Technologia czujników radarowych i obszary zastosowań
Dowiedz się więcej o technologii, zasadzie działania i obszarach zastosowań czujników radarowych tutaj.
Spis treści
Radar oznacza Radio Detection and Ranging (radiodetekcja i radiolokacja) i jest ważną i innowacyjną technologią w automatyce, która jest wykorzystywana w wielu zastosowaniach zarówno w środowiskach higienicznych, jak i przemysłowych.
Czujniki radarowe emitują fale elektromagnetyczne, których zakres częstotliwości rozciąga się od ok. 30 MHz do ok. 300 GHz, a echo odbite od obiektów lub mediów służy jako aktywna metoda transmisji i odbioru w celu obliczenia ich odległości od czujnika.
Czujniki radarowe ifm wykorzystują metodę modulowanej częstotliwościowo fali ciągłej FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave). Emitują one fale elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości z okresowo zmieniającą się częstotliwością. Fale te są odbijane przez obiekty, wykrywane przez antenę odbiorczą czujnika i oceniane. Na podstawie przesunięcia czasowego między sygnałem nadawanym i odbitym można precyzyjnie określić informacje o odległości, prędkości, kierunku i położeniu.
Optymalna wydajność nawet w wymagających zastosowaniachTechnologia radarowa jest odporna na trudne warunki pogodowe i temperaturowe oraz obce światło. Dzięki temu pomiar pozostaje dokładny przez cały czas.
Pokonywanie dużych odległościPonieważ fale radarowe rozchodzą się swobodnie w powietrzu, obiekty lub media mogą być wykrywane na dużych odległościach. W zależności od rodzaju zastosowania i czujnika, zasięg wykrywania może wynosić do 50 metrów.
Penetracja różnych materiałówFale elektromagnetyczne emitowane przez czujnik radarowy mogą przenikać przez wiele różnych materiałów. W szczególności tworzywo sztuczne pozwala na zakrycie lub obudowanie czujnika bez wpływu na wyniki pomiarów.
Technologia bezdotykowaRadar umożliwia wykrywanie obiektów i mediów nawet z dużych odległości bez bezpośredniego kontaktu. Nawet właściwości takie jak gęstość, lepkość, temperatura i pH medium nie mają wpływu na pomiar.
Szybkość i precyzjaTechnologia ta pozwala na szybkie, niezawodne i bardzo dokładne pomiary.
Przekrój radarowy
Przekrój radarowy (RCS) jest miarą tego, jak dobrze obiekt jest wykrywalny przez radar, tj. jak duża część emitowanej energii jest odbijana od obiektu. Im wyższa wartość RCS, tym większy współczynnik odbicia, a tym samym większa widoczność obiektu.
Wartość RCS zależy od takich czynników, jak materiał, nośnik, rozmiar i kąt padania, ale nie od odległości celu odbicia, o ile odległość nie ma wpływu na odbicie. Im wyższa stała dielektryczna i im większy rozmiar i obwód obiektu, tym lepsza widoczność.
Częstotliwość radaru i rozmiar anteny
Częstotliwość radaru i rozmiar anteny czujnika to dwa kluczowe czynniki, które określają kąt apertury, a tym samym zasięg i precyzję czujnika radarowego.
Mały kąt przysłony umożliwia silne skupienie sygnału, co ma pozytywny wpływ na zasięg i precyzję czujnika. Ponadto umożliwia to na przykład tłumienie zakłócających struktur w zbiornikach.
Warto wiedzieć:
- Im mniejszy rozmiar anteny, tym większy kąt apertury przy tej samej częstotliwości.
- Im wyższa częstotliwość, tym mniejszy kąt apertury dla tego samego rozmiaru anteny.
- Wysokie częstotliwości umożliwiają kompaktowe konstrukcje ze względu na krótką długość fali.
Rozdzielczość radaru
Rozdzielczość radaru, znana również jako separowalność, opisuje zdolność radaru do wyraźnego oddzielania celów znajdujących się blisko siebie i wyświetlania ich jako oddzielnych celów. W sytuacjach, w których cele różnią się tylko nieznacznie mierzonymi wartościami, istnieje ryzyko, że połączą się one w jeden cel i nie zostaną wykryte indywidualnie. Zasadniczo istnieją dwa rodzaje rozdzielczości radaru:
Rozdzielczość odległościowa
Szerokość pasma sygnału transmisji określa rozdzielczość odległościową, która umożliwia czujnikowi radarowemu rozróżnianie obiektów na podstawie różnicy odległości.
Obiekty, które znajdują się pod podobnymi kątami bocznymi i wysokościowymi względem radaru, mogą być niezawodnie rozdzielone przez radar na podstawie ich odległości od siebie. Sama rozdzielczość odległościowa nie jest jednak wystarczająca do precyzyjnej lokalizacji.
Rozdzielczość kątowa
Rozdzielczość kątowa opisuje zdolność radaru do rozróżniania obiektów na podstawie informacji, pod jakim kątem znajdują się te cele względem radaru. Rozdzielczość kątową można podzielić na rozdzielczość azymutalną (kąty boczne) i rozdzielczość elewacyjną (kąty elewacji).
Kąt apertury (pole widzenia) anteny radaru jest ważnym czynnikiem wpływającym na rozdzielczość kątową. Na wydajność określania kąta ma znaczący wpływ liczba i konstrukcja anten.
Określanie położenia
- Monitorowanie przenośników
- Pozycjonowanie pojazdów
- Kontrola odległości i pomiar wysokości
- Monitorowanie otoczenia i unikanie kolizji
- Inteligentna kontrola dostępu
Higieniczny pomiar poziomu
- w zbiornikach magazynowych o wysokości do 10 m
- w zbiornikach mieszających z mieszadłami
- w zbiornikach CIP z kulami natryskowymi
Przemysłowy pomiar poziomu
- w zbiornikach magazynowych o wysokości do 10 m
- w zbiornikach plastikowych, np. IBC
- zastosowanie na zewnątrz pomieszczeń
- pomiar natężenia przepływu w zwężkach Venturiego