Georadar - metoda działania

Sposób powstawania profilu georadarowego

Georadar impulsowy jest precyzyjnym nadawczo-odbiorczym urządzeniem pomiarowym, wykorzystującym zjawisko fal elektromagnetycznych. Antena nadawcza wysyła przerywany impuls sinusoidalny, o długości półtora okresu. Fala elektromagnetyczna penetruje dany ośrodek z prędkością, na którą pozwalają jego właściwości elektromagnetyczne. Druga antena - odbiorcza, zamontowana w pewnej odległości, odbiera odbite sygnały, które są opóźnione w stosunku do sygnałów nadawanych o określoną wartość - od kilkudziesięciu do kilku tysięcy nanosekund - wynikającą z odległości pomiędzy anteną nadawczą, reflektorem, który powoduje odbicie części energii, a anteną odbiorczą.

Zapis sygnału stanowi pojedyncza ścieżka, którą można w zasadzie porównać do pojedynczego odwiertu. W zamierzchłych czasach właśnie taki obraz oglądano na oscyloskopach. Po złożeniu ścieżek jedna po drugiej uzyskujemy dwuwymiarowy obraz, gdzie X jest przebytą w czasie profilowania odległością, a Z to czas "nasłuchu" przez georadar. Wymiar Y pojawia się przy tworzeniu brył 3D.

Fala elektromagnetyczna rozchodzi się w gruncie w formie stożka (jego kształt zależy od właściwości badanego materiału), dlatego georadar odbiera odbite sygnały już z pewnej odległości. Czas potrzebny na przebycie drogi do obiektu i z powrotem zmienia się w zależności od odległości anteny od obiektu. Najkrótszy jest w przypadku gdy antena znajduje się tuż nad badanym obiektem. Zatem przekrój np. rury georadar pokaże na odczycie jako hiperbolę. Znając współczynnik przenikalności badanego ośrodka (prędkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w danym ośrodku) georadar pozwala na dokładne określenie głębokości obiektów lub warstw.

 

 

 

Sposoby przedstawiania wyników badań, przy pomocy zróżnicowanych palet barw
Georadar - wiggleplot

 

falogram 2D bez kolorystyki - tzw. wiggle plot

Georadar - skala szarości

 

paleta kolorów od czarnego do białego, zero szare 50%

Georadar - cz-b-cz

 

paleta, której największe amplitudy oznaczono na czarno, zero jest białe

Georadar kolorowa palet barw

 

falogram w kolorystyce ustawionej przez autora

 

Georadar pracuje w szerokim zakresie częstotliwości od 10 MHz do 2 GHz i więcej . Dobór częstotliwości roboczej zależy od głębokości penetracji ( ze względu na tłumienie fal elektromagnetycznych wraz ze wzrostem głębokości) oraz od rodzaju gruntu (iły i gliny mocno ograniczają zasięg fal elektromagnetycznych, w przeciwieństwie do piasków i żwirów) .

Najmocniej tłumione są fale elektromagnetyczne o najwyższych częstotliwościach. Dlatego też w razie potrzeby zbadania głębiej zalegających warstw litologicznych lub obiektów używa się anten pracujących w dolnym zakresie częstotliwości, od około 10 do 300 MHz. Jednakże osiąganie dużych głębokości okupione jest zawsze niższą rozdzielczością pionową.

Kiedy zaistnieje konieczność wykonania dokładnych badań bardzo głęboko, można to uczynić nie z powierzchni gruntu lecz z otworu wiertniczego. Wówczas wprowadza się do niego specjalną antenę otworową. Anteny te pracują różnym zakresie częstotliwości i w zależności od wykonywanych prac oraz od rodzaju informacji jakie chcemy uzyskać możemy użyć anten wysoko- lub niskoczęstotliwościowych. Nasza firma oferuje Państwu otworowe anteny o częstotliwościach 100 MHz i 2 GHz.

Anteny średnio- i niskoczęstotliwościowe umożliwiają wykrycie większych obiektów, zaś anteny o wysokich częstotliwościach, w zakresie 1-5 GHz, charakteryzują się dużą szczegółowością i wykrywają np. poszczególne pręty zbrojeniowe w konstrukcji betonowej.

Przykłady obok pokazują różnice w rozdzielczości profili w zależności od użytej częstotliwości (anteny). W celu ułatwienia porównania każdy profil pokazuje tę samą głębokość (pomimo faktu, iż anteny o niższych częstotliwości sięgają znacznie głębiej). Duża anomalia (ok. 4 m w głąb) to pięknie widoczne wtrącenie innego rodzaju materiału - w tym przypadku jest to mur.