Miniatur-Radarsystem

  • 01. April 2016

Kompaktes, integriertes Radarsystem ermöglicht hochpräzise, berührungslose Abstandsmessungen.

Hochpräzise Entfernungsmessungen für die zerstörungsfreie Fabrikations- und Qualitäts­kontrolle auch unter Null-Sicht-Bedingungen – das ermöglichen die neuen Radar­sensoren des Fraunhofer-Instituts für Hoch­frequenz­physik und Radar­technik FHR. Mit einer anwendungs­bezogenen Mess­genauigkeit von bis zu unter 100 Mikrometern liefern sie auch bei der Entwicklung von Rauch, Nebel oder Staub und bei hohen Temperaturen exakte Ergebnisse, und das bei Band­geschwindig­keiten von 20 Metern pro Sekunde und mehr. Neben den bereits bewährten Sensoren zur Kontrolle von Fertigungs­prozessen und Produkten präsentieren die FHR-Ingenieure auf der Control (26. bis 29. April) diese neue Generation kompakter Radar­sensoren (Halle 1, Stand 1502).

Abb.: Auch unter Null-Sicht-Bedingungen kann das Radar vom Fraunhofer FHR hochgenau Entfernungen messen. (Bild: Fh.-FHR)

Abb.: Auch unter Null-Sicht-Bedingungen kann das Radar vom Fraunhofer FHR hochgenau Entfernungen messen. (Bild: Fh.-FHR)

Radarwellen sind unempfindlich gegenüber widrigen Umwelt­bedingungen wie Trübungen der Luft oder hohen Temperaturen. Zudem sind sie nicht ionisierend und lassen sich ohne zusätzliche Strahlen­schutz­maßnahmen überall einsetzen. Damit stellen Radar­sensoren für die Mess­technik nicht nur eine ideale Ergänzung, sondern überall dort, wo optische und andere Sensoren wie Röntgen an ihre Grenzen stoßen, oft die einzige Mess­möglichkeit dar. Bisherige Radar­systeme waren jedoch noch aus diskreten Einzel­teilen aufgebaut, vergleichs­weise sperrig und ihre Produktion entsprechend teuer. Die neu entwickelten Radar­sensoren des Fraunhofer FHR passen auf einen einzelnen Chip und sind in günstiger Silizium-Germanium-Technologie gefertigt. Das öffnet die Pforte zu komplexen mehr­kanaligen Systemen und ebnet den Weg zu einer völlig neuen Generation von Mess­systemen.

Ein besonderes Merkmal des FHR-Sensors ist seine kompakte Größe: Abhängig von seinem Einsatz­bereich, der Mess­geschwindigkeit und der Mess­frequenz liegen die typischen Bau­größen zwischen 5 × 5 × 10 Zentimeter bis zirka Schuhkarton-Größe. Um diesen Grad der Miniaturisierung zu erreichen, setzen die Forscher auf innovative Silizium-Germanium-Technologie. Durch den Einsatz von Halbleitern findet der komplette Hoch­frequenz­teil des ganzen Radars hoch­integriert auf einer Fläche von nur 2 × 2 Millimetern Platz. Die Strom­zufuhr und der Daten­abgriff erfolgen über eine USB-Schnittstelle, alternativ auch über eine Ethernet-Schnittstelle.

Die Installation der Sensoren mit USB-Schnitt­stelle erfolgt denkbar einfach nach dem Plug & Play-Prinzip. Und da auch die Auswertung und Auf­bereitung der Daten mit einer Software erfolgt, die sie intuitiv verständlich macht, sind weder für Installation noch für die Bedienung spezielle Radar-Fachkenntnisse nötig.

Derzeit werden FHR-Radare erfolgreich in Stahlwerken bei Warm­walz­prozessen genutzt, um die Breite der Brammen zu kontrollieren und den Fertigungs­prozess zu steuern. Die aktuellen Geräteversionen mit 30 GHz, 60 GHz, 80 GHz, 94 GHz oder 240 GHz lassen sich überall da in der Fertigung oder Produkt­kontrolle einsetzen, wo Prozesse mit zerstörungs­freier Prüfung verbessert und aufwändige Schutz­maßnahmen wie bei der Röntgen­prüfung umgangen werden sollen. Das Fraunhofer FHR passt das System an die Aufgaben­stellung und Vor-Ort-Bedingungen im Betrieb an und erschließt seinen Kunden damit vielfältige Einsatz­felder wie die Struktur­analyse von Materialien, Dichte­messungen sowie Messung von Dichte­verschiebungen, Vibrations­analysen, 3D-Vermessungen von Gebäuden und Objekten, Analysen von in oder hinter Wänden verborgenen Strukturen, Feuchtigkeits­messungen oder das Personen­tracking.

Auf der Control-Messe können interessierte Besucher den Radar-Sensor selbst testen. Am Gemeinschafts­stand der Fraunhofer-Allianz Vision zeigt das Fraunhofer FHR die 80-GHz- und 240-GHz-Versionen für die hochpräzise berührungs­lose Messung von Entfernungen (Halle 1, Stand 1502).

Fh.-FHR / DE

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  • 30. November 2017

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