Τεχνολογία αισθητήρων ραντάρ και τομείς εφαρμογής
Μάθετε περισσότερα για την τεχνολογία, την αρχή λειτουργίας και τους τομείς εφαρμογής των αισθητήρων ραντάρ εδώ.
Περιεχόμενα
Η λέξη «ραντάρ» είναι το ακρώνυμο των λέξεων Radio Detection and Ranging (ραδιοεντοπισμός και εμβέλεια) και περιγράφει μία σημαντική και καινοτόμο τεχνολογία στον τομέα του αυτοματισμού που χρησιμοποιείται για πολυάριθμες εφαρμογές τόσο σε υγιεινό, όσο και σε βιομηχανικό περιβάλλον.
Οι αισθητήρες ραντάρ εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα, των οποίων το εύρος συχνοτήτων εκτείνεται από περίπου 30 MHz έως περίπου 300 GHz, με την ηχώ να ανακλάται από αντικείμενα ή μέσα που χρησιμεύουν ως ενεργή μέθοδος μετάδοσης και λήψης για τον υπολογισμό της απόστασής τους από τον αισθητήρα.
Οι αισθητήρες ραντάρ της ifm χρησιμοποιούν τη μέθοδο συνεχούς κύματος με διαμόρφωση συχνότητας (FMCW). Εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα υψηλών συχνοτήτων με περιοδικά μεταβαλλόμενη συχνότητα. Αυτά τα κύματα ανακλώνται από αντικείμενα, ανιχνεύονται από την κεραία λήψης του αισθητήρα και αξιολογούνται. Με βάση τη χρονική μετατόπιση μεταξύ του εκπεμπόμενου και του ανακλώμενου σήματος, μπορούν να προσδιοριστούν επακριβώς οι πληροφορίες για την απόσταση, την ταχύτητα, την κατεύθυνση και τη θέση.
Βέλτιστη απόδοση ακόμα και σε απαιτητικές εφαρμογέςΗ τεχνολογία ραντάρ είναι ανθεκτική σε σκληρές συνθήκες λειτουργίας λόγω αντίξοων καιρικών θερμοκρασιακών συνθηκών και του εξωτερικού φωτός. Έτσι, η μέτρηση παραμένει πάντα ακριβής.
Κάλυψη μεγάλων αποστάσεωνΚαθώς τα κύματα ραντάρ μεταδίδονται ελεύθερα στον αέρα, τα αντικείμενα ή τα μέσα μπορούν να εντοπιστούν σε μεγάλες αποστάσεις. Ανάλογα με τον τύπο της εφαρμογής και του αισθητήρα, η εμβέλεια ανίχνευσης μπορεί να είναι έως και 50 μέτρα.
Διαπέραση διαφόρων υλικώνΤα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκπέμπονται από έναν αισθητήρα ραντάρ μπορούν να διαπεράσουν μία μεγάλη ποικιλία υλικών. Ειδικά το πλαστικό επιτρέπει στον αισθητήρα να καλύπτεται ή να περικλείεται, χωρίς να επηρεάζει τα αποτελέσματα της μέτρησης.
Τεχνολογία χωρίς επαφήΤο ραντάρ επιτρέπει την ανίχνευση αντικειμένων και μέσων ακόμα και σε μεγάλες αποστάσεις χωρίς άμεση επαφή. Ιδιότητες όπως η πυκνότητα, το ιξώδες, η θερμοκρασία και το pH του μέσου δεν επηρεάζουν τη μέτρηση.
Ταχύτητα και ακρίβειαΗ τεχνολογία επιτρέπει γρήγορες, αξιόπιστες και εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις.
Η διατομή ραντάρ
Η διατομή ραντάρ (RCS) είναι ένα μέτρο του πόσο καλά ένα αντικείμενο είναι ανιχνεύσιμο από το ραντάρ, δηλαδή πόση από την εκπεμπόμενη ενέργεια αντανακλάται από το αντικείμενο. Όσο υψηλότερη είναι η τιμή RCS, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανακλαστικότητα και επομένως η ορατότητα του αντικειμένου.
Η τιμή RCS εξαρτάται από παράγοντες όπως το υλικό, το μέσο, το μέγεθος και τη γωνία πρόσπτωσης, αλλά όχι από την απόσταση του στόχου ανάκλασης εφόσον η ανάκλαση δεν επηρεάζεται από την απόσταση. Όσο μεγαλύτερη είναι η διηλεκτρική σταθερά, το μέγεθος και η περιφέρεια του αντικειμένου, τόσο καλύτερη είναι η ορατότητα.
Συχνότητα ραντάρ και μέγεθος κεραίας
Η συχνότητα του ραντάρ και το μέγεθος της κεραίας του αισθητήρα είναι δύο βασικοί παράγοντες που καθορίζουν τη γωνία διαφράγματος και συνεπώς την εμβέλεια ανίχνευσης και την ακρίβεια ενός αισθητήρα ραντάρ.
Μία μικρή γωνία διαφράγματος επιτρέπει την ισχυρή εστίαση του σήματος, το οποίο έχει θετική επίδραση στην εμβέλεια ανίχνευσης και την ακρίβεια του αισθητήρα. Επιπλέον, αυτό επιτρέπει, για παράδειγμα, την καταστολή παρεμβολικών δομών σε δεξαμενές.
Χρήσιμες πληροφορίες:
- Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος της κεραίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία διαφράγματος στην ίδια συχνότητα.
- Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα, τόσο μικρότερη είναι η γωνία διαφράγματος για το ίδιο μέγεθος κεραίας.
- Οι υψηλές συχνότητες επιτρέπουν συμπαγή σχεδιασμό χάρη στο μικρό μήκος κύματος.
Ανάλυση ραντάρ
Η ανάλυση ραντάρ, γνωστή και ως διαχωρισιμότητα, περιγράφει την ικανότητα ενός ραντάρ να διαχωρίζει με σαφήνεια στόχους που βρίσκονται κοντά ο ένας στον άλλο και να τους εμφανίζει ως ξεχωριστούς στόχους. Σε περιπτώσεις όπου οι στόχοι διαφέρουν ελάχιστα στις μετρούμενες τιμές τους, υπάρχει ο κίνδυνος να συγχωνευθούν σε έναν στόχο και να μην εντοπιστούν μεμονωμένα. Βασικά, υπάρχουν δύο τύποι ανάλυσης ραντάρ:
Ανάλυση απόστασης
Το εύρος ζώνης του σήματος μετάδοσης καθορίζει την ανάλυση απόστασης, η οποία επιτρέπει στον αισθητήρα ραντάρ να διαφοροποιεί τα αντικείμενα με βάση τη διαφορά τους στην απόσταση.
Τα αντικείμενα που είναι τοποθετημένα σε παρόμοιες πλευρικές και υψομετρικές γωνίες με το ραντάρ μπορούν να διαχωρίζονται αξιόπιστα από το ραντάρ με βάση την απόσταση μεταξύ τους. Ωστόσο, η ανάλυση της απόστασης από μόνη της δεν αρκεί για επακριβή εντοπισμό.
Γωνιακή ανάλυση
Η γωνιακή ανάλυση περιγράφει την ικανότητα του ραντάρ να διαφοροποιεί τα αντικείμενα με βάση τις πληροφορίες για τη γωνία στην οποία βρίσκονται αυτοί οι στόχοι προς το ραντάρ. Η γωνιακή ανάλυση μπορεί να χωριστεί σε ανάλυση αζιμουθίου (πλευρικές γωνίες) και σε υψομετρική ανάλυση (υψομετρικές γωνίες).
Η γωνία διαφράγματος (πεδίο θέασης) της κεραίας του ραντάρ είναι ένας σημαντικός παράγοντας όσον αφορά τη γωνιακή ανάλυση. Η απόδοση στον προσδιορισμό των γωνιών επηρεάζεται σημαντικά από τον αριθμό και τον σχεδιασμό των κεραιών.
Προσδιορισμός θέσης
- Έλεγχος μεταφορικής ταινίας
- Τοποθέτηση οχήματος
- Έλεγχος απόστασης και μέτρηση ύψους
- Επιτήρηση περιβάλλοντος και αποφυγή σύγκρουσης
- Έξυπνος έλεγχος πρόσβασης
Μέτρηση υγιεινής στάθμης
- σε δεξαμενές αποθήκευσης ύψους έως και 10 m
- σε δεξαμενές ανάμειξης με αναδευτήρες
- σε δεξαμενές CIP με μπάλες ψεκασμού
Βιομηχανική μέτρηση στάθμης
- σε δεξαμενές αποθήκευσης ύψους έως και 10 m
- σε πλαστικές δεξαμενές, π.χ. IBC
- εξωτερική χρήση
- μέτρηση ροής σε αγωγούς Venturi