Sóng radar và ứng dụng sóng radar trong thiết bị cảm biến

Sóng radar là gì?

Công nghệ Radar (radio detection and ranging – phát hiện và đo khoảng cách bằng sóng vô tuyến) đã được Robert Watson-Watt giới thiệu lần đầu vào năm 1935. Nguyên tắc hoạt động của Radar rất đơn giản. Một bộ phát gửi ra một loạt xung sóng vô tuyến rất ngắn. Những tia sóng này di chuyển từ anten ra xa, và khi chạm vào bất kỳ vật thể nào, chúng sẽ bị phản xạ lại. Một phần của sóng phản xạ trở về đến vị trí của bộ phát, nơi có một bộ thu.

Radar không chỉ có thể đo khoảng cách, mà còn có thể phát hiện góc và tốc độ tương đối của vật thể mục tiêu – ví dụ như trong trường hợp các vật thể đang di chuyển. Hiện nay, có 2 hình thức chính của chức năng radar thông thường; Xung sóng (Pulsed Wave Radar) và Sóng liên tục được điều chế tần số (FMCW).

Quân sự, các ngành kinh tế quốc dân và trong nghiên cứu khoa học là những lĩnh vực ứng dụng radar thường được nhắc đến rộng rãi. Ví dụ, radar được dùng để để đo các yếu tố của khí tượng thủy văn, nhằm giúp theo dõi, phát hiện, dự báo hiện tượng thời tiết nguy hiểm như mưa bão, lốc xoáy.

Sóng radar được sử dụng để phát hiện đối tượng trong không gian rộng

Ưu điểm của sóng radar

Tín hiệu radar có thể xuyên qua các chất cách điện, phân biệt giữa các mục tiêu đứng im và di chuyển, đồng thời xác định vận tốc của một mục tiêu. Hệ thống radar có khả năng tính toán vận tốc của một đối tượng đang di chuyển. Ngoài việc biết vị trí của nó, bạn cũng sẽ có dữ liệu về vận tốc của đối tượng.

Tín hiệu radar giúp cho xe hơi phát hiện vật cản và di chuyển an toàn hơn

Ngoài ra, sóng radar sở hữu các ưu điểm vượt trội như tần số hoạt động, khả năng thu thập dữ liệu và chi phí. Đó là lý do giúp cho công nghệ radar được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong cuộc sống.

Nhược điểm của sóng radar

Radar không thể theo dõi nếu một vật thể giảm tốc độ với hơn 161 km/h. Nếu một vật thể đang di chuyển, hệ thống radar có thể gặp khó khăn trong việc thu thập dữ liệu từ vật thể.

Bên cạnh đó, các vật thể lớn gần trạm phát có thể làm bão hòa bộ thu. Tín hiệu radio hoạt động tốt nhất khi vật thể cách xa bộ thu và không gần hơn.

Với những nhược điểm này, việc lựa chọn môi trường, vật thể để ứng dụng sóng radar cần được cân nhắc kĩ càng để sóng radar mang lại hiệu quả cao nhất. 

Cảm biến radar là gì?

Cảm biến radar được sử dụng để đo khoảng cách, vận tốc và chuyển động của các đối tượng trên khoảng cách rộng. Cảm biến này sử dụng công nghệ phát hiện không dây như FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) để phát hiện chuyển động bằng cách xác định hình dạng, vị trí, quỹ đạo chuyển động và đặc điểm chuyển động của đối tượng.

So với các loại cảm biến khác, những cảm biến này không bị ảnh hưởng bởi bóng tối và ánh sáng. Cảm biến này có thể phát hiện được khoảng cách xa hơn và an toàn cho con người và động vật. 

Nguyên lý hoạt động của cảm biến radar

Nguyên lý hoạt động của cảm biến radar là ứng dụng hiệu ứng Doppler để tính toán tốc độ của một đối tượng cùng hướng chuyển động bằng cách phát hiện sự thay đổi trong sóng tần số. Một cảm biến radar bao gồm một ăng-ten phát sóng tín hiệu với tần số cao (62 GHz). Tín hiệu phát sóng này cũng bao gồm một tín hiệu điều chế với tần số thấp hơn 10 MHz. 

Các loại cảm biến radar phổ biến

Cảm biến radar giúp xác nhận khu vực có người và bật đèn cho khu vực đó

Cảm biến radar phát hiện vật cản: Tương tự như cảm biến tiệm cận, cảm biến radar này được sử dụng trong các dải băng và các hệ thống tự động hóa.

Cảm biến radar đo khoảng cách: Được sử dụng để đo khoảng cách và là một trong những phương pháp đo chính xác. Cảm biến radar chống bụi và không bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết bên ngoài, nên được sử dụng trong các ngành công nghiệp nặng.

Cảm biến radar đo tốc độ phương tiện: Cảm biến này còn được gọi là súng bắn tốc độ. Ưu điểm của cảm biến là phản ứng nhanh, không bị ảnh hưởng bởi yếu tố không khí, gió, bụi…

Cảm biến đo mức radar: Được coi là một phát minh lớn trong ngành đo mức. Cảm biến này có khả năng phát hiện đối tượng nhanh hơn cả sóng siêu âm và cho kết quả đo với độ chính xác cao.

Trong các loại cảm biến radar thường gặp, cảm biến đo mức radar với công nghệ FMCW đang được phát triển dựa trên nhu cầu của khách hàng. FMCW có khả năng phát hiện các đối tượng tĩnh (người đứng im, ngồi im, phát hiện bằng hơi thở), ưu điểm vượt trội mà các loại radar sử dụng sóng doppler thông thường chưa có được. 

Để hạn chế các nhược điểm của cảm biến radar, đồng thời tận dụng tối đa những ưu điểm của công nghệ này, Lumi Việt Nam đã phát triển dòng cảm biến hiện diện – kết hợp công nghệ radar FMCW và cảm biến chuyển động. Những hạn chế về độ chính xác, tín hiệu nhiễu và quá trình lắp đặt, cấu hình sẽ được cải thiện đáng kể trong sản phẩm mới nhất này, thay vào đó là khả năng phát hiện chính xác, duy trì đèn bật sáng cả khi đối tượng đứng im/ngồi im và cấu hình, lắp đặt nhanh chóng, linh hoạt. 

Theo Lumi.vn