Dentro de unos meses de su lanzamiento, el ultra receptor pulseEKKO® ya está cambiando la forma en que se recopilan e interpretan los datos GPR de baja frecuencia. Su capacidad para recopilar datos 1000 veces más rápido que antes permite que las señales GPR se apilen decenas de miles de veces sin reducir la velocidad de adquisición de datos. Esta tecnología permite ver características GPR más sutiles y profundas que nunca.
"Apilamiento" es el término que se aplica cuando las trazas de GPR se recopilan varias veces en una ubicación y se promedian. Apilar trazas de GPR muchas veces reduce el piso de ruido aleatorio a 1 / √ apiladas (Tabla 1); por ejemplo, 65,536 pilas, la mayor cantidad de pilas disponibles en el receptor Ultra, reduce el piso de ruido a menos del 0.5% en comparación con 1 pila. Esto significa que las señales GPR débiles, hasta unas 200 veces más pequeñas, ahora son detectables en los datos GPR.
A continuación, se destacan algunos ejemplos de datos recopilados con el ultra receptor pulseEKKO® para mostrar sus capacidades, incluida la forma en que aumenta la profundidad de penetración apilando decenas de miles de veces.
Ejemplo de datos 1: Petawawa, Ontario, Canadá
El primer ejemplo de datos se recopiló con un par de antenas pulseEKKO® de 100 MHz en una configuración SmartCart. El área tiene un alto contenido de arena que permite una buena penetración de GPR hasta más de 12 metros con 64 pilas (Figura 1, izquierda). El ruido aleatorio es visible a partir de los 10 u 11 metros de profundidad. A 14 metros de profundidad, el ruido domina la línea GPR, lo que dificulta ver reflectores GPR reales y coherentes.
La misma línea se recopiló luego con 8,192 pilas, utilizando el Ultra Receiver (Figura 1, derecha). Es importante tener en cuenta que la velocidad de recolección de esta línea con el receptor Ultra es la misma que el tiempo de recolección para 64 pilas en el receptor estándar pulseEKKO. Esta línea se ve más clara sin ruido aleatorio y reflejos GPR coherentes hasta más de 22 metros.
Según la Tabla 1, la teoría dice que aumentar el número de pilas de 64 a 8,192 debería reducir el piso de ruido en:
(1 /√64) / (1 / √8192) = 0.125 / 0.011 = 11.3 veces
Si bien la línea GPR recopilada con el mayor número de pilas obviamente se ve mejor, analicemos estas líneas cuantitativamente para ver cómo se mejoraron las señales GPR mediante el apilamiento.
La mejor manera de ver la mejora en la señal es utilizando el gráfico de amplitud de traza promedio o ATA, un tipo de gráfico que se discutió en el Boletín julio 2018.
Brevemente, un gráfico ATA muestra el nivel de señal promedio para una línea GPR completa, desde antes de que el transmisor GPR se dispare hasta el final de la ventana de tiempo, después de que todas las señales GPR se atenúan hasta el piso de ruido.
El piso de ruido es visible como el nivel de la señal de fondo antes de que se dispare el transmisor (líneas verticales rojas y verdes en la Figura 2).
Los gráficos ATA proporcionan información sobre el piso de ruido aleatorio y la profundidad de penetración de GPR.
La Figura 2 muestra el piso de ruido para 64 pilas (línea roja vertical) es de aproximadamente 0.04 milivoltios, mientras que el piso de ruido para 8,192 pilas (línea verde vertical) es 0.004 mV; esto es 10 veces más pequeño - muy cerca del valor teórico calculado arriba de 11.3.
Los gráficos ATA en la Figura 2 también muestran el punto donde las señales GPR se atenúan hasta el piso de ruido; este punto de intersección es el tiempo promedio (y en consecuencia la profundidad) de penetración de la señal GPR para la línea GPR. En este caso, los datos de 64 pilas proporcionan aproximadamente 280 ns de penetración (alrededor de 14 metros de profundidad en función de una velocidad del material de 0.10 m / ns), mientras que los datos de 8,192 pilas tienen señales GPR de hasta 420 ns (aproximadamente 21 metros de profundidad ).
Por lo tanto, la penetración aumentó aproximadamente un 50% al aumentar el número de acumulaciones a 8,192.
Ejemplo de datos 2: Tampa Bay, Florida, EE. UU.
Usando antenas pulseEKKO® de 100 MHz, se recopiló una línea GPR en la configuración SmartCart, como se muestra en la Figura 3. Los datos se apilaron primero 64 veces (Figura 4, izquierda); el ruido aleatorio es visible a partir de una profundidad de 5 metros. A 7 metros de profundidad, el ruido domina la línea GPR, lo que dificulta ver reflectores GPR reales y coherentes; esta es la profundidad de penetración promedio para esta línea GPR.
La misma línea recopilada con 8,192 pilas, utilizando el Ultra Receiver, se muestra en la Figura 4, a la derecha. La línea altamente apilada muestra un reflector coherente hiperbólico a una profundidad de 9.5 metros.
La mayor penetración del aumento de apilamiento reveló un reflector más profundo que nunca antes se había visto en esa área. La geología en esa parte de Florida es bien conocida y los investigadores están interpretando que el Ultra Receiver pudo obtener una imagen de un pináculo en el lecho de roca caliza altamente disuelta, debajo de las arenas limosas-arcillosas (Figura 5).
Nuevamente, no hubo una reducción significativa en la velocidad de recopilación de datos utilizando el Receptor Ultra a 8,192 pilas en comparación con el receptor estándar pulseEKKO® en 64 pilas. Anteriormente, el apilamiento alto comprometía la productividad; ahora, con el receptor Ultra, se puede lograr lo mejor de ambos mundos.
Ejemplo de datos 3: Bandung, Java, Indonesia
El último ejemplo de datos se recopiló en los flancos de Tangkuban Perahu, un volcán activo con antenas pulseEKKO® de 50 MHz.
Se recolectó una línea de 130 metros de largo con 32,768 pilas y reveló tres objetos distintos de gran diámetro, indicados por puntos azules en la Figura 7.
La gran reducción del ruido aleatorio hace que la imagen de los reflejos GPR sea más nítida; esto significa que se dedica poco tiempo a procesar los datos GPR en una sección interpretable. En este ejemplo, los datos eran tan claros que los vulcanólogos comenzaron su interpretación de datos en el campo, discutiendo sobre la naturaleza de los objetos fotografiados, si eran el resultado de tubos de lava (Figura 8a) o bombas volcánicas enterradas (Figura 8b). .
