Die GPR-Wellengeschwindigkeit bietet direkte und indirekte Vorteile. Erstens ist die Kenntnis der Geschwindigkeit für die Berechnung der Tiefe eines Objekts, das in einem GPR-Datenabschnitt erscheint, wesentlich. Zweitens kann die weniger bekannte GPR-Geschwindigkeit verwendet werden, um auf eine andere physikalische Eigenschaft zu schließen, wenn eine empirische Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und der anderen physikalischen Eigenschaft entwickelt wurde. Beispielsweise wird die GPR-Geschwindigkeit häufig verwendet, um den Wassergehalt von Materialien zu messen. kritische Informationen für viele Branchen wie Landwirtschaft und Holzeinschlag.
Grundsätzlich ist die Messung der GPR-Geschwindigkeit einer Materialprobe relativ einfach. Stellen Sie zunächst sicher, dass der Boden der Probe auf einem Material mit ganz anderen elektrischen Eigenschaften als die Probe ruht. Eine Metallplatte funktioniert gut.
Zweitens ist eine gute Kopplung zwischen den GPR-Antennen und der Probe erwünscht, so dass die Erzeugung einer flachen Oberfläche auf der Probe optimal ist. Mit den GPR-Antennen in der Mitte der Probe werden einige GPR-Spuren gesammelt und zu einer einzigen Spur gemittelt. Messen Sie die Ankunftszeit (t) des Reflexionsereignisses vom Boden der Probe. Unter Verwendung der bekannten Empfänger / Sender-Trennung (en) und der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c) und der Probendicke (d) wird die Geschwindigkeit unter Verwendung der Gleichung in 1 berechnet.
Es gibt eine Reihe von Problemen, die berücksichtigt werden müssen, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Die Proben müssen ausreichend groß sein, um sicherzustellen, dass die gemessene Laufzeit eine genaue Geschwindigkeit liefert und dass die endliche Probengröße keinen Einfluss auf die gemessene Laufzeit hat.
(Diskussion in Redman et al. 2016).
Wenn die Größe der Fläche der Probe, auf der sich der GPR befindet (Durchmesser oder Breite), mehr als das Doppelte des Antennenabstands beträgt, ist der Einfluss auf die Laufzeit im Allgemeinen gering. Die Amplitude des reflektierten Ereignisses ist viel empfindlicher für die Probengröße; Die Reflexion vom Boden der Probe kann aufgrund von Unordnung oder geringer Amplitude schwierig zu identifizieren sein. Das folgende Beispiel zeigt ein einfaches Verfahren zum Bereitstellen eines klarer identifizierbaren Reflexionsereignisses.
Mit einem pulsEKKO® PRO TR1000 GPR wurden Daten zu einer Probe von Hackschnitzeln erfasst (Abbildung 2). Spuren wurden auf den Hackschnitzeln mit einer Metallplatte am Boden des Behälters und dann mit dem Behälter direkt auf der Plastikbox (im Wesentlichen Luft) aufgenommen. Die Spuren wurden gemittelt und eine Differenzspur erstellt.
In 3 sind die Reflexionsereignisse vom Boden der Probe für beide Fälle im linken Diagramm zu sehen, aber die genaue Zeit der Bodenreflexion zu bestimmen ist schwierig. Der Unterschied zwischen den beiden Spuren (Abbildung 3, rechts) zeigt ein klar identifizierbares Reflexionsereignis. Dieser Ansatz verbessert die Fähigkeit, die gewünschte Reflexion zu sehen, dramatisch und bietet eine bessere Genauigkeit bei der Bestimmung der Ankunftszeit und folglich der gemessenen Geschwindigkeit.
Das Messen der Geschwindigkeit in einer Probe ermöglicht die Schätzung einer verwandten Eigenschaft der Probe, wie beispielsweise des Wassergehalts. In diesem Fall müssen Sie die Geschwindigkeit von Proben messen, bei denen der Wassergehalt aus einer anderen zuverlässigen Methode bekannt ist (z. B. Wiegen der Probe nass und nach dem Trocknen).
Bestimmen Sie dann eine empirische Beziehung zwischen der gemessenen GPR-Geschwindigkeit und dem bekannten Wassergehalt. Oft wird die Geschwindigkeit in eine relative dielektrische Permittivität übersetzt, eine grundlegendere Materialeigenschaft: Kr = (c / v) 2 wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Für einige Materialien wie Böden bestehen bereits empirische Beziehungen, wobei die Topp-Beziehung üblicherweise verwendet wird, um auf den Wassergehalt zu schließen. Ein Beispiel für diese Methode, die auf Hackschnitzelproben mit unterschiedlichem Wassergehalt angewendet wird, ist in Abbildung 4 dargestellt.
Zusammenfassend kann die GPR-Geschwindigkeit eine indirekte und schnelle Messung der physikalischen Eigenschaften von Proben liefern. Dieselbe Methode kann verwendet werden, um Änderungen der physikalischen Eigenschaften einer Probe (z. B. des Wassergehalts) im Laufe der Zeit zu überwachen.
