La puissance des tracés d'amplitude de trace moyenne (ATA)

lisant la moyenne de toutes les traces dans un GPR La section transversale montre le caractère de réponse en fonction du temps et fournit à l'utilisateur des informations et des compréhensions clés de la nature des données.
 

Les lignes GPR sont généralement affichées dans des couleurs variables en fonction de l'amplitude du signal (figure 1a). Cependant, la meilleure façon d'afficher les données de trace consiste à tracer les données GPR sous la forme d'une trace d'agitation (figure 1b). Un tracé de tracé d'agitation représente les amplitudes du signal sous forme de déflexions à partir d'une amplitude nulle.

Figure 1:

Ligne GPR tracée avec des traces de couleur variable (nuances de gris) (a) et une trace d'agitation (b). Pour créer un tracé ATA, toutes les traces sont rectifiées (c) puis moyennées en une seule trace (d).

Pour générer un tracé ATA, toutes les traces d'une ligne GPR sont rectifiées (également appelées valeur absolue) pour supprimer les amplitudes de signal négatives et afficher tous les signaux sous forme d'amplitudes positives (figure 1c). Ensuite, les traces rectifiées sont moyennées en une seule trace (figure 1d). La moyenne des données rectifiées signifie que le bruit et les signaux sont tous inclus dans la moyenne résultante.

Les graphiques ATA sont généralement tracés avec la trace moyenne sur le côté (figure 2); temps dans la direction X et amplitude dans la direction Y. De plus, étant donné qu'il existe une plage dynamique si grande dans les amplitudes du signal GPR, le tracé d'amplitude de trace moyenne est généralement tracé avec une échelle d'amplitude logarithmique.

1. Le tracé peut être utilisé pour évaluer et quantifier le bruit aléatoire et la profondeur de pénétration des signaux GPR
2. Les réflecteurs à plat sont accentués; les réflecteurs qui plongent ou varient en profondeur sont moyennés
3. Le bruit du système cohérent qui est invariant dans le temps apparaîtra dans le graphique ATA et peut être diagnostiqué comme tel
4. Le graphique montre si les signaux GPR sont coupés
5. La courbe de décroissance de l'amplitude avec le temps est une bonne mesure de l'atténuation du sol
6. La diminution d'amplitude ATA fournit un guide pour la fonction de gain de temps appropriée à appliquer aux données

Dans cet article, nous nous concentrons sur l'utilisation du graphique ATA (Average Trace-Amplitude) pour a et e.

Figure 2:

Trace rectifiée moyenne tracée sur une échelle logarithmique. A et D = bruit de fond RF, B = impulsion d'émission et C = signaux d'atténuation. La «profondeur de pénétration GPR» est la profondeur que les signaux GPR ont atténuée jusqu'au plancher de bruit RF.

Le récepteur GPR commence l'enregistrement avant que l'émetteur GPR ne se déclenche, ce qui entraîne uniquement un bruit de fond de fréquence radio (RF) dans les données (A sur les figures 2 et 3).

Après le déclenchement de l'émetteur GPR, le signal d'amplitude la plus élevée dans un tracé ATA est généralement l'arrivée directe de l'impulsion d'émission GPR au récepteur; ce signal se propage dans l'air à la vitesse de la lumière (B sur les figures 2 et 3). C'est ce qu'on appelle la «vague d'air directe».

Suite à l'impulsion directe, les signaux GPR arrivant au récepteur sont plus faibles, car ils ont été atténués après avoir traversé le sous-sol. Plus les signaux GPR se déplacent loin dans le sol, plus ils sont faibles et plus tard ils arrivent (C sur les figures 2 et 3).

Une fois que tous les signaux GPR se sont atténués, le récepteur enregistre à nouveau le bruit de fond RF (D sur les figures 2 et 3).

Figure 3:

Illustration des types de signaux reçus par le GPR

La profondeur à laquelle les signaux GPR ont la même amplitude que le bruit de fond (de sorte qu'ils ne peuvent plus être différenciés) est définie comme la «profondeur de pénétration» GPR; cette profondeur de pénétration varie en fonction des propriétés électriques du matériau (figure 5).

Bruit RF de fond

Avant que l'émetteur GPR ne se déclenche, le récepteur GPR enregistre d'autres émetteurs de radiofréquence dans sa bande passante (A sur la figure 2). Dans l'exemple de la figure 2, le plancher de bruit de fond est d'environ 0.004 millivolts.

Des exemples de tracés ATA de données 100 MHz avec un bruit de fond aléatoire variant de 0.03 à 2 mV (66 fois plus fort) sont présentés à la figure 4. Le bruit de fond peut varier énormément en fonction de l'environnement RF - zones, généralement des zones urbaines, avec de nombreux émetteurs radio puissants peut générer des signaux 1000 fois plus puissants que d'autres zones plus éloignées ou rurales avec peu d'émetteurs RF.
Un bruit de fond élevé réduit la profondeur de pénétration du GPR.

Figure 4:

Tracés ATA montrant différents niveaux de bruit de fond radiofréquence.

Les graphiques ATA montrent que les amplitudes GPR décroissent avec le temps. La figure 5 montre des courbes d'atténuation extrêmes d'antennes de 100 MHz. La ligne rouge s'incline très progressivement, indiquant une faible atténuation et une pénétration profonde du signal GPR. En fait, à 850 ns (environ 45 mètres), le signal n'est toujours pas atténué jusqu'au plancher de bruit; cela signifie que l'opérateur aurait vu plus profondément s'il avait défini une fenêtre de temps plus longue. La ligne verte montre une atténuation plus élevée, le signal GPR tombant rapidement dans le plancher de bruit de fond, indiquant une pénétration limitée du signal GPR sur ce site.

Figure 5:

Courbes d'atténuation basse (ligne rouge) et haute (ligne verte).