TIPPS: Vorsicht vor dem (GPR) Schatten!
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Eine der ersten Lektionen, die GPR-Anwender über GPR lernen, ist, dass Funksignale nicht durch Metallgegenstände dringen können. In diesem TIPS-Artikel zeigen wir einige Beispiele für dieses Phänomen und wie es sich auf die Interpretation von GPR-Daten auswirkt.
Metallgegenstände bieten ein Reflexionsvermögen von 100 % (Abbildung 1). Die Gleichung zur Berechnung des Reflexionsvermögens ist nebenstehend dargestellt, wobei ein dielektrischer Permittivitätswert von K verwendet wird1=5 für trockenen Boden.
Figure 1
Unter Verwendung der Gleichung für Reflexionsvermögen (R) und dielektrische Permittivitätswerte für Metall bedeutet K2 = ∞ und Nichtmetall (K1 = 5) beträgt das Reflexionsvermögen von Metall 100 %. Tatsächlich ist es bei einem vergrabenen Metallgegenstand immer 100 %, unabhängig vom Wirtsmaterial.
Das bedeutet, dass das gesamte GPR-Signal, das auf ein Metallobjekt trifft, von diesem reflektiert wird und kein Signal durch das Objekt hindurchgeht und sich tiefer fortsetzt. Dies führt zu einer „Schattenzone“ ohne Signale unter Metallgegenständen (Abbildung 2). Bei kleinen Zielen kann Energie gebeugt und gestreut werden, sodass sie unter dem Metallziel erscheinen kann.
Figure 2
Wenn ein GPR-System über ein Metallobjekt fährt, werden alle Signale vom Metallobjekt reflektiert, was zu einer Schattenzone darunter führt, die frei von GPR-Reflexionen ist.
Beispiel 1: Einer der häufigsten Orte, an denen man die Schattenzone unter einem Metallgegenstand sieht, ist unter Bewehrungsstäben im Beton. In diesem Beispiel einer abgehängten Platte wird der starke horizontale Reflektor vom Boden des Betons (in ca. 0.2 m Tiefe) durch Schattenzonen direkt unter jedem Bewehrungsstab unterbrochen. Da es sich um kleine Unterbrechungen handelt, können wir die starke, flach liegende Reflexion von der Betonunterseite noch gut erkennen.
Beispiel 2: Wenn eine tiefere Metallleitung mit großem Durchmesser eine flachere Metallleitung kreuzt oder parallel zu dieser verläuft, ist es manchmal möglich, den Schatten der flacheren Leitung an der Spitze der hyperbolischen Reaktion der tieferen Leitung zu sehen. Dies liefert die Bestätigung, dass die beiden hyperbolischen Reaktionen von zwei separaten Objekten stammen und nicht die oberen und unteren Reflexionen eines nichtmetallischen Versorgungsunternehmens (siehe TIPPS: Bestimmen des Rohrdurchmessers aus GPR-Daten).
Beispiel 3: Dieses Betonbild ähnelt Beispiel 1, außer dass der Abstand zwischen den Bewehrungsstäben deutlich geringer ist. Dies führt zu einer Reihe sehr kurzer, flacher Reflexionen von der Unterseite der Betonschnittstelle, die nur zwischen den einzelnen Bewehrungsstahlpaaren sichtbar sind. Da die Unterseite des Betonreflektors so diskontinuierlich ist und große Lücken aufweist, kann man sie leicht übersehen und nicht interpretieren. Dies bedeutet, dass die Schätzung der Plattendicke, die für Ihren Kunden wichtige Informationen sein könnte, nicht in Ihrem Projektbericht enthalten ist.
Beispiel 4: Dieses Beispiel ähnelt Beispiel 3, jedoch in einem viel größeren Maßstab. Die Reaktionen zwischen den Metalltanks zeigen eine Reihe kurzer, flacher Reflektoren, die als Materialbett interpretiert werden könnten, auf dem die Tanks platziert waren. Wenn dieser Reflektor erkannt wird und die Interpretation besteht, dass es sich tatsächlich um das Tankbett handelt, können diese zusätzlichen Informationen eine Möglichkeit bieten, den Durchmesser des Tanks abzuschätzen.
Bei diesen Beispielen handelt es sich um einfache Situationen, in denen die Schattenzone leicht zu erkennen und zu erklären ist, andere Situationen jedoch möglicherweise nicht so einfach zu verstehen sind. Das Problem ist komplex und hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Größe und Tiefe des Metallobjekts und der Zielfrequenz der Antennenmitte.
