Tutka-anturiteknologia ja sen käyttöalueet
Tutustu tarkemmin tutka-antureiden teknologiaan, toimintaperiaatteeseen ja käyttöalueisiin täällä.
Sisällysluettelo
Tutka (radar) tulee sanoista Radio Detection and Ranging. Se on tärkeä ja innovatiivinen automaatioteknologia, jota käytetään lukuisissa sovelluksissa sekä hygienia- että teollisuusympäristöissä.
Tutka-anturit lähettävät sähkömagneettisia aaltoja, joiden taajuusalueet ulottuvat 30 MHz:stä noin 300 GHz:iin. Kohteiden tai väliaineiden heijastama kaiku toimii aktiivisena lähetys- ja vastaanottomenetelmänä, jonka perusteella voidaan laskea niiden etäisyys anturiin.
ifm:n tutka-antureissa käytetään taajuusmoduloitua jatkuvan aallon (FMCW) menetelmää. Ne lähettävät suuritaajuisia sähkömagneettisia aaltoja jaksottain muuttuvalla taajuudella. Nämä aallot heijastuvat kohteista, tunnistetaan anturin vastaanottoantennilla ja arvioidaan. Etäisyyttä, nopeutta, suuntaa ja sijaintia koskevat tiedot voidaan määrittää tarkasti lähetetyn ja heijastuneen signaalin välisen aikaeron perusteella.
Optimaalinen suorituskyky vaativissakin sovelluksissaTutkateknologia toimii ankarissakin ympäristöolosuhteissa, joissa vaikeat sää- ja lämpötilaolosuhteet ja ulkoinen valo hankaloittavat mittauksia. Näin mittaukset pysyvät aina tarkkoina.
Suurista etäisyyksistä selviäminenKoska tutka-aallot etenevät vapaasti ilmassa, kohteet tai aineet voidaan tunnistaa suurtenkin etäisyyksien päästä. Sovellustyypistä ja anturista riippuen tunnistusalue voi olla jopa 50 m.
Erilaisten materiaalien läpäisyTutka-anturin lähettämät sähkömagneettiset aallot voivat läpäistä monenlaisia materiaaleja. Erityisesti muovi mahdollistaa anturin peittämisen tai koteloinnin ilman, että se vaikuttaa mittaustuloksiin.
Kosketukseton teknologiaTutka mahdollistaa kohteiden ja aineiden tunnistamisen suuriltakin etäisyyksiltä ilman suoraa kosketusta. Sellaisetkaan ominaisuudet, kuten aineen tiheys, viskositeetti, lämpötila ja pH, eivät vaikuta mittaukseen.
Nopea ja tarkkaTeknologia mahdollistaa nopeat, luotettavat ja erittäin tarkat mittaukset.
Tutkapoikkipinta-ala
Tutkapoikkipinta-ala (RCS) ilmaisee, miten hyvin tutka voi tunnistaa kohteen, eli kuinka paljon säteiltyä energiaa heijastuu kohteesta. Mitä suurempi RCS-arvo on, sitä suurempi on kohteen heijastavuus ja siten myös sen näkyvyys.
RCS-arvo riippuu sellaisista tekijöistä, kuten materiaalista, koosta ja tulokulmasta, mutta ei heijastuskohteen etäisyydestä, kunhan etäisyys ei vaikuta heijastukseen. Mitä korkeampi dielektrisyysvakio ja mitä suurempi kohteen koko ja ympärysmitta on, sitä parempi on sen näkyvyys.
Tutkataajuus ja antennin koko
Tutkataajuus ja anturin antennin koko ovat kaksi keskeistä tekijää, jotka määrittelevät anturin avautumiskulman ja siten myös tutka-anturin toimintaetäisyyden ja tarkkuuden.
Pieni avautumiskulma mahdollistaa signaalin voimakkaan fokusoinnin, millä on positiivinen vaikutus anturin toimintaetäisyyteen ja tarkkuuteen. Lisäksi tämä mahdollistaa esimerkiksi säiliön sisällä olevien häiritsevien rakenteiden vaimentamisen.
Hyvä tietää:
- Mitä pienempi antennikoko, sitä suurempi avautumiskulma samalla taajuudella.
- Mitä korkeampi taajuus, sitä pienempi avautumiskulma samalla antennikoolla.
- Suuret taajuudet mahdollistavat kompaktit rakenteet lyhyen aallonpituuden vuoksi.
Tutkan resoluutio
Tutkan resoluutio, jota kutsutaan myös erottelukyvyksi, kuvaa tutkan kykyä erottaa lähellä toisiaan olevat kohteet selvästi toisistaan ja käsitellä niitä erillisinä kohteina. Tilanteissa, joissa kohteiden mittausarvot eroavat toisistaan vain vähän, on olemassa vaara, että ne sulautuvat yhdeksi kohteeksi eikä niitä tunnisteta erillisinä. Tutkaresoluutioita on periaatteessa kahta tyyppiä:
Etäisyysresoluutio
Lähetyssignaalin kaistanleveys määrittelee etäisyysresoluution, jonka avulla tutka-anturi pystyy erottamaan kohteet toisistaan niiden etäisyyserojen perusteella.
Kun kohteet sijaitsevat tutkaan nähden samankaltaisissa sivuttais- ja korkeuskulmissa, tutka pystyy silti erottamaan ne luotettavasti toisistaan etäisyyden perusteella. Etäisyysresoluutio ei kuitenkaan yksin riitä tarkkaan paikannukseen.
Kulmaresoluutio
Kulmaresoluutio kuvaa tutkan kykyä erottaa kohteet toisistaan sen perusteella, missä kulmassa nämä kohteet sijaitsevat tutkaan nähden. Kulmaresoluutio voidaan jakaa atsimuuttiresoluutioon (sivuttaiskulmat) ja korkeusresoluutioon (korkeuskulmat).
Tutka-antennin avautumiskulma (näkökenttä) on kulmaresoluution kannalta tärkeä tekijä. Antennien lukumäärä ja rakenne vaikuttavat huomattavasti kulmanmäärityskykyyn.
Sijainnin määritys
- Kuljettimien valvonta
- Ajoneuvojen paikannus
- Etäisyyksien valvonta ja korkeuden mittaus
- Ympäristön monitorointi ja törmäysten välttäminen
- Älykäs kulunvalvonta
Hygieeninen pinnankorkeuden mittaus
- jopa 10 m korkuisissa varastosäiliöissä
- sekoitussäiliöissä, joissa on sekoittimia
- CIP-säiliöissä, joissa käytetään suihkukuulia
Teollinen pinnankorkeuden mittaus
- jopa 10 m korkuisissa varastosäiliöissä
- muovisäiliöissä, esim. IBC-säiliöissä
- ulkokäyttö
- virtausnopeuden mittaus Venturi-putkissa