Скорость волны георадара дает прямые и косвенные преимущества. Во-первых, знание скорости необходимо для расчета глубины объекта, который появляется в разделе данных георадара. Во-вторых, менее известная, скорость георадара может использоваться для вывода другого физического свойства, когда эмпирическая связь между скоростью и другим физическим свойством была разработана. Например, скорость георадара часто используется для измерения содержания воды в материалах; важная информация для многих отраслей, таких как сельское хозяйство и лесозаготовки.
В принципе, измерить скорость GPR образца материала относительно просто. Во-первых, убедитесь, что нижняя часть образца опирается на материал с совершенно другими электрическими свойствами, чем образец; металлическая пластина работает хорошо.
Во-вторых, желательна хорошая связь между антеннами GPR и образцом, поэтому создание плоской поверхности на образце является оптимальным. С помощью антенн георадара в середине образца соберите несколько следов георадара и усредните их до единственного следа. Измерьте время прихода (t) отражения от нижней части образца. Используя известное расстояние между приемником и передатчиком, скорость света в вакууме (c) и толщину образца (d), вычислите скорость, используя уравнение на рисунке 1.
Есть ряд вопросов, которые необходимо рассмотреть, чтобы получить надежные результаты. Образцы должны быть достаточно большими, чтобы гарантировать, что измеренное время прохождения обеспечивает точную скорость и что конечный размер образца не влияет на измеренное время прохождения.
(Обсуждается в Redman et al, 2016).
В общем, если размер грани образца, на котором расположен георадар (диаметр или ширина), более чем в два раза превышает расстояние между антеннами, влияние на время прохождения невелико. Амплитуда отраженного события намного более чувствительна к размеру выборки; отражение от нижней части образца может быть трудно идентифицировать из-за помех или из-за того, что оно имеет низкую амплитуду. В следующем примере показан простой метод обеспечения более четко идентифицируемого события отражения.
Георадар pulseEKKO® PRO TR1000 использовался для сбора данных по образцу щепы (рис. 2). Следы были получены на древесной стружке с помощью металлической пластины на дне контейнера, а затем контейнера непосредственно на пластиковом ящике (по существу, воздушном). Трассы усреднялись и создавалась разностная трасса.
На рисунке 3 события отражения от нижней части образца можно увидеть на левом графике для обоих случаев, но определить точное время отражения от дна сложно. Разница между двумя кривыми (рис. 3, справа) показывает четко идентифицируемое событие отражения. Этот подход значительно улучшает способность видеть желаемое отражение и обеспечивает лучшую точность определения времени прихода и, следовательно, измеренной скорости.
Измерение скорости в образце позволяет оценить связанное свойство образца, например, содержание воды. В этом случае вам необходимо измерить скорость образцов, где содержание воды известно из другой надежной методологии (например, взвешивания мокрой пробы и после сушки).
Затем определите эмпирическую зависимость между измеренной скоростью георадара и известным содержанием воды. Часто скорость переводится в относительную диэлектрическую проницаемость, более основное свойство материала: Kr = (c / v) 2, где c - скорость света. Эмпирические зависимости уже существуют для некоторых материалов, таких как почвы, где отношение Topp обычно используется для определения содержания воды. Пример применения этой методики к образцам древесной щепы с различным содержанием воды показан на рисунке 4.
Таким образом, скорость георадара может обеспечить косвенное и быстрое измерение физических свойств образцов. Эту же методологию можно использовать для отслеживания изменений физических свойств образца (например, содержания воды) с течением времени.
