Georadar

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Badania archeologiczne georadarem w Berlinie
Profil georadarowy z cmentarza w Alabama, USA. Odbicia w kształcie hiperboli wskazują na obecność zagrzebanych przeszkód - możliwe grobowce.

Georadar (ang. ground-penetrating radar, GPR) – wysokorozdzielcza, mobilna metoda geofizyczna oparta na emitowaniu fal elektromagnetycznych o częstotliwości z zakresu krótkich do ultrakrótkich fal radiowych i rejestracji fal odbitych od warstw charakteryzujących się zmianami własności dielektrycznych. Przetwarzanie takich danych pomiarowych odbywa się z wykorzystaniem oprogramowania, które 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, instalacje podziemne i wiele innych.

Sygnał to abstrakcyjny model dowolnej mierzalnej wielkości zmieniającej się w czasie, generowanej przez zjawiska fizyczne lub systemy. Tak jak wszystkie zjawiska może być opisany za pomocą aparatu matematycznego, np. poprzez podanie pewnej funkcji zależnej od czasu. Mówimy, że sygnał niesie informację lub też umożliwia przepływ strumienia informacji.Żwir – okruchowa skała osadowa o luźnej postaci, złożona z różnych skał i minerałów o średnicy większej niż 2 mm, do nawet kilku centymetrów.

Budowa i działanie[ | edytuj kod]

 Osobny artykuł: Profil georadarowy.
Schemat działania georadaru.

Jednokanałowy zestaw radarowy składa się z dwóch anten: nadawczej i odbiorczej (wersja bistatyczna) lub jednej anteny nadawczo-odbiorczej (wersja monostatyczna), centralnej jednostki sterującej sygnałem i rejestratora. Specjalnie skonstruowane sygnały elektromagnetyczne emitowane są z poruszającego się bezpośrednio po badanej powierzchni zestawu anten i propagują się w badanym ośrodku. W wersji bistatycznej jedna antena wysyła monocykle sinusoidalne, o długości półtora okresu, a druga identyczna antena, zamontowana tuż obok, odbiera odbite sygnały, które są opóźnione w stosunku do sygnałów nadawanych o wartość od kilkudziesięciu do kilku tysięcy nanosekund. Coraz popularniejsze są też rozwiązania emitujące sygnały ze skokowo zmienną częstotliwością bądź sygnały typu chirp. Georadar może pracować z antenami ekranowanymi oraz nie ekranowanymi. Zastosowanie kilku różnych anten daje możliwość pracy na kilku kanałach co umożliwia uzyskanie lepszej rozdzielczości obrazu.

Stany Zjednoczone, Stany Zjednoczone Ameryki (ang. United States, US, United States of America, USA) – federacyjne państwo w Ameryce Północnej graniczące z Kanadą od północy, Meksykiem od południa, Oceanem Spokojnym od zachodu, Oceanem Arktycznym od północnego zachodu i Oceanem Atlantyckim od wschodu.Sejsmika refleksyjna także Sejsmika odbiciowa – geofizyczna metoda pomiarowa, pozwalająca na uzyskanie obrazu struktur geologicznych. Polega ona na rejestracji i analizie sztucznie wywołanej i odbitej od granic warstw geologicznych fali akustycznej, (tu nazywanej falą sejsmiczną) .

Sygnał odbity od granic pomiędzy obszarami o różnej stałej dielektrycznej jest rejestrowany przez antenę odbiorczą w dziedzinie czasu i następnie zapisywany w postaci danych cyfrowych. Zapis sygnału to pojedyncza ścieżka, którą można porównać do pojedynczego odwiertu. Dawniej właśnie taki obraz oglądano na oscyloskopach. Po złożeniu ścieżek jedna po drugiej uzyskujemy dwuwymiarowy obraz, gdzie x jest przebytą w czasie profilowania odległością, a y to czas "nasłuchu" przez georadar, który w środowisku o znanej prędkości fali elektromagnetycznej, pozwala na precyzyjne określenie głębokości przeszkód, od których odbijają się nadawane sygnały. Prędkość fali można uzyskać na podstawie (1) badań laboratoryjnych stałej dielektrycznej materiału, (2) czasu transmisji fali (pomiędzy otworami wiertniczymi lub dzięki metodzie CMP) lub (3) migracji iteracyjnej (Fisher, McMechan i in. 1992).

Glina – pod kątem genezy, jest to ilasta skała osadowa, powstała najczęściej w okresie czwartorzędu w wyniku nagromadzenia osadów morenowych (skały ilaste starsze niż czwartorzędowe nazywane są najczęściej iłami). Jest to zatem skała złożona z minerałów ilastych, kwarcu, skaleni, substancji koloidalnych, może zawierać okruchy innych skał oraz substancje organiczne (humus, korzenie, bituminy).Fale radiowe (promieniowanie radiowe) – promieniowanie elektromagnetyczne, które może być wytwarzane przez prąd przemienny płynący w antenie. Uznaje się, że falami radiowymi są fale o częstotliwości 3 kHz – 3 THz (3·10 – 3·10 Hz). Według literatury zachodniej zakres częstotliwości obejmuje fale od 3 Hz. Zależnie od długości dzielą się na pasma radiowe.

Georadar pracuje, w zależności od potrzeb, w szerokim zakresie częstotliwości od 10 MHz do 4 GHz. Dobór częstotliwości roboczej zależy od głębokości penetracji, ponieważ fale elektromagnetyczne są tłumione w gruncie (zwłaszcza w iłach i glinie ─ suchy piasek i żwir nie ograniczają tak mocno ich zasięgu). Najmocniej tłumione są fale elektromagnetyczne o najwyższych częstotliwościach. Dlatego też w razie potrzeby zbadania głębiej zalegających warstw litologicznych używa się anten pracujących w dolnym zakresie częstotliwości, czyli od 20 MHz do 300 MHz. Anteny dla średnich i wysokich częstotliwości umożliwiają wykrycie średnich i małych obiektów, zaś anteny o częstotliwości 1–2 GHz wykrywają nawet poszczególne pręty zbrojeniowe w konstrukcji betonowej. Osiąganie dużych głębokości okupione jest niższą rozdzielczością. Oznacza to, że na największych głębokościach możemy dostrzec jedynie największe obiekty takie jak jaskinie, tunele, uskoki oraz strukturę warstw litologicznych, co w wielu zastosowaniach może być zaletą tej metody. Gdy konieczne jest wykonanie dokładnych badań na dużych głębokościach, można zastosować anteny otworowe. Za ich pomocą dokonuje się pomiarów w sąsiedztwie otworu wiertniczego.

Uskok – struktura tektoniczna powstała w wyniku rozerwania mas skalnych i przemieszczenia ich wzdłuż powstałej powierzchni (lub wąskiej strefy zniszczenia), zwanej powierzchnią uskoku (lub strefą uskokową). Uskokom mogą towarzyszyć inne struktury tektoniczne (przyuskokowe podgięcia warstw, fałdy, fleksury).Częstotliwość (częstość) – wielkość fizyczna określająca liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. W układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1 sekundy. Najczęściej rozważa się częstotliwość w ruchu obrotowym, częstotliwość drgań, napięcia, fali.


Podstrony: 1 [2] [3] [4]




Warto wiedzieć że... beta

Zbrojenie – wkładki w postaci stalowych prętów, siatek lub innych kształtowników - np. umieszczone w betonie w celu zwiększenia jego wytrzymałości na rozciąganie. W geotechnice istnieje pojęcie gruntu zbrojonego - zbrojeniem mogą być tu zarówno elementy stalowe, jak również materiały takie, jak geotekstylia czy zużyte opony.
Profil georadarowy (także radargram, falogram) w badaniach georadarowych jest graficznym obrazem badanego podłoża. Profil georadarowy złożony jest z hodografów odbitej w podłożu fali elektromagnetycznej, która w przypadku większości sprzętu spolaryzowana jest liniowo. Poszczególne wydarzenia są tu graficznie przedstawiane jako amplituda i średnia częstotliwość odbitego sygnału w poziomej skali odległości i pionowej skali czasu (pomiędzy emisją a rejestracją powracającego odbitego sygnału). Przy znajomości prędkości fali elektromagnetycznej w badanym ośrodku skala czasu może być przekształcona na głębokość.
Konsolidacja w mechanice gruntów proces zagęszczania gruntu pod własnym lub zewnętrznym obciążeniem. Konsolidacji ulegają różne grunty mineralne (szczególnie istotna jest ona w przypadku iłów i innych gruntów spoistych) oraz organiczne (np. torf, gytia i inne). Mechanizm konsolidacji oparty jest na zmniejszaniu się przestrzeni porowej (a więc też objętości gruntu) i dyssypacji wody i przyjmuje się, że ma odmienny charakter w przypadku gruntów mineralnych oraz organicznych.
Glacjologia – nauka z rodziny hydrologii, zajmująca się badaniem lodowców, lądolodów oraz własnościami lodu, ich występowaniem, procesami ich powstawania oraz badaniem ich wpływu na środowisko.
Rejestrator, rejestrator przemysłowy - urządzenie służące do zapisu (archiwizacji) i prezentacji (wizualizacji) informacji o przebiegu parametrów kontrolowanych procesów technologicznych w czasie (np. temperatura, ciśnienie) oraz ewentualnie warunków, w których te procesy są realizowane (np. temperatura, wilgotność, zapylenie).
Biblioteka Narodowa Izraela (hebr. הספרייה הלאומית; dawniej: Żydowska Biblioteka Narodowa i Uniwersytecka, hebr. בית הספרים הלאומי והאוניברסיטאי) – izraelska biblioteka narodowa w Jerozolimie.
Ochrona środowiska – całokształt działań (także zaniechanie działań) mających na celu właściwe wykorzystanie oraz odnawianie zasobów i składników środowiska naturalnego, zarówno jego składników abiotycznych, jak i żywych (ochrona przyrody). Nauka o ochronie środowiska to sozologia.

Reklama