智能传感

利用低功耗 77GHz 雷达传感器改善运输和工业设计

2025China.cn   2023年11月28日

在德州仪器技术文章“低功耗 60GHz 毫米波雷达传感器如何在更多应用中实现高精度传感”中,我们讨论了 60GHz 毫米波 (mmWave) 雷达传感器如何在工业和消费电子应用中实现高精度传感。在本文中,我们将探讨低功耗 77GHz 雷达传感器如何在其他具有挑战性的应用中帮助实现可靠且准确的传感。

77GHz 频段的雷达传感器通常用在盲点检测和自动紧急刹车等高级驾驶辅助系统传感应用和工业液箱的液位变送器中。但如今,非公路用车辆、电动自行车、自行车和停车场道闸对接近和距离感测的需求正不断增加。在上述应用中,这些传感器可以帮助实现更安全的工作环境,并提高操作过程中的舒适度和效率。

工业液位传感器

准确可靠的液位测量对于石油和天然气、化工和石化、饮用水和废水管理、食品和饮料、制药以及采矿行业至关重要。采用 77GHz 频段毫米波雷达的雷达传感器有助于实现高精度和分辨率,即使在具有复杂反射和干扰的挑战性环境中也是如此。

与旧技术相比,雷达传感器最大的优势在于能够对腐蚀性物质、磨蚀性物质或粘性物质进行非接触式测量。这类传感器的工作带宽为 76GHz 至 81GHz,能够可靠地检测物质水平的微小变化,并可在远距离、湍流、泡沫、蒸汽、灰尘、水蒸汽、温度变化或潮湿条件下提供精确测量。宽带宽使得雷达线性调频脉冲的起始频率与结束频率之间存在更大的差距,从而能提高距离分辨率。因此,雷达传感器有助于提高工业环境的安全性,可以实现远程液位检测,而无需人员亲自进入危险或难以到达的区域。对于电池供电的操作,低功耗雷达的电池寿命可以持续多年而无需维护。

IWRL1432 是一款 77GHz 频段的雷达器件,采用了低功耗架构来实现这类应用中的精确传感。借助内置的深度睡眠模式,IWRL1432 每次测量耗能 <4mJ,因此能够提供长时间的电池寿命。这些传感器中每个发送器的输出功率为 11dBm,可以实现从 3cm 到 80m 以上的测量范围。由于将硬件加速器和微控制器完全集成到一个小型封装中,因此无需额外的微控制器。图 1 展示了利用雷达传感器进行液位检测的工业液箱。

图 1:工业液箱

电动自行车和自行车

近年来,电动自行车作为一种高效、可持续的交通方式而大受欢迎。然而,不论是骑电动自行车还是普通自行车,当道路上的行人或其他车辆难以发现骑手时(尤其在低光照、雾天等条件下),很容易发生事故。

IWRL1432 等雷达传感器通过提供前向或后向近程警告或碰撞检测功能来提升骑手的安全。雷达传感器可以通过视觉或听觉信号向骑手或驶近车辆中的人发出警告,以提醒他们可能发生碰撞。图 2 展示了一个雷达传感器能够提升骑手安全性的场景。

图 2:雷达传感器帮助骑手提升安全性

停车场道闸传感器

传感器技术在提供高效安全的停车场进出控制方面起着至关重要的作用。停车场的入口或出口附近会安装红外和超声波传感器来检测车辆的存在。然而,这类传感器不仅检测范围有限,而且在出现灰尘、温度变化或声波的情况下往往不准确。

IWRL1432 等雷达传感器通过提供更广的检测范围 (>10m) 和更宽的视野(150 度),克服了这些限制,使得实现更远距离和更宽出入口的进出控制。此类传感器在雨天和极端温度等恶劣环境条件下的表现同样出色。雷达传感器可以区分车辆和行人,以确保只有在检测到车辆时才会打开。此外,还可以轻松地将雷达传感器集成到进出控制系统、门禁控制器和停车管理软件中。

非公路用车辆

农业机械、建筑设备和其他非公路用车辆利用雷达传感器来提供有价值的信息,并协助执行各项任务。它们可以检测到附近的障碍物,例如树木和其他机械设备,帮助在操纵大型笨重设备时避免碰撞。雷达传感器还能够测量真实的地面速度,这在不平坦、松散的地形和泥泞地面上非常重要。从人员和障碍物检测到地面速度测量,再到在 77GHz 范围内提供安全完整性 2 级的传感能力,IWRL1432 雷达传感器可以帮助提高非公路用车辆的操作效率和安全性。

结语

借助 77GHz 雷达传感器 IWRL1432,设计人员能够应对各种传感应用中的挑战,例如工业液位传感器、电动自行车、停车场道闸和非公路用车辆。该低功耗传感器能够在各种环境条件下保持可靠操作,并且具有宽视野和高准确性,因此有助于您实现高效和高性能的传感解决方案。

(德州仪器)

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