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)檢測和自動(dòng)緊急剎車等高級駕駛輔助系統(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、自行車和停車場道閘對接近和距離感測的需求正不斷增加。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。

工業(yè)液位傳感器

準(zhǔn)確可靠的液位測量對于石油和天然氣、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)行非接觸式測量。這類傳感器的工作帶寬為 76GHz 至 81GHz，能夠可靠地檢測物質(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，而無需人員親自進(jìn)入危險(xiǎn)或難以到達(dá)的區(qū)域。對于電池供電的操作，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 每次測量耗能 <4mJ，因此能夠提供長時(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)行液位檢測的工業(yè)液箱。

圖 1：工業(yè)液箱

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景。

圖 2：雷達(dá)傳感器幫助騎手提升安全性

停車場道閘傳感器

傳感器技術(shù)在提供高效安全的停車場進(jìn)出控制方面起著至關(guān)重要的作用。停車場的入口或出口附近會(huì)安裝紅外和超聲波傳感器來檢測車輛的存在。然而，這類傳感器不僅檢測范圍有限，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到地面速度測量，再到在 77GHz 范圍內(nèi)提供安全完整性 2 級的傳感能力，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

借助 77GHz 雷達(dá)傳感器 IWRL1432，設(shè)計(jì)人員能夠應(yīng)對各種傳感應(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。