Messtechnik Radarsensor in Chip-Größe

Forscher am Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR haben Radarsensoren entwickelt, die präzise Entfernungsmessungen für die zerstörungsfreie Fabrikations- und Qualitätskontrolle unter Null-Sicht-Bedingungen ermöglichen. So sind Messungen auch bei Rauch, Nebel oder Staub und bei hohen Temperaturen möglich - und das bei Bandgeschwindigkeiten von 20 m/s. Die FHR-Ingenieure präsentieren die neuartigen Radarsensoren auf der Messe Control vom 26.-29. April (Halle 1, Stand 1502).

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Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR

Wenn optische und anderen Sensoren wie Röntgen an ihre Grenzen stoßen, sind Radarsensoren oft die einzige Messmöglichkeit. Der Vorteil von Radarwellen: Sie sind unempfindlich gegenüber widrigen Umweltbedingungen wie Trübungen der Luft oder hohen Temperaturen. Daneben sind sie nicht ionisierend und können ohne zusätzliche Strahlenschutzmaßnahmen eingesetzt werden.

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 werden in günstiger Silizium-Germanium-Technologie gefertigt. Dies öffne die Pforte zu komplexen mehrkanaligen Systemen und ebne den Weg zu einer neuen Generation von Messsystemen.

FRH-Sensor: Klein und mit USB versehen

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 x 5 x 10 cm³ bis etwa Schuhkarton-Größe. Um dies zu erreichen, setzen die Forscher auf Silizium-Germanium-Technologie. Durch den Einsatz von Halbleitern findet der komplette Hochfrequenzteil des ganzen Radars auf einer Fläche von nur 2 x 2 mm² 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, sind weder für Installation noch für die Bedienung spezielle Radar-Fachkenntnisse nötig.

Derzeit werden FHR-Radare 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 können überall in der Fertigung oder Produktkontrolle eingesetzt werden, wo Prozesse mit zerstörungsfreier Prüfung verbessert und aufwendige Schutzmaßnahmen wie bei der Röntgenprüfung umgangen werden sollen.

Vorstellung auf der Control

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 berührungslose Messung von Entfernungen (Halle 1, Stand 1502).

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