumentam a detectabilidade.
Frequência do radar e tamanho da antena
A frequência do radar e o tamanho da antena do sensor são dois fatores essenciais que determinam o ângulo de abertura e, portanto, o alcance e a precisão de um sensor por radar.
Um pequeno ângulo de abertura permite uma forte focalização do sinal, o que tem um efeito positivo no alcance e na precisão do sensor. Isso também permite, por exemplo, excluir do campo do radar, estruturas de tanques que possam perturbar a detecção.
A regra é que
- quanto menor for o tamanho da antena, maior será o ângulo de abertura na mesma frequência.
- Quanto maior for a frequência, menor será o ângulo de abertura com uma antena de igual tamanho.
- Altas frequências permitem estruturas compactas devido ao pequeno comprimento de onda.
Resolução de radar
A resolução de radar, também conhecida como capacidade de distinção, descreve a capacidade de um radar de distinguir claramente alvos próximos uns dos outros e apresentá-los como alvos separados. Em situações em que os alvos diferem apenas ligeiramente em seus valores medidos, há o risco de que eles se combinem em um único alvo e não sejam reconhecidos individualmente.Fundamentalmente, a resolução de radar pode ser dividida em duas categorias:
Resolução de distância
A resolução de distância é determinada pela largura de banda do sinal transmitido e permite que o sensor por radar diferencie objetos com base em suas diferenças de distância.
Se o ângulo azimutal e o ângulo de elevação de um objeto em relação ao radar forem semelhantes aos do outro objeto, o radar ainda poderá distingui-los confiavelmente com base na distância entre os objetos. No entanto, a resolução de distância por si só não é suficiente para obter uma localização precisa.
Resolução angular
A resolução angular é a capacidade do radar de distinguir objetos com base em sua posição angular em relação ao radar. Isso pode ser dividido em azimute (resolução de azimute) e elevação (resolução de elevação).
O design do ângulo de abertura da antena de radar desempenha um papel importante na resolução angular. A qualidade da determinação do ângulo é significativamente influenciada pelo número e design das antenas.
Determinação de posição
- Controle de esteira transportadora
- Determinação de posição de veículos
- Controle de distância e medição de altura
- Monitoramento do entorno e prevenção de colisões
- Controle de acesso inteligente
Medição higiênica de nível
- Em tanques de armazenamento (até 10 m)
- Em tanques de mistura com agitadores
- Em tanques CIP com esferas pulverizadoras
Medição industrial de nível
- Em tanques de armazenamento (até 10 m)
- Em reservatórios de plástico (por exemplo, IBC)
- ao ar livre
- Medição de fluxo de Venturi