Bereits wenige Monate nach seiner Veröffentlichung verändert der pulsEKKO® Ultra Receiver die Art und Weise, wie niederfrequente GPR-Daten erfasst und interpretiert werden. Dank seiner Fähigkeit, Daten 1000-mal schneller als zuvor zu erfassen, können GPR-Signale Zehntausende Male gestapelt werden, ohne dass sich die Datenerfassungsgeschwindigkeit verringert. Diese Technologie ermöglicht es, subtilere und tiefere GPR-Merkmale als je zuvor zu erkennen.
„Stacking“ ist der Begriff, der verwendet wird, wenn GPR-Spuren mehrmals an einem Ort erfasst und gemittelt werden. Durch mehrmaliges Stapeln von GPR-Spuren wird das zufällige Grundrauschen auf 1 / √Stacks reduziert (Tabelle 1); Beispielsweise reduzieren 65,536 Stapel, die höchste Anzahl an Stapeln, die auf dem Ultra Receiver verfügbar sind, das Grundrauschen auf weniger als 0.5 % im Vergleich zu 1 Stapel. Dies bedeutet, dass schwache GPR-Signale, die bis zu etwa 200-mal kleiner sind, jetzt in GPR-Daten erkennbar sind.
Im Folgenden werden einige Beispiele von Daten hervorgehoben, die mit dem pulsEKKO® Ultra Receiver gesammelt wurden, um seine Fähigkeiten zu demonstrieren, einschließlich der Art und Weise, wie er die Eindringtiefe durch zehntausendfache Stapelung erhöht.
Datenbeispiel 1 – Petawawa, Ontario, Kanada
Das erste Datenbeispiel wurde mit einem Paar 100-MHz-PulsEKKO®-Antennen in einer SmartCart-Konfiguration erfasst. Das Gebiet hat einen hohen Sandgehalt, der eine gute GPR-Penetration bis zu einer Tiefe von mehr als 12 Metern mit 64 Stapeln ermöglicht (Abbildung 1, links). Das zufällige Rauschen ist ab einer Tiefe von 10 oder 11 Metern sichtbar. In 14 Metern Tiefe dominiert das Rauschen die GPR-Linie, was es schwierig macht, echte, kohärente GPR-Reflektoren zu erkennen.
Die gleiche Linie wurde dann mit dem Ultra Receiver mit 8,192 Stapeln gesammelt (Abbildung 1, rechts). Es ist wichtig zu beachten, dass die Erfassungsgeschwindigkeit dieser Linie mit dem Ultra-Empfänger mit der Erfassungszeit für 64 Stapel auf dem Standard-PulseEKKO-Empfänger übereinstimmt. Diese Linie sieht klarer aus, ohne zufälliges Rauschen und mit kohärenten GPR-Reflexionen bis zu einer Tiefe von 22+ Metern.
Basierend auf Tabelle 1 besagt die Theorie, dass eine Erhöhung der Anzahl der Stapel von 64 auf 8,192 das Grundrauschen um Folgendes senken sollte:
(1 /√64) / (1/√8192) = 0.125/0.011 = 11.3 mal
Während die mit der höheren Anzahl an Stapeln gesammelte GPR-Linie offensichtlich besser aussieht, analysieren wir diese Linien quantitativ, um zu sehen, wie die GPR-Signale durch Stapeln verbessert wurden.
Der beste Weg, die Verbesserung des Signals zu sehen, ist die Verwendung des durchschnittlichen Spuramplituden- oder ATA-Diagramms, einer Art Diagramm, das im beschrieben wurde Newsletter Juli 2018.
Kurz gesagt zeigt ein ATA-Diagramm den durchschnittlichen Signalpegel für eine gesamte GPR-Leitung von der Zeit vor der Auslösung des GPR-Senders bis zum Ende des Zeitfensters, nachdem alle GPR-Signale wieder auf das Grundrauschen abgeschwächt sind.
Das Grundrauschen ist als Hintergrundsignalpegel sichtbar, bevor der Sender feuert (vertikale rote und grüne Linien in Abbildung 2).
Die ATA-Diagramme liefern Informationen über das zufällige Grundrauschen und die Tiefe der GPR-Eindringung.
Abbildung 2 zeigt, dass das Grundrauschen für 64 Stapel (vertikale rote Linie) etwa 0.04 Millivolt beträgt, während das Grundrauschen für 8,192 Stapel (vertikale grüne Linie) 0.004 mV beträgt; Dies ist zehnmal kleiner – sehr nahe am oben berechneten theoretischen Wert von 10.
Die ATA-Diagramme in Abbildung 2 zeigen auch den Punkt, an dem die GPR-Signale bis zum Grundrauschen schwächer werden – dieser Schnittpunkt ist die durchschnittliche Zeit (und folglich Tiefe) der GPR-Signalpenetration für die GPR-Linie. In diesem Fall liefern die 64-Stack-Daten etwa 280 ns Penetration (etwa 14 Meter Tiefe basierend auf einer Materialgeschwindigkeit von 0.10 m/ns), während die 8,192-Stack-Daten GPR-Signale bis zu 420 ns (etwa 21 Meter Tiefe) liefern ).
Daher erhöhte sich die Durchdringung um etwa 50 %, indem die Anzahl der Stapel auf 8,192 erhöht wurde.
Datenbeispiel 2 – Tampa Bay, Florida, USA
Unter Verwendung von 100-MHz-PulsEKKO®-Antennen wurde eine GPR-Linie in der SmartCart-Konfiguration erfasst, wie in Abbildung 3 dargestellt. Die Daten wurden zunächst 64-mal gestapelt (Abbildung 4, links); Das zufällige Rauschen ist ab einer Tiefe von 5 Metern sichtbar. In einer Tiefe von 7 Metern dominiert das Rauschen die GPR-Linie, was es schwierig macht, echte, kohärente GPR-Reflektoren zu erkennen – dies ist die durchschnittliche Eindringtiefe für diese GPR-Linie.
Die gleiche Linie, die mit dem Ultra Receiver mit 8,192 Stapeln erfasst wurde, ist in Abbildung 4 rechts dargestellt. Die hochgestapelte Linie zeigt einen hyperbolischen, kohärenten Reflektor in einer Tiefe von 9.5 Metern.
Die erhöhte Durchdringung durch die erhöhte Stapelung brachte einen tieferen Reflektor zum Vorschein, der in diesem Bereich noch nie zuvor gesehen worden war. Die Geologie in diesem Teil Floridas ist gut bekannt und die Forscher deuten darauf hin, dass der Ultra Receiver einen Gipfel im stark aufgelösten Kalksteingrundgestein abbilden konnte, das unter schluffig-tonigen Sanden liegt (Abbildung 5).
Auch hier gab es keine signifikante Verringerung der Datenerfassungsgeschwindigkeit mit dem Ultra Receiver bei 8,192 Stapeln im Vergleich zum PulseEKKO®-Standardempfänger bei 64 Stapeln. Früher beeinträchtigte hohes Stapeln die Produktivität; Jetzt kann mit dem Ultra Receiver das Beste aus beiden Welten erreicht werden.
Datenbeispiel 3 – Bandung, Java, Indonesien
Das letzte Datenbeispiel wurde an den Flanken des Tangkuban Perahu gesammelt, einem aktiven Vulkan mit 50-MHz-PulsEKKO®-Antennen.
Es wurde eine 130 Meter lange Linie mit 32,768 Stapeln gesammelt und es wurden drei deutliche Objekte mit großem Durchmesser sichtbar, die in Abbildung 7 durch blaue Punkte gekennzeichnet sind.
Durch die starke Reduzierung des zufälligen Rauschens wird das GPR-Reflexionsbild schärfer; Dies bedeutet, dass nur wenig Zeit für die Verarbeitung der GPR-Daten in einen interpretierbaren Abschnitt aufgewendet wird. In diesem Beispiel waren die Daten so klar, dass die Vulkanologen mit der Dateninterpretation vor Ort begannen und über die Natur der abgebildeten Objekte stritten, ob sie von Lavaröhren (Abbildung 8a) oder vergrabenen Vulkanbomben (Abbildung 8b) stammten. .
