Comprender el ruido externo en los datos GPR
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Comprender el ruido externo en los datos GPR

Los operadores de GPR deberían poder reconocer el ruido externo en sus datos de levantamiento GPR. Identificar rápidamente y posiblemente evitar la interferencia en sus datos lo ayudará a mejorar su interpretación GPR y los resultados finales.

Todos hemos compartido la experiencia de conducir por la carretera y escuchar la radio cuando de repente hay una interferencia. A veces, la interferencia es débil y podemos escuchar la estación pero tenemos que esforzarnos un poco; otras veces la estación está totalmente inundada por el ruido y no se escucha nada por encima. Lo mismo puede pasar con las señales GPR porque están en la misma banda de frecuencia que las estaciones de radio FM, radios CB, teléfonos celulares, walkie-talkies, radios bidireccionales y otros dispositivos de radio.

Para los operadores de GPR, estas fuentes de radio externas son ruido externo.

No importa si se trata de una radio de automóvil o un sistema GPR, la definición de ruido es la misma: señales no deseadas dentro de la banda. Si su configuración de profundidad (o ventana de tiempo) es lo suficientemente larga, el ruido de radio de fondo se puede ver hacia la parte inferior de cada línea GPR, (Figura 1, izquierda) como señal aleatoria o tipo hash cuando se aplica ganancia de tiempo.

Un gráfico de amplitud de traza promedio (ATA) es una excelente manera de comparar el nivel de ruido de fondo y la intensidad de la señal GPR, (Figura 1, derecha). En este caso, el ruido de fondo promedio es de alrededor de 0.9 mV, mientras que la señal GPR máxima es de alrededor de 50 mV.

Un diagrama ATA muestra gráficamente el tiempo GPR en que la señal GPR decae hasta el nivel de ruido de fondo; en otras palabras, el tiempo que la señal GPR ya no se puede distinguir del ruido. Esta es la profundidad máxima de penetración de GPR.

Figura 1 y XNUMX
Línea de datos de GPR (izquierda) y gráfico de amplitud de traza promedio (derecha) con un nivel de ruido de fondo típico de 0.9 mV en comparación con una amplitud máxima de señal de GPR de 50 mV.

El nivel de ruido en Figura 1 y XNUMX no prohíbe el uso de GPR porque es mucho más débil que las señales GPR. El peor de los casos de ruido ocurre cuando las señales de ruido son similares o mayores en intensidad que las señales GPR. Cuando se encuentra este tipo de ruido (a una profundidad de 7 m en el ejemplo), el ruido de fondo se eleva a un nivel muy alto y, como muestra un diagrama de ATA, la profundidad de exploración GPR se ve gravemente afectada; en algunos casos, los datos GPR pueden ser inutilizables.

Figura 2 y XNUMX muestra datos de un sitio extremadamente ruidoso, a menos de 100 metros de una torre de transmisión de radio. El transmisor de radio externo produce un nivel de ruido de fondo de 20 mV, en el ancho de banda del receptor GPR, y abruma por completo las señales GPR, lo que resulta en una penetración prácticamente nula de la señal GPR y hace que los datos sean completamente inútiles.

Figura 2 y XNUMX
Línea de datos GPR (izquierda) y gráfico de amplitud de traza promedio (derecha) de un sitio con un nivel particularmente alto de ruido. La única señal GPR visible en los datos es el pulso de transmisión y la profundidad de penetración es insignificante.

El nivel de ruido de fondo es uno de los factores que limita la penetración de la señal GPR. Compare las profundidades de penetración de las Figuras 1 (7.5 metros) y 2 (1.0 metros). Si los niveles de ruido y atenuación en la Figura 1 fueran los mismos que los datos en la Figura 2, los datos provenían del mismo sitio y, por lo tanto, tenían la misma atenuación de la señal GPR, ¡el ruido extremo ha reducido la profundidad de penetración en 6.5 metros!

Una forma de suprimir el tipo de ruido aleatorio que se muestra en las Figuras 1 y 2 es aumentando el número de pilas. (Figura 3) . Esta es la base detrás de la tecnología Ultra Receiver que Sensors & Software emplea en el NOGGIN® Ultra 100 y el pulseEKKO® Ultra Receiver. Los Ultra-Receptores son mil veces más rápidos que los receptores estándar, lo que aumenta el número máximo de pilas de 2048 a 65,536 XNUMX. Para obtener más información sobre cómo Ultra Receiver reduce el ruido para aumentar la profundidad de penetración del GPR, consulte https://www.sensoft.ca/blog/ultra-receiver-revolutionizing-low-frequency-data/.

Figura 3 y XNUMX
Datos GPR recopilados en el mismo sitio con un receptor estándar apilado 64 veces (izquierda) y el receptor ultrapulseEKKO® apilado 8192 veces (derecha). El apilamiento más alto reduce el ruido de fondo aleatorio, lo que permite que las señales GPR más débiles de la profundidad sean visibles. En este ejemplo, el apilamiento más alto a la derecha revela un objetivo a 9 metros de profundidad que no es visible en la línea de la izquierda con menos apilamiento debido al ruido.

Las Figuras 1 a 3 muestran ruido aleatorio, pero el ruido de fondo puede adoptar varios patrones dependiendo de la naturaleza del dispositivo de transmisión de radio. A veces puede aparecer sobre un área estrecha de ubicación espacial (Figura 4a) , desvaneciéndose con el tiempo (Figura 4b) , o con un patrón periódico (Figura 4c) . Los patrones de ruido periódicos pueden ser causados ​​por la fuente que inicia y detiene la transmisión o cambia de posición. Una antena de transmisión direccional giratoria como las que se encuentran en los aeropuertos podría dirigir las señales hacia un GPR y luego alejarlas.

Otras variables de cómo el sistema GPR recibe el ruido externo son el ancho de banda de la antena, la distancia a la fuente de ruido y la orientación de las antenas GPR con respecto a la fuente de ruido.

Figura 4a
Una ráfaga de ruido de corta duración. Tenga en cuenta que el ruido es visible antes de que el transmisor GPR se dispare justo antes del tiempo = 0 ns, lo que significa que proviene de una fuente externa y no del sistema GPR.

Figura 4b
El ruido se desvanece y desaparece con el tiempo.

Figura 4c
Patrón periódico de ruido, probablemente de una fuente de transmisión giratoria, como un plato de radar de aeropuerto.

Figura 4d
Patrón de ruido de pendiente inusual.

Figura 4d muestra un interesante patrón de ruido inclinado que es casi coherente. Esto significa que la fuente de ruido externo estaba transmitiendo a una tasa de repetición similar al sistema GPR.

La mejor manera de confirmar que una señal sospechosa en la línea GPR es un ruido externo y no generado de alguna manera por el sistema GPR o un reflejo GPR real, es mirar los datos antes del primer descanso (o tiempo cero); Todos los sistemas de sensores y software recopilan aproximadamente el 10% de los datos antes de que se dispare el transmisor GPR (Figuras 4a, b y c). Si la señal en lo profundo de la sección es la misma que la señal antes de la primera ruptura, la fuente de la señal es definitivamente externa.

El ruido no es un problema para la gran mayoría de los levantamientos GPR, pero los operadores deben reconocerlo cuando ocurre. Cuando afecte negativamente a la encuesta GPR, considere realizar la encuesta en un momento diferente cuando los transmisores de radio estén apagados o más débiles; muchas estaciones de radio reducen su potencia de transmisión por la noche. Además, ejecute algunas líneas de prueba para ver si el ruido se reduce cuando las líneas topográficas se recopilan en una dirección determinada, a menudo ortogonal a la fuente de ruido.

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