Neues Radar misst mit Mikrometer-Genauigkeit

Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technoogie (KIT) und der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben gemeinsam einen Rekordwert für Radarabstandsmessungen erreicht. Das System soll zukünftig beispielsweise als Sensor eine bessere Steuerung von Robotern ermöglichen. Mit dem neuen Radarsystem ließ sich in gemeinsamen Messungen eine Genauigkeit von einem Mikrometer nachweisen, teilten die Wissenschaftler mit. Heute werden meist induktive Sensoren oder Lasermesssysteme zur Abstandsmessung eingesetzt. Induktive Sensoren, die Abstände mit Spule, Magnetfeld und Bewegung messen, arbeiten berührungslos und damit verschleißfrei, sind jedoch in ihrer Messwiederholrate beschränkt. Laser ermöglichen ebenfalls eine hochgenaue Messung, eignen sich aber nicht für Umgebungen mit Staub, Feuchtigkeit oder stark veränderlichen Lichtverhältnissen.

Demgegenüber können Radarsignale sowohl Staub als auch Nebel gut durchdringen. Radarsysteme werden bis jetzt allerdings vornehmlich zur Wetterbeobachtung, Luftüberwachung oder Abstandsmessung in Automobilen eingesetzt - also in Bereichen, wo eine relativ große Abstandsgenauigkeit ausreicht.

Das neu entwickelte Radarsystem zeichnet sich durch eine zuvor nicht erreichte Präzision aus: Bei einem gemeinsamen Versuch im Juli dieses Jahres erreichten die Karlsruher und Bochumer Forscher mit einer Genauigkeit von einem Mikrometer einen neuen Rekordwert für Radarabstandsmessungen. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 40 bis 60 Mikrometer dick.

Zur Messung setzen die Wissenschaftler ein Dauerstrichradar (FMCW-Radar - Frequency Modulated Continuous Wave Radar) ein, dessen Sender während der Dauer des Messvorgangs ununterbrochen arbeitet. Die RUB-Forscher entwickelten die Hardware, die Wissenschaftler des KIT die Algorithmik. Das Radarsystem mit speziellem Messaufbau erlaubt die mikrometergenaue Messung von Abständen bis zu mehreren Metern im Freiraum.

Im Vergleich zu Lasersystemen sind diese nicht nur kostengünstiger, sondern bieten auch die Möglichkeit, selbst absolute Positionen eindeutig zu messen. Durch den quasi unbegrenzten Eindeutigkeitsbereich sei das Radar dem Laser insgesamt weit überlegen, hieß es.