18/04/2016
Door Ad Spijkers
Nieuwe radarsensoren van het Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR) maken nauwkeurige afstandsmetingen voor niet-destructieve productie- en kwaliteitscontrole mogelijk, zelfs bij nul zicht. Opvallend zijn de geringe afmetingen van de sensoren.
Radargolven zijn niet gevoelig voor nadelige omgevingsomstandigheden, zoals turbulentie of hoge temperaturen. Bovendien zijn ze niet-ioniserend en kunnen ze zonder speciale veiligheidsmaatregelen overal worden gebruikt. Radarsensoren voor metrologie zijn niet alleen een goede aanvulling op het bestaande arsenaal; waar optische en andere sensoren zoals röntgensensoren hun grenzen bereiken, bieden radarsensoren vaak de enige mogelijkheid tot meting.
Compact en eenvoudig
Bestaande radarsystemen worden samengesteld uit discrete componenten; ze zijn relatief volumineus en hun productie is duur. De nieuw ontwikkelde radarsensoren van Fraunhofer FHR passen op één enkele chip en worden vervaardigd in goedkope silicium germanium technologie. Dit biedt mogelijkheden voor complexe meerkanaals systemen en maakt de weg vrij voor een nieuwe generatie meetsystemen.
Karakteristiek voor de sensor van het instituut is het compacte formaat: Afhankelijk van het toepassingsgebied, de meetsnelheid en de gemeten frequentie liggen de formaten typisch tussen 5 x 5 x 10 cm3 en ongeveer het formaat van een schoenendoos. Om dit niveau van miniaturisering te realiseren, kozen de onderzoekers voor silicium germanium technologie. Door het gebruik van halfgeleiders kon het volledige hoogfrequente deel worden geïntegreerd op een oppervlak van slechts 2 x 2 mm2. De voeding en de datastroom gaan via een USB-interface, alternatief via een Ethernet-interface.
De installatie van de sensoren met USB-interface gaat eenvoudig volgens het principe ‘plug & play’. En omdat ook de uitlezing en verwerking van de data gebeurt met intuïtieve software is geen speciale radarkennis nodig voor installatie of bedrijf.
Veelzijdig
De nieuwe radarsensoren worden al met succes toegepast in staalfabrieken om warmwalsprocessen te bewaken en het productieproces te controleren op de breedte van de plaat. De huidige uitvoeringen met 30 GHz, 60 GHz, 80 GHz, 94 GHz en 240 GHz kunnen worden gebruikt waar producten niet-destructief moeten worden onderzocht en waar uitgebreide maatregelen voor röntgenonderzoek moeten worden vermeden.
Fraunhofer-FHR in Wachtberg (zuidelijk van Bonn) past het systeem aan aan de taak en lokale bedrijfsomstandigheden en helpt zijn klanten bij diverse toepassingsgebieden, zoals de structurele analyse van materialen, metingen van dichtheden en variaties hierin, trillingsanalyse, 3D-metingen van gebouwen en objecten, de analyse van structuren die zijn verborgen in of achter muren, vochtigheidsmetingen of het volgen van mensen.
Met een applicatiespecifieke meetnauwkeurigheid tot minder dan 100 micron geven de radarsensoren ook bij ontwikkeling van smog, mist of stof en hoge temperaturen en transportsnelheden van 20 m/s en meer exacte resultaten.