Technologie en toepassingsgebieden van radarsensoren
Lees hier meer over de technologie, de werking en toepassingsgebieden van radarsensoren.
Inhoud
Radar staat voor Radio Detection and Ranging en is een belangrijke en innovatieve technologie in de automatiseringstechnologie die wordt gebruikt voor talloze toepassingen in zowel hygiënische als industriële omgevingen.
Radarsensoren zenden elektromagnetische golven uit, met frequenties tussen ca. 30 MHz en ongeveer 300 GHz. Als actieve zend- en ontvangstmethode gebruiken radarsensoren de echo's die door objecten of media worden weerkaatst om zo de afstand tot de sensor te berekenen.
De radarsensoren van ifm maken gebruik van de FMCW-methode (frequentie gemoduleerde continue golfradar). Ze zenden hoogfrequente elektromagnetische golven uit met een periodiek veranderende frequentie. Deze golven worden door objecten gereflecteerd, door de ontvangstantenne van de sensor opgevangen en geanalyseerd. Op basis van het tijdsverschil tussen het uitgezonden en gereflecteerde signaal kan informatie over afstand, snelheid, richting en positie nauwkeurig worden bepaald.
Optimale prestaties, zelfs in veeleisende omgevingsomstandighedenDe radartechnologie is bestand tegen ruwe omgevingsomstandigheden zoals weersinvloeden, vreemd licht en temperatuur, zodat de meting altijd nauwkeurig blijft.
Lange afstanden overbruggenAangezien radargolven zich vrij in de lucht voortplanten, kunnen objecten of media over een groot bereik worden gedetecteerd. Afhankelijk van het type applicatie en de sensor kan het detectiebereik tot 50 meter bedragen.
Doordringbaarheid van verschillende materialenDe elektromagnetische golven die door een radarsensor worden uitgezonden, kunnen door een grote verscheidenheid aan materialen doordringen. Met name kunststof is geschikt om de sensor af te dekken of te bekleden zonder dat dit van invloed is op de meetresultaten.
Contactloze technologieMet radar kunnen objecten en media zelfs op grote afstanden worden gedetecteerd zonder direct contact. Ook eigenschappen als dichtheid, viscositeit, temperatuur en pH-waarde van het medium zijn niet van invloed op de meting.
Responsief en nauwkeurigDe technologie maakt een responsieve, betrouwbare en zeer nauwkeurige meting mogelijk.
De radardoorsnede
De radardoorsnede (Radar Cross Section, kortweg RCS) is een maat voor hoe goed een object door de radar is te herekennen. Die geeft weer hoeveel van de uitgezonden energie door het object wordt gereflecteerd. Hoe groter de RCS-waarde, des te beter het reflecterende vermogen en zodoende de zichtbaarheid van het object.
De RCS-waarde is afhankelijk van factoren als materiaal, medium, grootte en invalshoek, maar niet van de afstand tot het reflecterendedoel zolang de reflectie niet wordt beïnvloed door de afstand. Een hoge diëlektrische constante en toenemende grootte en omtrek van het object verhogen de zichtbaarheid.
De radarfrequentie en de antennegrootte
De radarfrequentie en de antennegrootte van de sensor zijn twee essentiële factoren die bepalend zijn voor de openingshoek en daarmee voor het bereik en de precisie van een radarsensor.
Een kleine openingshoek zorgt voor een sterke signaalscherpte, wat een positief effect heeft op het bereik en de precisie van de sensor. Dit maakt het bijvoorbeeld ook mogelijk om verstorende elementen in tanks te verbergen.
Hier geldt:
- Hoe kleiner de antennegrootte, des te groter de openingshoek bij gelijke frequentie.
- Hoe hoger de frequentie, des te kleiner de openingshoek bij gelijke antennegrootte.
- Hoge frequenties dragen bij aan een compacte bouwvormen dankzij de kleine golflengte.
Resolutie van de radar
De resolutie van de radar, ook bekend als onderscheidend vermogen, beschrijft het vermogen van een radar om targets die dicht bij elkaar liggen duidelijk van elkaar te scheiden en ze als afzonderlijke doelen uit te geven. In situaties waarin targets slechts licht verschillen in hun gemeten waarden, bestaat het risico dat ze worden samengevoegd en niet afzonderlijk worden opgenomen.De resolutie van de radar kan in principe in twee categorieën worden verdeeld:
Afstandsresolutie
De afstandsresolutie wordt bepaald door de bandbreedte van het transmissiesignaal en stelt de radarsensor in staat om onderscheid te maken tussen objecten op basis van hun afstandsverschillen.
Als objecten qua zij- en elevatiehoeken gelijk gepositioneerd zijn voor de radar, kan de radar ze nog steeds betrouwbaar van elkaar onderscheiden op basis van hun afstand. De afstandsresolutie alleen is echter niet voldoende voor nauwkeurige lokalisatie.
Hoekresolutie
De hoekresolutie beschrijft het vermogen van de radar om objecten te onderscheiden op basis van hun hoekpositie ten opzichte van de radar. Dit kan worden onderverdeeld in zijhoeken (azimut-resolutie) en elevatiehoeken (elevatie-resolutie).
Het ontwerp van de openingshoek van de radarantenne speelt een belangrijke rol in de hoekresolutie. De kwaliteit van de hoekbepaling wordt aanzienlijk beïnvloed door het aantal en het ontwerp van de antennes.
Positiebepaling
- Controle van de transportband
- Positiebepaling van voertuigen
- Afstandscontrole en hoogtemeting
- Omgevingsbewaking en botsingsvermijding
- Intelligente toegangscontrole
Hygiënische niveaumeting
- in opslagtanks (tot 10 m)
- in mengtanks met roerwerken
- in CIP-tanks met sproeibollen
Industriële niveaumeting
- in opslagtanks (tot 10 m)
- in kunststof containers (bijv. IBC)
- in de openlucht
- Venturi-debietmeting