Einsatz von SiGE-Chiptechnologie, Bild: Fraunhofer FHR

Durch den Einsatz innovativer SiGe-Chiptechnologie ist das Radar für die Entfernungsmessung kompakt, kostengünstig und mit relativ geringem Aufwand zu installieren. Bild: Fraunhofer FHR

Radarwellen sind unempfindlich gegenüber widrigen Umweltbedingungen wie Trübungen der Luft oder hohen Temperaturen. Zudem sind sie nicht ionisierend und können ohne zusätzliche Strahlenschutzmaßnahmen überall eingesetzt werden. Damit stellen Radarsensoren für die Messtechnik nicht nur eine ideale Ergänzung, sondern überall dort, wo optische und andere Sensoren wie Röntgen an ihre Grenzen stoßen, oft die einzige Messmöglichkeit dar. 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. Das öffnet die Pforte zu komplexen mehrkanaligen Systemen und ebnet den Weg zu einer völlig neuen Generation von Messsystemen.

Kompakt und einfach

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 diesen Grad der Miniaturisierung zu erreichen, setzen die Forscher auf innovative Silizium-Germanium-Technologie. Durch den Einsatz von Halbleitern findet der komplette Hochfrequenzteil des ganzen Radars hochintegriert 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, die sie intuitiv verständlich macht, sind weder für Installation noch für die Bedienung spezielle Radar-Fachkenntnisse nötig.

Hochgenaue Entfernungsmessung mit Radar, Bild: Fraunhofer FHR
Auch unter Null-Sicht-Bedingungen kann das Radar vom Fraunhofer FHR hochgenau Entfernungen messen. Bild: Fraunhofer FHR

Vielfältig einsetzbar

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

Das Fraunhofer FHR passt das System an die Aufgabenstellung und Vor-Ort-Bedingungen im Betrieb an und erschließt seinen Kunden damit vielfältige Einsatzfelder wie die Strukturanalyse von Materialien, Dichtemessungen sowie Messung von Dichteverschiebungen, Vibrationsanalysen, 3D-Vermessungen von Gebäuden und Objekten, Analysen von in oder hinter Wänden verborgenen Strukturen, Feuchtigkeitsmessungen oder das Personentracking.

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