El poder de los gráficos de amplitud de seguimiento promedio (ATA)

sorteando el promedio de todas las trazas en un GPR La sección transversal muestra el carácter de respuesta en función del tiempo y proporciona al usuario conocimientos y conocimientos clave de la naturaleza de los datos.
 

Las líneas GPR se muestran comúnmente en diferentes colores según la amplitud de la señal (Figura 1a). Sin embargo, la mejor manera de mostrar los datos de traza es trazando los datos de GPR como una traza de ondulación (Figura 1b). Un diagrama de trazo de ondulación representa las amplitudes de la señal como desviaciones de amplitud cero.

Figura 1:

Línea GPR trazada en color variable (tonos grises), trazos (a) y trazos de ondulación (b). Para crear una gráfica ATA, todas las trazas se rectifican (c) y luego se promedian a una sola traza (d).

Para generar un gráfico ATA, todos los trazos de una línea GPR se rectifican (también llamados valores absolutos) para eliminar las amplitudes de la señal negativa y mostrar todas las señales como amplitudes positivas (Figura 1c). Luego, las trazas rectificadas se promedian a una sola traza (Figura 1d). El promedio de los datos rectificados significa que el ruido y las señales se incluyen en el promedio resultante.

Las parcelas ATA generalmente se trazan con la traza promedio en su lado (Figura 2); tiempo en la dirección X y amplitud en la dirección Y. Además, dado que existe un rango dinámico tan grande en las amplitudes de la señal GPR, el gráfico de amplitud de traza promedio generalmente se traza con una escala de amplitud logarítmica.

1. El gráfico se puede utilizar para evaluar y cuantificar el ruido aleatorio y la profundidad de penetración de las señales GPR.
2. Se enfatizan los reflectores planos; los reflectores que se sumergen o varían en profundidad se promedian
3. El ruido del sistema coherente que no varía en el tiempo se mostrará en el gráfico ATA y se puede diagnosticar como tal
4. El gráfico muestra si las señales GPR se están recortando
5. La curva de caída de la amplitud con el tiempo es una buena medida de la atenuación del suelo.
6. La disminución de la amplitud ATA proporciona una guía para la función de ganancia de tiempo apropiada que se aplicará a los datos.

En este artículo, nos enfocamos en cómo usar la gráfica de amplitud de trazo promedio (ATA) para ay e.

Figura 2:

Traza rectificada promedio graficada en una escala logarítmica. A y D = ruido de RF de fondo, B = pulso de transmisión y C = señales de atenuación. La "profundidad de penetración de GPR" es la profundidad a la que las señales de GPR han atenuado hasta el piso de ruido de RF.

El receptor GPR comienza a grabar antes de que se active el transmisor GPR, lo que genera solo ruido de fondo de radiofrecuencia (RF) en los datos (A en las Figuras 2 y 3).

Después de que se dispara el transmisor GPR, la señal de mayor amplitud en un gráfico ATA suele ser la llegada directa del pulso de transmisión GPR al receptor; esta señal viaja a través del aire a la velocidad de la luz (B en las Figuras 2 y 3). A esto se le llama "onda de aire directa".

Después del pulso directo, las señales GPR que llegan al receptor son más débiles, ya que se han atenuado después de viajar a través del subsuelo. Cuanto más se desplazan las señales GPR en el suelo, más débiles son y más tarde llegan (C en las Figuras 2 y 3).

Una vez que todas las señales GPR se han atenuado, el receptor vuelve a registrar el ruido de RF de fondo (D en las Figuras 2 y 3).

Figura 3:

Ilustración de los tipos de señales recibidas por el GPR

La profundidad a la que las señales GPR tienen la misma amplitud que el ruido de fondo (por lo que ya no se pueden diferenciar) se define como la “profundidad de penetración” de GPR; esta profundidad de penetración varía según las propiedades eléctricas del material (Figura 5).

Ruido RF de fondo

Antes de que se active el transmisor GPR, el receptor GPR registra otros emisores de radiofrecuencia en su ancho de banda (A en la Figura 2). En el ejemplo de la Figura 2, el piso de ruido de fondo es de aproximadamente 0.004 milivoltios.

En la Figura 100 se muestran ejemplos de gráficos ATA de datos de 0.03 MHz con ruido aleatorio de fondo que varía de 2 a 66 mV (4 veces más fuerte). El ruido de fondo puede variar enormemente según el entorno de RF: áreas, generalmente áreas urbanas, con muchos transmisores de radio potentes Puede generar señales 1000 veces más fuertes que otras áreas más remotas o rurales con pocos emisores de RF.
El ruido de fondo elevado reduce la profundidad de penetración de GPR.

Figura 4:

Gráficos ATA que muestran niveles variables de ruido de radiofrecuencia de fondo.

Los gráficos de ATA muestran que las amplitudes de GPR decaen con el tiempo. La Figura 5 muestra curvas de atenuación extrema de antenas de 100 MHz. La línea roja se inclina muy gradualmente, lo que indica una baja atenuación y una profunda penetración de la señal GPR. De hecho, a 850 ns (unos 45 metros), la señal aún no se ha atenuado hasta el piso de ruido; esto significa que el operador habría visto más profundo si hubiera establecido una ventana de tiempo más larga. La línea verde muestra una mayor atenuación, con la señal GPR cayendo rápidamente en el piso de ruido de fondo, lo que indica una penetración limitada de la señal GPR en este sitio.

Figura 5:

Curvas de atenuación baja (línea roja) y alta (línea verde).