물속에서 들리는 GPR – EKKO 업데이트
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물속에서 들리는 GPR – EKKO 업데이트

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원형 관통 레이더는 종종 수심과 바닥 아래 층서학을 매핑하는 데 사용됩니다. 이러한 응용 프로그램은 GPR이 물에서 작동하지 않는다는 통념을 무시합니다.

담수는 지상 침투 레이더에 이상적인 환경입니다. 전파 속도가 매우 느려 고해상도를 얻을 수 있습니다. 일반적으로 전파 속도는 빛의 속도의 약 1/9입니다. 예를 들어 공기 중에서 100MHz의 파장은 3m인 반면 물에서는 약 33cm입니다.

공기-물 경계면에서의 굴절 집속은 지하로 매우 좁은 에너지 빔을 생성합니다. 그림 1은 수중에서 ± 7° 빔 폭을 보여줍니다.

물 투과 레이더
그림 1
수중 GPR 빔 패턴

수중에서의 소리는 물의 전기 전도도에 의해 제한됩니다. 물의 전도율은 염도 또는 물에 완전히 용해된 고형물에 의해 제어됩니다.

수중 GPR 침투 깊이에 대한 대략적인 지침은 다음과 같습니다.

D = 40/α미터

여기서 감쇠 계수 α는 다음과 같이 전기 전도도 σ(mS/m 단위)와 관련됩니다.

α = 0.18σdB/m

그림 2는 물 전도도와 관련된 신호 진폭 대 깊이의 감소를 보여줍니다. 담수는 낮은 신호 감쇠를 나타내는 반면 해수는 매우 짧은 거리에서 신호를 제거합니다.

gpr 물 스캐닝 진폭 감쇠
그림 2
GPR 신호 감쇠 대 수심

꽤 자주 물 전도도가 없지만 염도 또는 총 용존 고형물과 같은 다른 측정값이 있습니다. 물의 전도율을 추정하기 위한 대략적인 가이드는 다음 관계를 사용하는 것입니다.

σ = 0.12 x SmS/m

σ = 0.12 x TDS mS/m

여기서 S는 ppm 단위의 염도이고 TDS는 총 용존 고형물(밀리그램/리터)입니다. 결과를 함께 결합하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.

 

아리조나 호수에 대한 GPR 프로파일링의 예가 그림 3에 나와 있습니다. 물 전도도는 6mS/m입니다.

측량은 송신 안테나와 수신 안테나를 보트 양쪽에 매달아 수행했습니다. 이 빠른 조사는 물 바닥 조사에서 GPR의 유용성을 보여줍니다.

GPR 영역 스캐닝 그리드
그림 3:애리조나 호수의 50MHz GPR 프로파일
물 전도도는 6mS/m였습니다. 선의 양 끝에 있는 갓길은 바위가 많은 토양으로 구성되어 있고 선의 중앙에는 바닥에 점토 침전물 담요가 있습니다. 스테이션 3600 근처에서 바닥에 있는 두 개의 준설 컷을 볼 수 있습니다.
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