A velocidade da onda GPR oferece benefícios diretos e indiretos. Em primeiro lugar, conhecer a velocidade é essencial para o cálculo da profundidade de um objeto que aparece em uma seção de dados GPR. Em segundo lugar, menos conhecida, a velocidade GPR pode ser usada para inferir outra propriedade física quando uma relação empírica entre a velocidade e a outra propriedade física foi desenvolvida. Por exemplo, a velocidade GPR é freqüentemente usada para medir o conteúdo de água dos materiais; informações críticas para muitas indústrias, como agricultura e extração de madeira.
Em princípio, medir a velocidade GPR de uma amostra de material é relativamente simples. Primeiro, certifique-se de que a parte inferior da amostra esteja apoiada em um material com propriedades elétricas bastante diferentes das da amostra; uma placa de metal funciona bem.
Em segundo lugar, um bom acoplamento entre as antenas GPR e a amostra é desejado, portanto, a criação de uma superfície plana na amostra é ideal. Com as antenas GPR no meio da amostra, colete alguns traços GPR e faça a média deles em um único traço. Meça o tempo de chegada (t) do evento de reflexão da parte inferior da amostra. Usando a (s) separação (ões) receptor / transmissor conhecida (s) e a velocidade da luz no vácuo (c) e a espessura da amostra (d) calcule a velocidade usando a equação na Figura 1.
Há uma série de questões que precisam ser consideradas para obter resultados confiáveis. As amostras precisam ser suficientemente grandes para garantir que o tempo de viagem medido forneça uma velocidade precisa e que não haja impacto do tamanho finito da amostra no tempo de viagem medido.
(Discutido em Redman et al 2016).
Em geral, se o tamanho da face da amostra na qual o GPR se assenta (diâmetro ou largura) for mais do que o dobro do espaçamento da antena, o impacto no tempo de viagem é pequeno. A amplitude do evento refletido é muito mais sensível ao tamanho da amostra; a reflexão da parte inferior da amostra pode ser difícil de identificar devido à desordem ou por ser de baixa amplitude. O exemplo a seguir ilustra um método simples para fornecer um evento de reflexão mais claramente identificável.
Um pulseEKKO® PRO TR1000 GPR foi usado para adquirir dados em uma amostra de cavacos de madeira (Figura 2). Os vestígios foram adquiridos nas aparas de madeira com uma placa metálica no fundo do recipiente e a seguir com o recipiente diretamente na caixa de plástico (essencialmente ar). Os traços foram calculados e um traço de diferença criado.
Na Figura 3, os eventos de reflexão da parte inferior da amostra podem ser vistos no gráfico à esquerda para ambos os casos, mas determinar o tempo exato da reflexão do fundo é difícil. A diferença entre os dois traços (Figura 3, à direita) mostra um evento de reflexão claramente identificável. Esta abordagem melhora drasticamente a capacidade de ver a reflexão desejada e fornece melhor precisão na determinação do tempo de chegada e, consequentemente, a velocidade medida.
Medir a velocidade em uma amostra permite a estimativa de uma propriedade relacionada da amostra, como o conteúdo de água. Neste caso, você precisa medir a velocidade das amostras onde o teor de água é conhecido de outra metodologia confiável (por exemplo, pesando a amostra úmida e após a secagem).
Em seguida, determine uma relação empírica entre a velocidade medida GPR e o conteúdo de água conhecido. Freqüentemente, a velocidade é traduzida em permissividade dielétrica relativa, uma propriedade mais básica do material: Kr = (c / v) 2 onde c é a velocidade da luz. Já existem relacionamentos empíricos para alguns materiais, como solos, onde o relacionamento Topp é comumente usado para inferir o conteúdo de água. Um exemplo desta metodologia aplicada a amostras de cavacos de madeira com conteúdo de água variável é mostrado na Figura 4.
Em resumo, a velocidade GPR pode fornecer uma medição indireta e rápida das propriedades físicas das amostras. Essa mesma metodologia pode ser usada para monitorar mudanças em uma propriedade física de uma amostra (como o conteúdo de água) ao longo do tempo.
