毫米波雷达及其传感应用【社群智汇】

波长为1~10毫米的电磁波称毫米波,它介于厘米波和光波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。

  【编者按】:由传感器专家网创建的微信社群——【传感器智汇圈】,汇聚了大批传感器业内人士,并每天就各种传感器话题进行热烈讨论,迸射出闪耀的知识火花。于是,我们把社群里极具价值的精彩对话整理成文,推出了专题栏目“社群智汇”。

  【今日话题】是“毫米波雷达及其传感应用”。波长为1~10毫米的电磁波称毫米波,它介于厘米波和光波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。

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@传感器专家网-杨军:

  从超声波、到声纳、再到ADCP多普勒测速,聊了几天声学传感器,其实智能设备还有的另外一类眼睛——雷达,今天我们来聊聊毫米波雷达及其在自动驾驶等场景下的传感应用。欢迎有相关经验的群友分享自己的经验、看法和观点。

  

@春***山:

  我们研发生产24G、77G微波测速雷达,主要用于车辆速度监控、超速抓拍、车辆治安卡口、车流量检测、路口红绿灯自适应控制等方面。

  

@超***7:

  毫米波雷达,我们生产的,123G的,不是用在自动驾驶的,而是用在工业的过程罐,反应釜里面测量液位或者料位变化的。

  这个也算一种应用吧。

  在工业的过程罐,反应釜测量液体,123G的毫米波雷达,因为发射角度较小,3~4°,所以对现场罐顶的安装法兰要求小,最小DN40就可以。同时对罐顶的管脖高度,要求低,而且可以离罐壁较近的距离安装,故适应性很广。

  对于反应釜,如果罐子内有蒸汽,可以穿透。如果因为搅拌形成较大的漩涡,常规的超声波液位计,26G雷达液位计无法测量的条件下,用123G的毫米波雷达也可以测量。

  

@果***:

  123G的雷达是模拟输出吗? 需要专用PCB板材吗?

  

@超***7:

  123G雷达,配套后面变送部分的电路,出来有4-20ma或者485两种输出。

  现在已经不用专用的PCB板材来做了。

  

@传感器专家网-杨军:

  作为自动设备和智能驾驶的眼睛,目前有摄像头、毫米波雷达,激光雷达等解决方案,而毫米波雷达几乎是唯一可以“全天候、全天时”工作的传感器。


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@V***颖:

  惯性模块也在自动驾驶里辅助摄像头和毫米波雷达做精准定位。

  

@超***7:

  毫米波雷达,目前实际就是60G,77G,120G三大类。

  而且都是做的“片上天线”,这样就大大降低了硬件生产的难度。

  

@果***:

  请教一下 123G的毫米波穿透雨水的效果怎么样 比如以中雨大小作为参考 我实际测试过60G的PCR毫米波雷达,穿透效果比较差,只能达到1.5m左右。

  

@超***7:

  这个问题跟3个因素有直接关系。

  1.电磁波的波长,理论上60G应该比123G毫米波穿透能力更强。

  2.发射的功率。

  3.发射的角度。

  在液体温度超过100℃,有大量蒸汽的储罐中,我们用123G的毫米波雷达,测量最大的罐体是15米,再大的有蒸汽罐子,没有遇到过。

  你说的问题,在雨中只能测量到1.5米,很有可能是:

  1.发射功率太小。

  2.发射角度太大。

  还有一种情况,是粉尘。

  我们在水泥厂测量,成品水泥仓,最大测量过50米的水泥仓。连续工作时是:24V,200mA;功耗是:24×0.2=4.8W.

  

@果***:

  连续工作电流100mA左右 ,5V供电。功率是比较小,我测试的是超低功耗的雷达。

  我这个应用,近距离的测物位或者识别人体信息。

  

@超***7:

  那样发射角度比较大了。

  我们有3.3V供电,280mA的123G《天空之眼》雷达,在雨中可以测量到15米。而我们的发射角度小,是4-6°。

  你说的情况,看来主要是发射角度太大了。最小是90°的发射角度,信号分散了。

  

@果***:

  40度的发射角。

  信号确实要比您这个差一些。

  

@超***7:

  如果是同样的发射功率,以123G《天空之眼》雷达,来比较。4°发射角度,可以测量15米。

  您的是40°发射角度,可以测量1.5米。差不多的。

  

@果***:

  但是我这个角度,只能是靠外部的lens来做聚焦,本身的角度是比较大的,所以做不到4度的角度。

  

@超***7:

  是的。您的工况,就要求发射角度大,才能够好好工作。

  

@果***:

  对您的产品很感兴趣,能否通过一下好友?

  

@超***7:

  好的。

  

@传感器专家网-杨军:

  毫米波雷达的工作频率范围为30~300GHz,频谱分布于微波与远红外波相交叠的波长范围,所以兼有这两种波谱的优点,分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展,从而在应用上有其独特点。

  与微波相比,毫米波的分辨率高、指向性好、抗干扰能力强、探测性能好。与红外相比,毫米波的大气衰减小、对烟雾灰尘具有更好的穿透性、受天气影响小。这些特质决定了毫米波雷达更加适用于全天时、全天候的工作。

  毫米波雷达测速是基于多普勒效应原所形成的频率变化,通过检测这个频率差测得目标相对于雷达的移动速度,根据发射脉冲和接收脉冲的时间差,可以测出目标的距离。基于毫米波雷达对目标细节的识别能力,高精度的毫米波雷达也能承担图像识别的任务。


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@李***军:

  超声波能不能用于测试人体脉搏或血压信号?

  

@果***:

  毫米波雷达理论上可以测人体的心跳。

  武汉有个博士做出来了。

  测呼吸倒是比较容易。

  

@超***7:

  目前超声波测量人体脉搏或者血压,都是接触式测量。有这样的用途。

  

@李***军:

  接触式没问题,有没有应用案例。

  目前住院病人很多要带那个监护仪睡觉,因为测试血压都要打气阻断血压,所以想看看是否可以用超声波实现血压测量,这样不会影响病人睡觉休息。

  

@超***7:

  我们没有做这一块的超声波探头。

  这种要找做医疗超声的企业。

  我们目前做的都是工业超声波,比如:测距,测流速。

  

@传感器专家网-杨军:

  一辆汽车上会安装多颗短程、中程和长程毫米波雷达,在车辆前方、车身和后方发挥不同的作用。24GHz毫米波雷达目前仍是出货量最大的类型,主要用于中短距探测,77GHz毫米波雷达主要用于长距探测。虽然毫米波雷达起到了最核心的物体探测、测距和测速的作用,但是还需要其它传感器的辅助,比如激光雷达、摄像头、超声波雷达、惯性传感器等。

  

@超***7:

  是的。还要其他传感器来配合。

  

@传感器专家网-杨军:

  相对于热门的激光雷达,毫米波雷达是目前增长真正最快的市场。

  

@迷***人:

  智慧的车,聪明的网;车路协同;智慧交通。

  

@传感器专家网-杨军:

  毫米波雷达除了汽车智能辅助驾驶应用,还在无人机、安防、智能交通、工业以及军用领域发挥着非常重要的作用。

  毫米波雷达技术的发展趋势是朝着体积更小、功耗更低、集成度更高、多技术融合方向发展。

  

@江***子:

  请问杨工程师77GHz的最长测距在多少米范围?

  

@传感器专家网-杨军:

  250米,高性能可能去到300米。


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