Gráficos de potência dos traços de amplitude média (ATA)

lotando a média de todos os traços em um GPR a seção transversal mostra o caráter da resposta em função do tempo e fornece ao usuário insights e entendimentos importantes sobre a natureza dos dados.
 

As linhas GPR são comumente exibidas em cores variadas com base na amplitude do sinal (Figura 1a). No entanto, a melhor maneira de mostrar dados de rastreamento é plotando os dados GPR como um rastreamento de movimento (Figura 1b). Um gráfico wiggle trace representa as amplitudes do sinal como deflexões da amplitude zero.

Figura 1:

Linha GPR traçada em traços de cor variável (tons de cinza) (a) e traço de ondulação (b). Para criar um gráfico ATA, todos os traços são retificados (c) e depois calculados a média para um único traço (d).

Para gerar um gráfico ATA, todos os traços de uma linha GPR são retificados (também chamados de valores absolutos) para remover as amplitudes negativas do sinal e mostrar todos os sinais como amplitudes positivas (Figura 1c). Em seguida, os traços retificados são calculados em média para um único traço (Figura 1d). A média dos dados retificados significa que o ruído e os sinais estão todos incluídos na média resultante.

Os gráficos ATA são geralmente plotados com o traço médio na lateral (Figura 2); tempo na direção X e amplitude na direção Y. Além disso, uma vez que existe uma grande faixa dinâmica nas amplitudes do sinal GPR, o gráfico de amplitude média do traço é geralmente traçado com uma escala de amplitude logarítmica.

1. O gráfico pode ser usado para avaliar e quantificar o ruído aleatório e a profundidade de penetração dos sinais GPR
2. Os refletores planos são enfatizados; refletores que mergulham ou variam em profundidade são calculados
3. O ruído do sistema coerente, que é invariante no tempo, aparecerá no gráfico ATA e pode ser diagnosticado como tal
4. O gráfico mostra se os sinais GPR estão sendo cortados
5. A curva de decaimento da amplitude com o tempo é uma boa medida de atenuação do solo
6. A diminuição da amplitude ATA fornece um guia para a função de ganho de tempo apropriada a ser aplicada aos dados

Neste artigo, nos concentramos em como usar o gráfico de amplitude do traço médio (ATA) para a e e.

Figura 2:

Traço retificado médio traçado em escala logarítmica. A e D = ruído de fundo de RF, B = pulso de transmissão e C = sinais de atenuação. A “Profundidade da Penetração GPR” é a profundidade que os sinais GPR atenuaram até o nível de ruído de RF.

O receptor GPR começa a gravar antes de o transmissor GPR disparar, resultando apenas em ruído de rádio frequência (RF) de fundo nos dados (A nas Figuras 2 e 3).

Depois que o transmissor GPR dispara, o sinal de maior amplitude em um gráfico ATA é geralmente a chegada direta do pulso de transmissão GPR ao receptor; esse sinal viaja pelo ar à velocidade da luz (B nas Figuras 2 e 3). Isso é chamado de “onda de ar direta”.

Seguindo o pulso direto, os sinais GPR que chegam ao receptor são mais fracos, pois foram atenuados após viajar através do subsolo. Quanto mais longe os sinais GPR viajam no solo, mais fracos eles são e mais tarde chegam (C nas Figuras 2 e 3).

Depois que todos os sinais GPR foram atenuados, o receptor registra novamente o ruído de fundo de RF (D nas Figuras 2 e 3).

Figura 3:

Ilustração dos tipos de sinais recebidos pelo GPR

A profundidade na qual os sinais GPR têm a mesma amplitude do ruído de fundo (de forma que não podem mais ser diferenciados) é definida como a “Profundidade de penetração” do GPR; esta profundidade de penetração varia com base nas propriedades elétricas do material (Figura 5).

Ruído RF de fundo

Antes de o transmissor GPR disparar, o receptor GPR está gravando outros emissores de radiofrequência em sua largura de banda (A na Figura 2). No exemplo da Figura 2, o ruído de fundo é de aproximadamente 0.004 milivolts.

Exemplos de gráficos ATA de dados de 100 MHz com ruído de fundo aleatório variando de 0.03 a 2 mV (66x mais forte) são mostrados na Figura 4. O ruído de fundo pode variar enormemente dependendo do ambiente de RF - áreas, geralmente áreas urbanas, com muitos transmissores de rádio fortes pode gerar sinais 1000 vezes mais fortes do que outras áreas mais remotas ou rurais com poucos emissores de RF.
O alto ruído de fundo reduz a profundidade de penetração do GPR.

Figura 4:

Gráficos ATA mostrando níveis variáveis ​​de ruído de radiofrequência de fundo.

Os gráficos ATA mostram que as amplitudes GPR decaem com o tempo. A Figura 5 mostra curvas de atenuação extremas de antenas de 100 MHz. A linha vermelha se inclina muito gradualmente, indicando baixa atenuação e profunda penetração do sinal GPR. Na verdade, a 850 ns (cerca de 45 metros), o sinal ainda não foi atenuado até o nível de ruído; isso significa que o operador teria visto mais profundamente se definisse uma janela de tempo mais longa. A linha verde mostra uma atenuação mais alta, com o sinal GPR caindo rapidamente no piso de ruído de fundo, indicando penetração limitada do sinal GPR neste local.

Figura 5:

Curvas de atenuação baixa (linha vermelha) e alta (linha verde).