Отображение 1–21 из 37

 

Радарные датчики

Радарные датчики являются ключевой технологией, которая быстро развивается. Многие области извлекают выгоду из инновационных сенсорных решений. Но что такое радар и как работает эта технология?

Что такое радар

RADAR расшифровывается как «Radio Detection And Ranging» и представляет собой активный метод передачи и приема в микроволновом диапазоне ГГц. Радар используется для бесконтактного обнаружения, отслеживания и позиционирования одного или нескольких объектов с помощью электромагнитных волн.

Как работает обнаружение радаров

Антенна радара излучает сигнал в виде радиолокационных волн, которые движутся со скоростью света и не воспринимаются человеком. Когда волны попадают на объекты, сигнал меняется и отражается обратно к датчику — аналогично эху. Сигнал, поступающий на антенну, содержит информацию об обнаруженном объекте. Затем полученный сигнал обрабатывается для идентификации и позиционирования объекта с использованием собранных данных.

Характеристики радиолокационной технологии

Принцип измерения радиолокационного обнаружения вообще не предполагает контакта. Датчику не обязательно иметь прямой контакт с обнаруживаемым материалом или объектом. Приборы этого типа, надежно измеряют и обнаруживают даже на большом расстоянии.

Технология позволяет не создавать изображение, образовывать своего рода облако точек, которое дает приблизительное представление о контурах объектов и инфраструктуре окружения. В отличие от камеры, идентифицировать людей невозможно.

Радар обнаруживает движущиеся и неподвижные объекты. После обработки сигнала данные, полученные посредством отражения, предоставляют разнообразную информацию об обнаруженных объектах, транспортных средствах, животных или людях. Доступны такие данные, как направление движения, скорость, расстояние и угловое положение относительно датчика.

В зависимости от модуляции радар собирает обширные данные об окружающей среде. Это позволяет датчикам также записывать окружающую среду в трех измерениях, как человеческий глаз.

Радиолокационные волны свободно распространяются в пространстве или в воздухе. В зависимости от технического развития датчика и назначения, при необходимости могут быть достигнуты экстремальные диапазоны. Для коммерческих приложений диапазон покрытия обычно варьируется от одного сантиметра до нескольких сотен метров.

Электромагнитные волны радарных датчиков проникают в различные материалы. Пластмасса, в частности, очень хорошо подходит для покрытия или изготовления обтекателя — куполообразного защитного кожуха для антенны. Это позволяет незаметно интегрировать датчики в конструкцию изделия.

Преимущества радиолокационной технологии

Основываясь на свойствах радара, технология предлагает определенные преимущества для соответствующего применения, т.к. радар:.

— не зависит от погодных условий;

— переносит сильную жару и холод;

— работает даже несмотря на плохие условия освещения и работает в темноте;

— не требует обслуживания;

— предлагает широкий спектр функций, например, измерение расстояния и скорости, отслеживание, позиционирование объектов, определение ожидаемого времени прибытия, классификацию объектов, подсчет людей;

— подходит для внутреннего и наружного использования;

— можно использовать для многих приложений.

Чем радар отличается от других сенсорных технологий

Различные методы измерения имеют разные сильные и слабые стороны. В зависимости от приложения пользователи должны учитывать, какая сенсорная технология предлагает наибольшую добавленную стоимость и справляется с соответствующими задачами и задачами. В следующей таблице представлен приблизительный обзор:

Радарные датчики

Параметры радиолокационной техники

Не все радары одинаковы. Радарные датчики часто различаются по функциям и свойствам. Это связано с тем, что в зависимости от приложения для проведения желаемого измерения требуются различные конфигурации. Различия между типами радаров определяются двумя основными параметрами: используемой полосой частот и модуляцией.

Полоса частот

Радиолокационный метод измерения передает и принимает электромагнитные волны в определенном диапазоне частот. Из-за различных физических свойств диапазон радарных датчиков делится на разные градации. А определенные диапазоны частот помечены буквами, обозначающими полосу частот. Техническая связь с помощью радиолокационных волн обычно регулируется национальными властями и международными ассоциациями. Они определяют пределы мощности и утверждение полос частот.

Типичный спектр для коммерческих радиолокационных приложений находится в диапазоне от 10 до 120 ГГц. В зависимости от приложения разработчики используют разные рабочие диапазоны из-за соответствующих технических характеристик. Выбор частоты передачи и приема также влияет на достижимые рабочие характеристики и характеристики радара.

Например, радары с частотой 10 ГГц даже проникают сквозь стены, тогда как датчики с частотой 60 ГГц или 77 ГГц поддерживают более высокое разрешение благодаря более высокой разрешенной полосе пропускания. Преимущество датчиков 24 ГГц состоит в том, что они могут быть одобрены во всем мире.

Модуляция

Часто тип радара определяется указанием используемого радиолокационного метода. На сигнал радара воздействует избирательная модуляция частоты передачи. Распространенными типами радаров являются CW, FSK и FMCW.

CW означает «непрерывная волна». В этом методе датчик передает и принимает сигнал одновременно и непрерывно (фиксированная частота передачи). Этот тип также известен как немодулированный радар непрерывного действия.

FSK означает «частотная манипуляция». Это особый тип радара FMCW, который попеременно переключается между двумя частотами.

FMCW — это сокращение от «частотно-модулированная непрерывная волна». Радары непрерывного действия с частотной модуляцией используют не фиксированную частоту передачи, а скорее зависящую от времени.

Какой тип радарного датчика выбрать, зависит от обнаруживаемого объекта и требуемой информации об объекте.

Возможности радиолокационной техники

Измеряемая радиолокационная информация и анализ

Радарное обнаружение может использоваться для обнаружения присутствия или движения объектов или живых существ. В зависимости от модуляции и конфигурации антенны можно получить следующую информацию:

  • Точные данные о скорости объекта
  • Данные о расстоянии одного или нескольких объектов
  • Направление движения объекта
  • Определение угла падения и разрешения через угловое разрешение

С помощью аналогового и цифрового анализа сигналов на основе этих базовых значений также может быть получена дополнительная информация. Например, интеллектуальные алгоритмы можно использовать для создания кластеров радаров, которые затем отображают историю движения. А также можно классифицировать эти объекты. На основе анализа сигнала радар использует необработанные данные, такие как эффективная диаграмма направленности (RCS), чтобы определить, является ли данный объект человеком или транспортным средством. Если имеются опорные значения, это также позволяет определить предельные значения, объемы наполнения или время прибытия.

Точность измерения

Здесь часто возникают недоразумения в связи с радиолокационным решением. В то время как разрешение описывает способность радара различать объекты, его точность относится к наименьшей измеримой разнице в измеряемой переменной. Он описывает, как точно измеряются такие параметры, как скорость, расстояние или угловое положение. Это делается с учетом допуска плюс/минус, обозначенного как коэффициент отклонения.

Точность измерения зависит от периода времени, в котором проводится измерение. Чем дольше обнаружение объекта, тем больше показаний получает радар. Чем больше данных доступно для анализа, тем более значимым и надежным будет обнаружение.

На практике разработчикам обычно приходится идти на компромисс между временем обнаружения и точностью. Потому что, если информация должна быть доступна как можно быстрее, время измерения должно быть сокращено.

Конструкция антенны

Благодаря конструкции антенны разработчики радаров определяют зону покрытия датчика. Изменяя расположение антенны, можно ориентировать излучение радиолокационных волн. Диаграмма антенны показывает, в каком направлении антенна излучает наибольшую энергию. Используя направленные антенны, разработчики проектируют форму и диапазон таким образом, чтобы можно было достичь максимально возможного усиления антенны. Это позволяет сфокусировать энергию на желаемом угле зрения и уменьшить потери энергии и боковые лепестки.

Зона обнаружения может быть узкой и удлиненной, но при этом оставаться широкой. Дизайн зависит от последующего применения.

Радиолокационные волны и материалы

Радиолокационные волны свободно распространяются в пространстве в воздухе. Когда они попадают в объект, на сигнал влияет состав объекта. И разные материалы по-разному влияют на радиолокационные волны. Они либо полностью, либо частично поглощаются, либо отражаются. Радарные лучи также проникают в различные вещества.

Диапазон

Ассортимент радиолокационной продукции может широко варьироваться. В промышленном, коммерческом и автомобильном секторах они могут проводить измерения на расстоянии от нескольких сантиметров до нескольких сотен или тысяч метров. Расстояние, которое может измерять радар, зависит от различных факторов.

Как правило, чем дальше находится объект, тем труднее его обнаружить. Объекты с низким радиолокационным сечением также труднее обнаружить на расстоянии. В конце концов, сигнал должен пройти длинный путь туда и обратно. Это вызывает потери сигнала, например, из-за влияния окружающей среды или мешающих факторов. Чем выше мощность передачи и приема, тем лучше сигнал после прохождения длинного пути отражения.

Радиус действия радара всегда ограничивается выбранной полосой частот, которая определяет доступную длину волны и ее частоту, а мощность передачи также ограничивается нормативными документами. В то же время мощность приема определяется коэффициентом усиления антенны и ее конструкцией. За счет конструкции направленности антенны (например, сильной фокусировки) и интеграции нескольких антенн разработчики добиваются высокой чувствительности. Однако это приводит к большему шуму, который необходимо подавить путем дальнейших технических работ.

При разработке радара необходимо достичь оптимального соотношения между дальностью действия, зоной покрытия и разрешением для соответствующего применения, а также должны быть выполнены технические работы, чтобы свести к минимуму нежелательные побочные эффекты.

Классификация объектов

Одной из дополнительных возможностей радиолокационных продуктов является классификация объектов, которая требует наличия обширной информации об объекте. Это может быть достигнуто за счет высокого разрешения, поскольку тогда можно обнаружить больше точек измерения объекта. Затем выполняется классификация с использованием интеллектуальных алгоритмов обработки сигналов. Например, в приложениях, связанных с дорожным движением, можно идентифицировать объект как определенный класс транспортных средств на основе длины транспортного средства (насколько далеко объект простирается в пространстве).

Однако такие измерения, как RCS, скорость или информация о характере движения, также помогают присвоить объектам определенный тип. Например, человек имеет другое значение RCS, чем транспортное средство. Используя доступные данные и соответствующее программирование, можно сделать утверждения о классификации объекта, например, с точки зрения категорий: человек, транспортное средство, животное или другое.

Выбор продукта

Мы предлагаем широкий ассортимент радарных датчиков производителей VEGA и TURCK  — от простых до высокотехнологичных радаров. Продуктовые решения отличаются техническим исполнением, функциями и оснащением.

Какой уровень продукта подходит для вашего приложения, в значительной степени зависит от ваших индивидуальных технических требований, ваших собственных возможностей разработки, последующего использования и сложности измерительной задачи. Наш поиск продуктов позволяет вам сделать предварительный выбор на основе различных параметров. Мы будем рады подробно проконсультировать вас о различных вариантах.