利用低功耗77GHz雷達(dá)傳感器改善運(yùn)輸和工業(yè)設(shè)計(jì)

在德州儀器技術(shù)文章“低功耗 60GHz 毫米波雷達(dá)傳感器如何在更多應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高精度傳感”中，我們討論了 60GHz 毫米波 (mmWave) 雷達(dá)傳感器如何在工業(yè)和消費(fèi)電子應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高精度傳感。在本文中，我們將探討低功耗 77GHz 雷達(dá)傳感器如何在其他具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用中幫助實(shí)現(xiàn)可靠且準(zhǔn)確的傳感。

77GHz 頻段的雷達(dá)傳感器通常用在盲點(diǎn)檢測(cè)和自動(dòng)緊急剎車等高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)傳感應(yīng)用和工業(yè)液箱的液位變送器中。但如今，非公路用車輛、電動(dòng)自行車、自行車和停車場(chǎng)道閘對(duì)接近和距離感測(cè)的需求正不斷增加。在上述應(yīng)用中，這些傳感器可以幫助實(shí)現(xiàn)更安全的工作環(huán)境，并提高操作過程中的舒適度和效率。

圖1 工業(yè)液箱

工業(yè)液位傳感器

準(zhǔn)確可靠的液位測(cè)量對(duì)于石油和天然氣、化工和石化、飲用水和廢水管理、食品和飲料、制藥以及采礦行業(yè)至關(guān)重要。采用 77GHz 頻段毫米波雷達(dá)的雷達(dá)傳感器有助于實(shí)現(xiàn)高精度和分辨率，即使在具有復(fù)雜反射和干擾的挑戰(zhàn)性環(huán)境中也是如此。

與舊技術(shù)相比，雷達(dá)傳感器最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)Ωg性物質(zhì)、磨蝕性物質(zhì)或粘性物質(zhì)進(jìn)行非接觸式測(cè)量。這類傳感器的工作帶寬為 76GHz 至 81GHz，能夠可靠地檢測(cè)物質(zhì)水平的微小變化，并可在遠(yuǎn)距離、湍流、泡沫、蒸汽、灰塵、水蒸汽、溫度變化或潮濕條件下提供精確測(cè)量。寬帶寬使得雷達(dá)線性調(diào)頻脈沖的起始頻率與結(jié)束頻率之間存在更大的差距，從而能提高距離分辨率。因此，雷達(dá)傳感器有助于提高工業(yè)環(huán)境的安全性，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程液位檢測(cè)，而無(wú)需人員親自進(jìn)入危險(xiǎn)或難以到達(dá)的區(qū)域。對(duì)于電池供電的操作，低功耗雷達(dá)的電池壽命可以持續(xù)多年而無(wú)需維護(hù)。

IWRL1432 是一款 77GHz 頻段的雷達(dá)器件，采用了低功耗架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這類應(yīng)用中的精確傳感。借助內(nèi)置的深度睡眠模式，IWRL1432 每次測(cè)量耗能 <4mJ，因此能夠提供長(zhǎng)時(shí)間的電池壽命。這些傳感器中每個(gè)發(fā)送器的輸出功率為 11dBm，可以實(shí)現(xiàn)從 3cm 到 80m 以上的測(cè)量范圍。由于將硬件加速器和微控制器完全集成到一個(gè)小型封裝中，因此無(wú)需額外的微控制器。圖 1 展示了利用雷達(dá)傳感器進(jìn)行液位檢測(cè)的工業(yè)液箱。

圖2 雷達(dá)傳感器幫助騎手提升安全性

電動(dòng)自行車和自行車

近年來，電動(dòng)自行車作為一種高效、可持續(xù)的交通方式而大受歡迎。然而，不論是騎電動(dòng)自行車還是普通自行車，當(dāng)?shù)缆飞系男腥嘶蚱渌囕v難以發(fā)現(xiàn)騎手時(shí)（尤其在低光照、霧天等條件下），很容易發(fā)生事故。

IWRL1432 等雷達(dá)傳感器通過提供前向或后向近程警告或碰撞檢測(cè)功能來提升騎手的安全。雷達(dá)傳感器可以通過視覺或聽覺信號(hào)向騎手或駛近車輛中的人發(fā)出警告，以提醒他們可能發(fā)生碰撞。圖 2 展示了一個(gè)雷達(dá)傳感器能夠提升騎手安全性的場(chǎng)景。

停車場(chǎng)道閘傳感器

傳感器技術(shù)在提供高效安全的停車場(chǎng)進(jìn)出控制方面起著至關(guān)重要的作用。停車場(chǎng)的入口或出口附近會(huì)安裝紅外和超聲波傳感器來檢測(cè)車輛的存在。然而，這類傳感器不僅檢測(cè)范圍有限，而且在出現(xiàn)灰塵、溫度變化或聲波的情況下往往不準(zhǔn)確。

IWRL1432 等雷達(dá)傳感器通過提供更廣的檢測(cè)范圍 (>10m) 和更寬的視野（150 度），克服了這些限制，使得實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離和更寬出入口的進(jìn)出控制。此類傳感器在雨天和極端溫度等惡劣環(huán)境條件下的表現(xiàn)同樣出色。雷達(dá)傳感器可以區(qū)分車輛和行人，以確保只有在檢測(cè)到車輛時(shí)才會(huì)打開。此外，還可以輕松地將雷達(dá)傳感器集成到進(jìn)出控制系統(tǒng)、門禁控制器和停車管理軟件中。

非公路用車輛

農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑設(shè)備和其他非公路用車輛利用雷達(dá)傳感器來提供有價(jià)值的信息，并協(xié)助執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)。它們可以檢測(cè)到附近的障礙物，例如樹木和其他機(jī)械設(shè)備，幫助在操縱大型笨重設(shè)備時(shí)避免碰撞。雷達(dá)傳感器還能夠測(cè)量真實(shí)的地面速度，這在不平坦、松散的地形和泥濘地面上非常重要。從人員和障礙物檢測(cè)到地面速度測(cè)量，再到在 77GHz 范圍內(nèi)提供安全完整性 2 級(jí)的傳感能力，IWRL1432 雷達(dá)傳感器可以幫助提高非公路用車輛的操作效率和安全性。

結(jié)語(yǔ)

借助 77GHz 雷達(dá)傳感器 IWRL1432，設(shè)計(jì)人員能夠應(yīng)對(duì)各種傳感應(yīng)用中的挑戰(zhàn)，例如工業(yè)液位傳感器、電動(dòng)自行車、停車場(chǎng)道閘和非公路用車輛。該低功耗傳感器能夠在各種環(huán)境條件下保持可靠操作，并且具有寬視野和高準(zhǔn)確性，因此有助于您實(shí)現(xiàn)高效和高性能的傳感解決方案。