Budowa i funkcjonowanie radaru


Georadar emituje fale elektromagnetyczne o częstotliwości z zakresu krótkich do ultrakrótkich fal radiowych. Fale te przenikając powierzchnie terenu odbijają się od warstw i powierzchni ośrodków o różnych właściwościach dielektrycznych. Odbite fale są rejestrowane przez urządzenie, a następnie przetwarzane cyfrowo.Goradar w czasie rzeczywistym dokonuje wstępnej obróbki sygnału a wyniki wyświetlane są na ekranie komputera w formie profili geradarowych. Dzięki temu inżynier w czasie rzeczywistym może dokonać interpretacji rejestrowanych danych. Niemniej jednak dokonanie processingu danych w specjalistycznym programie zewnętrznym umożliwia znaczne polepszenie jakości danych i dogłębniejszą oraz dokładniejszą analizę.

Przetwarzanie takich danych pomiarowych odbywa się za pomocą specjalistycznego oprogramowania. Metoda pozwala na uzyskanie obrazu przypominającego przekrój przez badany ośrodek jak np.: przekrój geologiczny ukazujący warstwowanie gruntów i skał, budowę strukturalną budowli (dróg, mostów), podziemne przeszkody i pustki, znaleziska archeologiczne, stare fundamenty, instalacje podziemne i wiele innych. (Figura 2-4)


Georadar składa się z trzech głównych komponentów (Figura 1):
  1. Centralnej jednostki sterującej
  2. Anteny
  3. Akumulatora

Figura 1. Budwa radaru oraz schemat pomiaru
 
System jest sterowany za pomocą dołączonego komputera przenośnego z odpowiednim oprogramowaniem sterującym. System ten pozwala na przetwarzanie i interpretację danych bez konieczności przegrywania zapisanych plików na inny komputer. Pozwala to na szybką interpretację danych podczas wykonywania prac polowych.

Georadar emituje niewielki impuls energii do danego ośrodka i rejestruje siłę oraz czas trwania odbitego sygnału (Figura 1). Antena odbiera impuls elektromagnetyczny wytwarzany przez jednostkę sterującą, wzmacnia go i przesyła do ziemi lub innego ośrodka, z daną częstotliwością. Częstotliwość anteny jest jednym z głównych czynników, od których zależy głębokości penetracji. Im wyższa jest częstotliwość anteny, tym głębokość pomiaru jest płytsza. Ponadto anteny o wyższych częstotliwościach cechują się większą rozdzielczością, co pozwala na lokalizację mniejszych obiektów. Zapis sygnału to pojedyncza ścieżka. Po złożeniu ścieżek, jedna po drugiej, uzyskujemy dwuwymiarowy obraz, gdzie x jest przebytą w czasie profilowania odległością, a y to czas "nasłuchu" przez georadar. Odbicia są wytwarzane, gdy impuls energii wchodzi w materiał o różnej przewodności elektrycznej lub przenikalności dielektrycznej w stosunku do materiału, który impuls opuścił. Siła lub amplituda odbicia zależy od wielkości różnic w stałej dielektrycznej i przewodności danych materiałów. Fala rozchodząc się w ośrodku geologicznym, ulega odbiciu, załamaniu i tłumieniu. Część wysyłanej energii w postaci impulsu ulega odbiciu, kiedy impuls przechodzi między ośrodkami o różnych właściwościach, część tej energii przenika dalej aż do momentu całkowitego wytłumienia lub zamknięcia okna czasowego transmisji impulsu przez centralną jednostkę sterującą. Różne ośrodki w zależności od właściwości mogą powodować spowolnienie, przyspieszenie, tłumienie lub całkowite odbicie fal elektromagnetycznych.
 
Metoda Georadarowa w praktyce
 
W praktyce badanie georadarowe polega na wykonaniu prostopadłej siatki profilowań interesującego obszaru/terenu oraz wykonaniu szczegółowej mapy występujących anomalii. Gęstość siatki profilowań zależna jest od celu badania oraz rodzaju i wielkości badanego obiektu bądź powierzchni. Przy odpowiednio gęstej siatce pomiarowej możliwe jest uzyskanie zdjęcia 3D badanego obszaru. 


Przetwarzanie danych

W wielu przypadkach operator zaobserwuje lokalizację szukanego obiektu podczas prac polowych. W takich wypadkach przetwarzanie danych jest niezasadne, jeśli klient nie wymaga szczegółowych map. Położenie celu może zostać oznaczone, jakoprzybliżony obszar na powierzchni. Przetwarzanie danych jest konieczne, jeżeli szczegółowe mapy są wymagane.

Przykłady radagramów - profili georadarowych:


Figura 2. Przykładowy profil mostu


Figura 3. Przykładowy profil mostek


Figura 3. Przykładowy profil - kanał melioracyjny. 





















Aby uzyskać więcej informacji prosimy o kontakt