Al asignar la amplitud promedio de todas las trazas en una sección transversal de GPR, se muestra el carácter de respuesta frente al tiempo de viaje (o profundidad) y proporciona al usuario conocimientos y conocimientos clave de la naturaleza de los datos.
En la Parte 1 de nuestra historia sobre parcelas ATA en nuestro Vistas del subsuelo de julio de 2018, nos centramos en cómo utilizar el gráfico de amplitud de tiempo promedio (ATA) para:
- Cuantificar el nivel de ruido de fondo
- Determinación de la profundidad de penetración de GPR
- Analizando la atenuación de la señal GPR con profundidad
En este artículo, continuamos analizando el poder de las parcelas ATA; cómo proporcionan información sobre el pulso de transmisión y pueden ayudar a identificar el ruido del sistema coherente y las ondas de aire.
Pulso transmitido
La señal de mayor amplitud en un gráfico ATA es normalmente la onda directa. Esta señal viaja directamente del transmisor al receptor. En algunos casos, la señal directa puede exceder el valor máximo que la electrónica receptora puede admitir, lo que hace que el voltaje pico registrado sea menor que el valor real. Esto se conoce como recorte de señal. Cuando se conoce el nivel máximo de detección del receptor, un gráfico ATA indica rápidamente si el pulso de transmisión (Figura 1) está recortado. El ejemplo de la Figura 1 muestra señales para un receptor con un rango de registro máximo de +/- 50 milivoltios. Las señales que superan los 50 mV se “recortan” como lo ilustra el gráfico.
Un pulso de transmisión recortado puede afectar el uso de un filtro de sustracción de fondo (utilizado para revelar señales más débiles enmascaradas por el pulso de transmisión de mayor amplitud). Si se recortan los datos, no se detectan las respuestas de destino en la zona de recorte. Este efecto a menudo se denomina supresión del transmisor. Si los reflectores poco profundos no son de interés para un levantamiento dado, entonces un pulso de transmisión recortado es aceptable.
Para sistemas GPR completamente biestáticos, el recorte se puede reducir o eliminar separando las dos antenas GPR. Otros enfoques son reducir la potencia del transmisor o reducir la ganancia del receptor (y por lo tanto la sensibilidad del receptor). Todas estas opciones están disponibles en los últimos sistemas pulseEKKO® donde el usuario puede mover cada antena de forma independiente, ajustar el voltaje del transmisor o cambiar la ganancia del receptor (en el caso del nuevo Ultra Receiver). Los sistemas GPR, como NOGGIN®, LMX® y CONQUEST® tienen antenas con una separación fija y están diseñados para que las señales no se corten cuando el sistema está en el suelo.
Ruido coherente
Uno de los aspectos desafiantes de los sistemas GPR es la presencia de ruido coherente invariante en el tiempo. Estas señales se producen dentro del propio sistema GPR y están asociadas con señales que viajan dentro de la electrónica o en el cableado y la estructura de soporte asociados. Para casos extremos, estos aparecen como bandas constantes a través de una sección de radar y enmascaran todas las respuestas del subsuelo.
Los gráficos ATA son muy útiles para evaluar el nivel de ruido coherente en el tiempo (y espacialmente). Cuando los datos se adquieren a lo largo de un transecto donde hay una cantidad sustancial de cambio con objetivos a diferentes profundidades y ubicaciones espaciales, la gráfica ATA debe revelar una respuesta que decae suavemente. La presencia de picos localizados en la curva de respuesta decreciente es indicativa de ruido coherente.
La Figura 2 muestra un gráfico ATA con un ejemplo de ruido de sistema coherente en forma de bandas periódicas a través de la sección transversal, causado por señales que se mueven en un cable metálico cerca de las antenas.
La sustracción de fondo se usa a menudo para reducir estas señales coherentes, y en buenos casos se puede lograr una reducción de ruido de 10 a 100 veces. Dado que en los estudios de GPR serios, las respuestas objetivo son generalmente de 10 a 100,000 veces más pequeñas que las señales de onda directas, la sustracción de fondo no es un enfoque completamente confiable para obtener resultados óptimos. Las señales débiles aún pueden perderse en el ruido y la sustracción de fondo reducirá o eliminará los reflectores relativamente planos.
La mejor manera de minimizar este tipo de ruido es prestar una gran atención al diseño del sistema y al ensamblaje de los componentes. Por lo general, les decimos a los nuevos compradores de GPR que evalúen el nivel de ruido del sistema coherente al seleccionar un sistema y examinen los datos sin el uso de un filtrado de sustracción de fondo.
Ondas de aire
Una vez que las señales de GPR se han atenuado hasta el nivel de ruido de fondo, es posible ver señales que se reflejan en objetos sobre la superficie, como árboles, edificios, techos (cuando el estudio de GPR se realiza dentro de un edificio) y marquesinas. Estos reflejos se denominan "ondas de aire" porque las señales viajan a través del aire a la velocidad de la luz. Las ondas de aire se ven comúnmente cuando la ventana de tiempo es mucho mayor que la profundidad de penetración (Figura 3).
Hay momentos en que los eventos de amplitud en momentos posteriores en un gráfico ATA resultan ser reflectores reales del subsuelo (Figura 4). Uno de los grandes beneficios de los gráficos ATA proviene de poder evaluar la amplitud relativa de las señales que aparecen en la sección transversal de GPR. Como parte de la interpretación, se puede sopesar la probabilidad de que una señal muy débil sea un verdadero objetivo del subsuelo.
Si bien no lo ilustraremos aquí, mostrar el gráfico ATA de una sección antes y después de la aplicación de las funciones de ganancia variable en el tiempo ayudará a evaluar la confiabilidad de la sección transversal final cuando las señales débiles se amplifican fuertemente.
Conclusión
Las parcelas ATA están disponibles en el Módulo de procesamiento de las EKKO_Project ™ software. Este tipo de procesamiento proporciona una herramienta poderosa que permite a los usuarios realizar la mejor interpretación posible de los datos GPR. La capacidad de diferenciar el ruido de los reflectores subterráneos reales, aunque no siempre es fácil de determinar, significa que el valor de los datos GPR se mejora para el uso final. El valor real para todos es evitar la mala interpretación de los datos. Para obtener más información sobre los gráficos ATA y otras ayudas de interpretación poderosas, contáctenos o vea uno de nuestros videos en línea sobre análisis de datos.