Tecnologia e campi di applicazione dei sensori radar
Qui scoprirai di più sulla tecnologia, le funzionalità e i campi di applicazione dei sensori radar.
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Il radar, acronimo di Radio Detection and Ranging, è una tecnologia importante e innovativa nell'ambito dell'automazione, utilizzata per numerose applicazioni sia in ambito igienico che industriale.
I sensori radar emettono onde elettromagnetiche con frequenze che vanno da circa 30 MHz a circa 300 GHz. Come metodo di trasmissione e ricezione attivo, i sensori radar utilizzano gli echi riflessi da oggetti o fluidi per calcolare la loro distanza dal sensore.
I sensori radar di ifm utilizzano il metodo FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave), ossia l’onda modulata in frequenza. Emettono onde elettromagnetiche con una frequenza elevata che varia periodicamente. Queste onde vengono riflesse dagli oggetti, rilevate dall'antenna ricevente del sensore e analizzate. In base allo sfasamento temporale tra il segnale trasmesso e quello riflesso, è possibile determinare con precisione le informazioni su distanza, velocità, direzione e posizione.
Ottima performance anche in condizioni ambientali difficiliLa tecnologia radar è resistente in ambienti con condizioni difficili come in presenza di agenti atmosferici, luce esterna e temperatura; pertanto la misurazione rimane sempre precisa.
Copertura di grandi distanzePoiché le onde radar si propagano liberamente nell'aria, è possibile rilevare oggetti o fluidi a grande distanza. A seconda del tipo di applicazione e del sensore, il campo di rilevamento può raggiungere i 50 metri.
Passaggio attraverso materiali diversiLe onde elettromagnetiche emesse da un sensore radar possono attraversare un'ampia varietà di materiali. La plastica, in particolare, consente di coprire o incapsulare il sensore senza compromettere i risultati della misurazione.
Tecnologia senza contattoCon il radar è possibile rilevare oggetti e fluidi anche a grande distanza, senza contatto diretto. Proprietà come densità, viscosità, temperatura e valore pH del fluido non influiscono sulla misurazione.
Rapidità e precisioneLa tecnologia consente di effettuare misurazioni rapide, affidabili ed estremamente precise.
Sezione radar equivalente
La sezione radar equivalente (radar cross-section, RCS) è una misura in grado di indicare quanto un oggetto sia rilevabile da un radar. Esprime la quantità di energia emessa che viene riflessa dall'oggetto. Più grande è il valore RCS, maggiore è la riflettanza e quindi la visibilità dell’oggetto.
Il valore RCS dipende da fattori quali materiale, fluido, dimensioni e angolo di incidenza, ma non dalla distanza dell’oggetto riflettente, purché la riflettanza non sia influenzata dalla distanza. Maggiore è la costante dielettrica e maggiori sono le dimensioni e la circonferenza dell'oggetto, migliore sarà la sua visibilità.
Frequenza radar e dimensioni dell'antenna
La frequenza radar e le dimensioni dell'antenna del sensore sono due fattori chiave che determinano l'angolo di apertura e quindi la portata e la precisione di un sensore radar.
Un angolo di apertura ridotto consente una forte focalizzazione del segnale, con effetto positivo sulla portata e sulla precisione del sensore. Inoltre, ciò consente di sopprimere, ad esempio, i componenti di disturbo nei serbatoi.
Bene a sapersi:
- Minori sono le dimensioni dell'antenna, maggiore è l'angolo di apertura con frequenza invariata.
- Più alta è la frequenza, più piccolo è l'angolo di apertura con la stessa dimensione dell'antenna.
- Le alte frequenze consentono design compatti grazie alla lunghezza d'onda ridotta.
Risoluzione radar
La risoluzione radar, nota anche come risoluzione angolare, descrive la capacità di un radar di distinguere chiaramente target adiacenti e di visualizzarli come target separati. Nelle situazioni in cui i target differiscono solo leggermente nei loro valori di misura, c'è il rischio che si fondano e non vengano riconosciuti singolarmente. La risoluzione radar può essere fondamentalmente suddivisa in due categorie:
Risoluzione lineare
La risoluzione lineare è determinata dalla larghezza di banda del segnale di trasmissione e consente al sensore radar di distinguere gli oggetti in base alla loro distanza lineare.
Se gli oggetti sono posizionati in modo simile in termini di angolo laterale e di elevazione rispetto al radar, questo li potrà distinguere in modo affidabile in base alla loro distanza. Tuttavia, la risoluzione lineare da sola non è sufficiente per una localizzazione precisa.
Risoluzione angolare
La risoluzione angolare indica la capacità del radar di distinguere gli oggetti in base alla loro posizione angolare rispetto al radar. Si può distinguere tra angolo laterale (risoluzione in azimut) e angolo di elevazione (risoluzione in elevazione).
L'angolo di apertura dell'antenna radar svolge un ruolo importante per la risoluzione angolare. La qualità della definizione angolare è influenzata in modo significativo dal numero e dal design delle antenne.
Determinazione della posizione
- Controllo del nastro trasportatore
- Posizionamento di veicoli
- Controllo della distanza e misurazione dell'altezza
- Monitoraggio dell'ambiente e prevenzione anticollisione
- Controllo intelligente degli accessi
Misurazione del livello in applicazioni igieniche
- In serbatoi di stoccaggio (fino a 10 m)
- In serbatoi di miscelazione con agitatori
- In serbatoi CIP con spray ball
Misurazione del livello in applicazioni industriali
- In serbatoi di stoccaggio (fino a 10 m)
- In serbatoi di plastica (ad es. IBC)
- All'aperto
- Misurazione della portata Venturi