Radarmesstechnik – Prinzipien, Vorteile und Anwendungen im Überblick

Wie Radarsensoren messen –
die Grundprinzipien einfach erklärt

Radar, kurz für „radio detection and ranging“, basiert auf der Übertragung und Reflexion elektromagnetischer Wellen. Ein Radarsensor sendet eine gebündelte elektromagnetische Welle aus, die von Objekten als Echo reflektiert und vom Sensor ausgewertet wird. Dieses Prinzip ermöglicht die exakte Messung von Distanzen, Füllständen oder Positionen. Zur Radarkategorie zählen dabei sowohl freistrahlende Radarsensoren als auch Sensoren auf Basis der geführten Mikrowellentechnologie, die als geführte Radar-, TDR- (Time Domain Reflectometry) oder GWR-Sensoren (Guided Wave Radar) bezeichnet werden.

Anschauungsbeispiel - Schüttgutmessung mit Schüttkegel: Der Abstrahlwinkel nimmt mit abnehmender Frequenz deutlich zu – die 80 GHz-Technologie bietet mit nur 3° die höchste Präzision

Freistrahlende Radarsensoren 

Sie arbeiten kontaktlos und nutzen elektromagnetische Wellen, die über spezielle Antennen gezielt zum Medium gesendet werden. Die dabei eingesetzte Frequenz ist ein zentraler Leistungsfaktor – sie beeinflusst, wie präzise und zuverlässig der Füllstand in Prozess- oder Lagerbehältern erfasst werden kann.

Hochfrequenztechnologie

Radarsensoren mit hohen Frequenzen, wie der 80-GHz-Technologie, können kompakt gebaut werden, haben kleine Abstrahlwinkel bis zu 3° und sehr gute Reflektionseigenschaften. Dadurch liefern sie präzise und sichere Messergebnisse, auch bei komplexen Tankgeometrien oder in engen Schächten und Rohren.

Typische Anwendungen

Sie eignen sich hervorragend für Flüssigkeiten und Schüttgüter in Silos, Tanks und offenen Behältern, insbesondere dort, wo berührungslose Messungen aufgrund von Hygiene- oder Prozessanforderungen bevorzugt werden.

Geführte Radarsensoren

Bei dieser Technologie wird das hochfrequente Signal über eine geführte Sonde – als Stab oder Seil – direkt zum Medium übertragen. Die sogenannte TDR- bzw. GWR-Messung basiert auf dem Prinzip der geführten Mikrowelle, bei dem die Sonde als Wellenleiter fungiert. Durch den direkten Kontakt mit dem Medium ergeben sich Vorteile in komplexen Anwendungen: Selbst bei Schaum, Dampf oder schwachen Reflexionen liefert die Messung stabile und präzise Werte – ideal für anspruchsvolle Prozessbedingungen.

Niedrigfrequenztechnologie

Geführte Radarsensoren arbeiten häufig mit sehr niedrigen Frequenzen (z. B. 1 GHz), wodurch sie besonders unempfindlich gegenüber Staub, Anhaftungen, Schaum oder Dampf sind. Dies macht sie ideal für Anwendungen mit bewegten Oberflächen oder Trennschichtmessungen.

Anpassbare Sondentypen

Unterschiedliche Varianten wie Stabsonden, Seilsonden oder beschichtete Sonden (z. B. PA) erlauben eine flexible Anpassung an spezifische Prozessanforderungen.

Typische Anwendungen

Sie sind besonders geeignet für anspruchsvolle Prozessumgebungen wie staubige Silos oder Tanks mit aggressiven Medien.

Trennschichtmessung von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen DK-Werten: Der Mikrowellenpuls reflektiert an der oberen Schicht  (z.B. Öl), durchdringt sie und wird an der unteren Schicht  (z.B. Wasser) zum Sensor zurückgeleitet

Anpassung an unterschiedliche Medien

Zusätzlich zu den Messprinzipien wird auch zwischen den verschiedenen Eigenschaften der Messmedien unterschieden:

Flüssigkeiten

Die 80-GHz-Radartechnologie bietet vielseitige Lösungen für die präzise Füllstandmessung von Flüssigkeiten. Glatte Oberflächen und eine hohe Reflexionsfähigkeit sorgen für klare Signale und eine einfache Messung. Die schmale Strahlkeule der Hochfrequenzradarsensoren gewährleistet eine präzise Erfassung selbst in schmalen Tanks oder bei turbulenten Oberflächen.

Schüttgüter

Aufgrund von unregelmäßigen Oberflächen, Staubentwicklung und Schüttkegeln stellen Schüttgüter höhere Ansprüche an die Sensorik. Moderne Radarsysteme überzeugen hier mit robuster Signalverarbeitung, die auch unter solchen Bedingungen exakte Messergebnisse liefert. Die Kombination aus hoher Temperatur- und Druckbeständigkeit, minimaler Blockdistanz und präziser Messgenauigkeit bis ±2 mm macht diese Technologie zur idealen Wahl für staubige Silos oder anspruchsvolle Schüttgutprozesse.

Vorteile der Radartechnologie

Radarmessung bietet zahlreiche Vorteile, die sie besonders für anspruchsvolle Anwendungen attraktiv machen:

Hohe Messgenauigkeit: Radarsensoren liefern präzise Ergebnisse, selbst unter schwierigen Bedingungen wie extremen Temperaturen, hohem Druck oder aggressiven Medien. Dies garantiert eine zuverlässige Prozesssteuerung und Qualitätskontrolle.

Radarmessung: Die Radartechnologie zeichnet sich durch besonders hohe Messgenauigkeit aus und ermöglicht präzise Ergebnisse unabhängig von physischem Kontakt zum Medium.

Wartungsfreiheit: Da die Messung berührungslos oder über eine geführte Leitung erfolgt, sind Verschleiß oder mechanische Störungen nahezu ausgeschlossen, was die Lebensdauer der Systeme verlängert und Wartungskosten minimiert.

Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen: Radarsensoren messen zuverlässig, auch wenn sich Verschmutzungen oder Anhaftungen am Sensor bilden. Die optimierte Signalverarbeitung filtert Störungen heraus, sodass keine Reinigung erforderlich ist.

Unabhängigkeit von Prozess- und Umgebungseinflüssen: Temperatur, Druck, Vakuum sowie schwierige Bedingungen wie Nebelbildung, Wind oder Regen beeinträchtigen die Messgenauigkeit nicht. Die Sensoren liefern unter allen Umweltbedingungen zuverlässige Ergebnisse.

Hohe Bedienerfreundlichkeit: Die einfache Einrichtung und optionale Konfiguration der Sensoren, beispielsweise per UWT LevelApp, spart Zeit und ermöglicht eine schnelle Inbetriebnahme und Diagnose.

Messung bei Überflutung: Radarsensoren ermöglichen eine sichere Messung bis zur Sensorantenne, selbst bei Überflutung. Sie haben keine Totzone, benötigen keine Schutzhülsen und bleiben selbst in solchen Extremsituationen funktionsfähig.

Hervorragende Signalfokussierung: Die 80-GHz-Technologie erlaubt eine punktgenaue Ausrichtung des Radarstrahls auf das zu messende Medium. Dies erleichtert die Trennung von Mess- und Störsignalen und macht die Messung selbst in engen Schächten oder bei Einbauten wie Rohren und Pumpen einfach und genau.

Flexibilität: Die Radartechnologie ist äußerst vielseitig einsetzbar – von Silos mit Feststoffen und Flüssigkeitsbehältern bis hin zu komplexen Prozessanlagen oder offenen Anwendungen wie Halden im Freien. Dies reduziert die Notwendigkeit für unterschiedliche Sensortypen und vereinfacht die Anlagenplanung.

Breites Anwendungsspektrum für moderne Radarsensoren

Zusammenfassend ist die Radarmessung eine unverzichtbare Schlüsseltechnologie für die modernen Prozessindustrien. Sie kombiniert Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Flexibilität – und bewährt sich branchenübergreifend:

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie hygienisch bei Milch, Säften, Soßen oder Pulvern,

in der Chemie bei aggressiven Medien wie Säuren oder Lösungsmitteln,

in der Pharmaindustrie bei sterilen Anwendungen wie Fermentation oder Wirkstoffüberwachung,

in der Energie- und Versorgungswirtschaft bei Kohle, Asche, Biomasse oder Schlämmen,

in der Umwelt- und Recyclingbranche zur Messung in Silos mit Reststoffen oder Recyclingmaterialien,

in der Bau- und Zementindustrie bei der Füllstandskontrolle von Zement, Kalk oder Gips,

in der Kunststoffverarbeitung bei Granulaten und Schüttgütern in Trocknern oder Mischbehältern,

in der Metall- und Glasindustrie unter hohen Temperaturen oder staubigen Bedingungen,

sowie in vielen weiteren Branchen, in denen robuste, wartungsfreie und präzise Füllstandmessung gefragt ist – von der Holz- und Papierindustrie über die Tierfutterproduktion bis hin zur Wasser- und Abwassertechnik. 

Dank ihrer vielfältigen Ausführungsvarianten lassen sich Radarsensoren flexibel an unterschiedlichste Prozessbedingungen und Applikationen anpassen.

Angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung bleibt die Radartechnologie ein zentraler Baustein für Prozessoptimierung, Betriebssicherheit und Effizienzsteigerung in unterschiedlichsten Industriezweigen.