Technologie et domaines d’application des capteurs radar
Apprenez-en plus ici sur la technologie, le fonctionnement ainsi que les domaines d’utilisation des capteurs radar.
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Radar signifie Radio Detection and Ranging et est une technologie importante et novatrice dans le domaine de l’automatisation, qui est utilisée pour de nombreuses applications aussi bien dans les environnements aseptiques qu’industriels.
Les capteurs radar émettent des ondes électromagnétiques dans des plages de fréquence qui s’étendent d’environ 30 MHz à quelque 300 GHz. Moyennant un procédé d’émission et de réception actif, les capteurs radar utilisent les échos réfléchis par des objets ou par des fluides pour calculer leur distance par rapport au capteur.
Les capteurs radar d’ifm utilisent le procédé Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW). Ils émettent des ondes électromagnétiques à haute fréquence avec une fréquence qui change périodiquement. Ces ondes sont réfléchies par des objets, captées par l’antenne réceptrice du capteur et évaluées. À l’aide du décalage temporel entre le signal envoyé et le signal réfléchi, des informations sur la distance, la vitesse, le sens de déplacement et la position peuvent être déterminées avec précision.
La meilleure performance possible même en conditions sévères d’environementLa technologie radar résiste aux conditions sévères d’environement telles qu’intempéries, lumière parasite ou température, si bien que la mesure reste précise à tout moment.
Franchir de grandes distancesComme les ondes radar se propagent librement dans l’air, les objets ou fluides peuvent être détectés sur une grande portée. Selon l’application et le type de capteur, la portée de détection peut aller jusqu’à 50 mètres.
Traverser différents matériauxLes ondes électromagnétiques émises par un capteur radar peuvent traverser les matériaux les plus divers. En particulier le plastique de revêtement du capteur sans influencer les résultats de mesure.
Technologie sans contactAvec le radar, les objets et fluides peuvent être détectés sans contact direct même à grande distance. Même des propriétés telles que la densité, la viscosité, la température et le pH n’ont pas d’influence sur la mesure.
Précision et rapidité de réactionCette technologie permet une mesure fiable et extrêmement précise, avec une réaction rapide.
La surface équivalente radar
La surface équivalente radar (SER ou RCS, pour Radar Cross Section) est une mesure de la capacité d’un objet à être détecté par un radar. Elle exprime la part de l’énergie émise qui est renvoyée par l’objet. Plus la valeur RCS est élevée, meilleure est la réflectivité et donc la visibilité de l’objet.
La valeur RCS dépend de facteurs tels que le matériau, la taille et l’angle d’incidence, mais pas de la distance de la cible de réflexion, lauréflexion n’est donc pas affectée par la distance. Une constante diélectrique élevée ainsi que des dimensions plus importantes de l’objet augmentent la visibilité.
La fréquence radar et la taille de l’antenne
La fréquence radar ainsi que la taille de l’antenne du capteur sont les deux facteurs principaux qui sont déterminants pour l’angle d’ouverture et donc pour la portée et la précision d’un capteur radar.
Un petit angle d’ouverture permet une forte focalisation du signal, ce qui a des effets positifs sur la portée et la précision du capteur. Cela permet en outre de supprimer par exemple des éléments perturbants dans les cuves.
Les règles suivantes s’appliquent:
- Plus l’antenne est petite, plus l’angle d’ouverture est grand à fréquence égale.
- Plus la fréquence est élevée, plus l’angle d’ouverture est petit à taille d’antenne égale.
- Des fréquences élevées permettent des formats compacts du fait de la petite longueur d’onde.
Résolution radar
La résolution radar, également connue sous le terme de pouvoir de séparation, décrit la capacité d’un radar à distinguer nettement des cibles proches l’une de l’autre et à les émettre comme cibles séparées. Dans les situations où des cibles ne se distinguent que peu en termes de valeurs de mesure, le risque est qu’elles se confondent et ne soient pas détectées individuellement.La résolution radar peut être essentiellement subdivisée en deux catégories:
Résolution en distance
La résolution en distance est déterminée par la bande passante du signal de transmission et permet au capteur radar de différencier des objets en fonction de leurs différences d’éloignement.
Lorsque des objets se positionnent de manière similaire par rapport au radar en termes d’angle latéral et d’angle d’élévation, le radar peut malgré tout les distinguer de manière fiable du fait de leur distance les uns par rapport aux autres. Toutefois, la résolution en distance ne suffit pas pour effectuer une localisation précise.
Résolution angulaire
La résolution angulaire décrit la capacité du radar à distinguer des objets sur la base de leur position angulaire par rapport au radar. Une subdivision peut être établie entre l’angle latéral (résolution azimuth) et l’angle d’élévation (résolution d’élévation).
La configuration de l’angle d’ouverture de l’antenne radar joue un rôle important pour la résolution angulaire. La qualité de la détermination angulaire est principalement influencée par le nombre et la conception des antennes.
Détermination de position
- Contrôle de convoyeur
- Détermination de la position de véhicules
- Contrôle de distance et mesure de hauteur
- Surveillance de l’environnement et prévention des collisions
- Contrôle d’accès intelligent
Mesure de niveau aseptique
- en cuves de stockage (jusqu’à 10 m)
- en cuves de mélange avec agitateurs
- en cuves de NEP avec boules de lavage
Mesure de niveau industrielle
- en cuves de stockage (jusqu’à 10 m)
- en récipients en plastique (par ex. IBC)
- à l’air libre
- Mesure de débit Venturi