Funktionsprinzip von Radarsensoren

Industrielle Radarsensoren von Pepperl+Fuchs können nahezu wartungsfrei in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden und überzeugen dabei durch ihre große Resistenz gegenüber Störeinflüssen wie Regen, Nebel, Wind, Staub oder Temperaturschwankungen. Diese Kombination aus Vielfältigkeit und Robustheit resultiert aus dem verwendeten physikalischen Wirkprinzip: Von einer in den Sensor integrierten, kompakten Patchantenne abgestrahlte hochfrequente elektromagnetische Wellen breiten sich konstant mit annähernder Lichtgeschwindigkeit in der Umgebung aus, bis sie auf feste, flüssige oder gasförmige Objekte treffen. Da sich die Permittivität und Permeabilität dieser Objekte von denen eines Vakuums unterscheiden, entstehen an ihnen Reflexionen der initial ausgesendeten elektromagnetischen Wellen. Je nach Materie, Form, Größe, Richtung oder Geschwindigkeit des Objekts weist diese sogenannte Radarreflexion unterschiedliche Eigenschaften auf (z. B. Stärke, Phasenlage oder Frequenzspektrum), die der nachgelagerten Auswerteelektronik Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des detektierten Objekts erlauben.

Ob sich dieses Objekt in Bewegung befindet, ist nicht von Belang, um für den Radarsensor erkennbar zu sein – sowohl sich bewegende als auch stationäre Objekte können hochzuverlässig erfasst werden. Sollen tatsächlich Objekte in Bewegung erfasst bzw. deren Geschwindigkeiten gemessen werden, bringt das Sensorwirkprinzip der elektromagnetischen Welle weitere Vorteile mit sich: Durch die Signalausbreitung mit annähernder Lichtgeschwindigkeit und eine entsprechend leistungsstarke Signalverarbeitung des Sensors erreicht dieser nicht nur Responsezeiten von ≥ 5 ms, sondern kann auch Objektgeschwindigkeiten im Bereich von 0,1 bis 80 m/s messen.

Eine zusätzliche vorteilhafte Eigenart des Wirkprinzips der elektromagnetischen Welle stellt ihre Fähigkeit dar, verschiedene nicht bzw. schwach reflektierende und absorbierende Materialien zu durchdringen. Während metallene Gegenstände die auf sie treffenden Wellen besonders stark zum Sensor zurückwerfen und auch keine Absorption entsteht, fällt die Reflexion z. B. bei Kunststoffen deutlich geringer aus. Dadurch ist es möglich, die Radarsensoren vollständig hinter Kunststoffblenden zu verbauen (etwa an FTS) oder die Außenhaut eines PE-Tanks mit der Radarkeule zu durchdringen, um den Füllstand eines darin befindlichen Materials zu erfassen. Weitere Details zu Radar-Frequenzbädern erhalten Sie in unserem Deep Dive.