Tutoriel : Mesure de distance avec capteur radar

Nos conseils pour l'utilisation optimale des capteurs radars pour la mesure de distance.

Les capteurs radar OndoSense pour la mesure de distance peuvent être utilisés dans de nombreuses applications industrielles. Pour une utilisation optimale de nos capteurs de distance basés sur des radars, nous avons résumé les conseils pratiques les plus importants dans ce tutoriel. Ainsi, vous obtiendrez rapidement les meilleurs résultats avec la technologie radar pour la mesure de distance dans votre environnement industriel !

1. Aligner correctement le capteur radar sur l’objet cible

Si vous mettez votre capteur radar en service pour la première fois, vous découvrirez qu'il est important d’aligner correctement le radar sur l’objet cible. À partir d’un objet faisant face au radar d’une surface plane : Plus cette surface est précisément alignée à angle droit vers le centre du faisceau radar, plus le signal radar est fort.

Conseil radar #1

Pour obtenir un signal fort, alignez le capteur radar aussi perpendiculairement que possible à l’objet cible..

Avec une inclinaison croissante de la surface ou de l’objet, la force du signal diminue, puisque le rayonnement radar est de moins en moins réfléchi vers le capteur radar. À cet égard, la rugosité de la surface joue également un rôle important: Plus la surface est rugueuse, plus le degrée d'inclinaison permettant encore un signal radar stable, est élevé.

En revanche, pour les surfaces lisses, l'inclinaison maximale possible est plus faible, car les rayons radar sont plus dispersés et réfléchis dans des directions différentes. Les capteurs radar sont donc mieux adaptés à la détection d’objets avec des surfaces très rugueuses que les capteurs laser.

Conseil radar #2

Plus la surface est lisse, plus l’alignement correct du capteur radar est important.

2. Spot de mesure: facteur clé pour des mesures stables et précises

Comme pour les systèmes optiques, le spot de mesure du capteur radar, qui dépend de l’angle d’ouverture, a une grande influence sur la détection de l’objet cible et sur d’éventuelles réflexions perturbatrices. Un grand angle d’ouverture conduit à un grand spot de mesure, de sorte que la moyenne est effectuée sur une large zone de l’objet de mesure et que la mesure de distance devient plus imprécise.

Un faisceau radar plus large conduit également à plus de réflexions perturbatrices et un signal de réception atténué avec une puissance d’émission égale. Ainsi, le capteur radar peut distinguer des objets de petite taille ou éloignés de l’arrière-plan.

Conseil radar #3

Si possible, réduisez la taille des spot de mesure en mesurant de plus près afin d’éviter des interférences potentielles.

Un faible angle d’ouverture conduit à un petite spot de mesure, ce qui entraîne moins d’interférence, en particulier pour les cibles de petite taille ou éloignées. Cela permet une mesure de distance fiable avec un signal de réception fort et une plus grande précision. Dans le même temps, un petit angle d’ouverture réduit le degré maximal d'inclinaison permettant un signal radar stable.

Conseil radar #4

Choisissez un capteur radar à faible angle d’ouverture pour obtenir des résultats de mesure précis et fiables.

La taille du spot de mesure est un paramètre important pour les mesures de distance basées sur les capteurs radar. Avec le calculateur de spot radar d’OndoSense, vous pouvez calculer en quelques clics la taille du spot de votre capteur radar (en fonction de la distance par rapport à l’objet cible) ! Pour cela, sélectionnez votre capteur radar OndoSense ou entrez l’angle d’ouverture et le diamètre de la lentille de votre capteur radar.

Conseil radar #5

Calculez le spot de mesure de votre capteur radar pour vos mesures de distance, p. ex. avec notre calculateur de spot de radar.

3. Résolution du capteur radar: Différencier les objets les uns des autres

La résolution est une caractéristique déterminante des capteurs radars. Elle revêt une grande importance lorsqu’il s’agit de la question de l’adéquation des capteurs à un défi de mesure concret. La résolution indique à quelle distance deux objets sont détectés séparément par le radar. Ce n’est que si l’on peut distinguer clairement les signaux radar de ces objets (appelés peaks en anglais) que la distance entre les deux objets peut être déterminée.

Ceci est pertinent lorsque plusieurs objets se trouvent à une distance similaire entre eux et sont détectés par le capteur radar. Par exemple:

  1. Les objets sont situés côte à côte et sont tous deux détectés par l’angle d’ouverture du capteur radar ou couverts par le spot de mesure du radar. De plus, le premier objet ne masque pas complètement le second. Une application possible est la mesure de la largeur d’une fine bande d’acier qui se déplace sur un roulement et qui est détectée latéralement par le radar. La valeur de distance par rapport à la bande d’acier peut être clairement déterminée si la distance entre la bande d’acier et le roulement est au moins égale à la résolution du capteur radar.
  2. Les objets sont alignés les uns sur les autres. Le premier objet est partiellement perméable aux ondes radar, c’est-à-dire qu’il se compose d’un matériau non conducteur (diélectrique) tel que le plastique, le caoutchouc, le carton, etc.

Conseil radar #6

Regardez combien d’objets sont couverts par votre spot de mesure et quels objets sont pertinents pour votre mesure.

Si le capteur radar ne peut pas détecter séparément deux ou plusieurs objets cibles et donc les résoudre, la distance par rapport à aucun des deux objets ne peut être déterminée de manière fiable. Une résolution de distance efficace est donc un réel avantage et, dans certains cas, nécessaire.

Conseil radar #7

Si vous souhaitez détecter des objets proches les uns des autres, votre capteur radar doit avoir une bonne résolution de distance.

4. Moyenne de la valeur de distance pour plusieurs objets ou surfaces complexes

Dans certains cas, l’angle d’ouverture du radar capte plusieurs objets ou structures avec un tracé de surface complexe – par opposition à une surface plane, par exemple. Si la distance entre les points de réflexion de ces objets ou structures est inférieure à la résolution du radar, le capteur radar ne peut plus saisir les différentes valeurs de distance. Il en résulte une moyenne des valeurs de distance de tous les points de réflexion enregistrés.

Conseil radar #8

Essayer de savoir si votre mesure résulte de la moyenne des distances de différents points de réflexion dans l’angle d’ouverture du radar.

Plus la réflexion est forte à une certaine position de l’objet ou de la surface, plus la pondération de ce point de réflexion dans la valeur de distance affichée est élevée. Si le tracé de la surface de l’objet de mesure est connue, la distance mesurée peut être corrigée pour capturer la distance exacte. C’est le cas, p. ex., pour des objets ronds ou des surfaces. Si nécessaire, OndoSense est en mesure développer des algorithmes spécifiques pour un calcul de distance corrigé.

Conseil radar #9

Si vous souhaitez mesurer la distance de surfaces complexes de manière très précise, il peut être nécessaire d’ajuster la valeur de distance.

5. Radar pénètre à travers des matériaux non conducteurs

Le rayonnement du capteur radar est en mesure de traverser les matériaux non conducteurs, tels que le plastique, le caoutchouc, le carton, le verre, etc., car les ondes éléctromagnétiques du radar ne reflètent que partiellement ces matériaux diélectriques. En revanche, lorsque les rayons touchent des métaux ou des pellicules d’eau continues, ils sont entièrement réfléchis.

Conseil radar #10

Avec le radar, vous pouvez mesurer à travers des matériaux non conducteurs. Pour plus de détails, consultez notre tableau récapitulatif :

La possibilité de pénétrer certaines substances ou objets à l’aide de capteurs radars est utile pour de nombreux scénarios d'application:

Les capteurs radar peuvent détecter la distance par rapport aux objets situés derrière le verre, le plastique ou d’autres substances non conductrices. Dans ces cas, il y a une faible réflexion sur la couche limite du matériau diélectrique, qui détermine également la distance par rapport au verre ou au plastique. Cependant, la plupart des ondes radar rayonnent librement à travers cette substance, de sorte que la distance par rapport à l’objet cible se trouvant derrière est détectée.

Il est possible d’utiliser par exemple du verre, du plastique résistant à la chaleur ou une plaque de mica pour protéger le capteur radar contre de très importants rayonnements thermiques ou des explosions. Seule une partie limitée du signal radar est réfléchie, de sorte que le capteur radar détecte avec une grande précision la distance par rapport à l’objet de mesure qui se trouve derrière.

Conseil radar #11

Vous voulez protéger votre capteur d’une chaleur énorme ? Mesurez à travers des fenêtres en plastique résistantes à la chaleur !

6. Réflecteur radar pour signaux radar renforcés

Les réflecteurs radar sont des rétroréflecteurs qui garantissent tels des miroirs que les rayons radars sont toujours réfléchis dans la direction du capteur radar, quelle que soit la direction d'incidence. Même avec une petite taille, un réflecteur radar peut refléter une quantité d’énergie relativement élevée en raison de la grande surface de réflexion effective (également appelée surface équivalente radar ou "radar cross section" en anglais).

Les réflecteurs radar sont généralement composés de trois surfaces disposées à angle droit. En raison de la forme angulaire qui en résulte, on les désigne également comme des réflecteurs angulaires ou "corner cubes". L’avantage de ces réflecteurs radar à trois surfaces est que le rayonnement radar est reflété exactement vers la source du radar, même s’il n’y a pas d’alignement perpendiculaire par rapport au radar.

Conseil radar #12

Vous ne pouvez pas aligner votre objet cible en angle droit vers le radar? Envisagez l’utilisation d’un réflecteur radar.

L’utilisation de réflecteurs radar permet d’augmenter considérablement la précision de la mesure de distance. En outre, des mesures de distance fiables peuvent être réalisées sur de longues distances, car le signal radar est considérablement renforcé par l’augmentation de la surface équivalente radar.

Conseil radar #13

Utilisez un réflecteur radar pour augmenter la stabilité ou la précision de vos mesures.

Conseil radar #14

Sur de longues distances, vous pouvez fortement augmenter la portée et la force du signal de vos mesures avec un réflecteur radar.