Сбор средней амплитуды всех трасс в поперечном сечении георадара показывает характер отклика в зависимости от времени прохождения (или глубины) и дает пользователю понимание и ключевые представления о природе данных.
В первой части нашего рассказа про ATA Plots в нашем Июль 2018 г., мы сосредоточились на том, как использовать график среднего времени-амплитуды (ATA) для:
- Количественная оценка уровня фонового шума
- Определение глубины проникновения георадара
- Анализ ослабления сигнала георадара с глубиной
В этой статье мы продолжаем рассматривать возможности графиков ATA; как они обеспечивают понимание передаваемого импульса и могут помочь идентифицировать когерентный системный шум и воздушные волны.
Переданный импульс
Сигнал с самой высокой амплитудой на графике ATA обычно представляет собой прямую волну. Этот сигнал проходит непосредственно от передатчика к приемнику. В некоторых случаях прямой сигнал может превышать максимальное значение, которое может принять принимающая электроника, что приводит к тому, что пиковое зарегистрированное напряжение меньше истинного значения. Это называется ограничением сигнала. Когда известен пиковый уровень обнаружения приемника, график ATA быстро показывает, ограничен ли передающий импульс (рисунок 1). Пример на рисунке 1 показывает сигналы для приемника с пиковым диапазоном регистрации +/- 50 милливольт. Сигналы, превышающие 50 мВ, «отсекаются», как показано на графике.
Ограниченный импульс передачи может повлиять на использование фильтра вычитания фона (используемого для выявления более слабых сигналов, замаскированных передающим импульсом с большей амплитудой). Если данные отсекаются, целевые ответы в зоне отсечения не обнаруживаются. Этот эффект часто называют гашением передатчика. Если неглубокие отражатели не представляют интереса для данной съемки, то допустимым является ограниченный импульс передачи.
Для полностью бистатических георадарных систем клиппинг можно уменьшить или устранить, раздвинув две антенны георадара дальше друг от друга. Другие подходы состоят в том, чтобы уменьшить мощность передатчика или уменьшить усиление приемника (и, следовательно, чувствительность приемника). Все эти опции доступны в новейших системах pulseEKKO®, где пользователь может перемещать каждую антенну независимо, регулировать напряжение передатчика или изменять усиление приемника (в случае нового приемника Ultra). Системы георадара, такие как NOGGIN®, LMX® и CONQUEST®, имеют антенны на фиксированном расстоянии друг от друга и спроектированы таким образом, что сигналы не ограничиваются, когда система находится на земле.
Когерентный шум
Одним из проблемных аспектов георадарных систем является наличие неизменного во времени когерентного шума. Эти сигналы производятся внутри самой системы GPR и связаны с сигналами, что путешествие внутри электроники или на соответствующей кабельной и опорной конструкции. В крайних случаях они появляются как постоянные полосы на участке радара и маскируют все отклики от поверхности.
Графики ATA очень полезны для оценки уровня временного (и пространственного) когерентного шума. Когда данные собираются вдоль разреза, где есть существенные изменения с целями на разных глубинах и в разных пространственных положениях, график ATA должен показывать плавно затухающую реакцию. Наличие локализованных пиков на затухающей кривой отклика указывает на когерентный шум.
На рисунке 2 показан график ATA с примером когерентного системного шума в виде периодических полос в поперечном сечении, вызванного сигналами, движущимися по металлическому кабелю рядом с антеннами.
Вычитание фона часто используется для уменьшения этих когерентных сигналов, а в хороших случаях может быть достигнуто уменьшение шума от 10 до 100 раз. Поскольку в серьезных георадарных исследованиях отклики цели обычно в 10–100,000 XNUMX раз меньше, чем сигналы прямых волн, вычитание фона не является полностью надежным подходом для получения оптимальных результатов. Слабые сигналы могут по-прежнему теряться в шуме, а вычитание фона уменьшит или устранит относительно плоские отражатели.
Серьезное внимание к конструкции системы и сборке компонентов - лучший способ минимизировать этот тип шума. Обычно мы советуем новым покупателям георадаров оценивать уровень когерентного шума системы при выборе системы и изучать данные без использования фильтрации с вычитанием фона.
Воздушные волны
После ослабления сигналов георадара до уровня фонового шума можно увидеть сигналы, отраженные от объектов над поверхностью, таких как деревья, здания, потолки (когда георадарная съемка проводится внутри здания) и навесов. Эти отражения называются «воздушными волнами», потому что сигналы проходят через воздух со скоростью света. Воздушные волны обычно наблюдаются, когда временное окно намного больше глубины проникновения (Рисунок 3).
Бывают случаи, когда амплитудные события в более поздние моменты времени на графике ATA оказываются реальными подповерхностными отражателями (Рисунок 4). Одно из больших преимуществ графиков ATA заключается в возможности оценить относительную амплитуду сигналов, которые появляются в поперечном сечении георадара. В рамках интерпретации можно взвесить вероятность того, что глубокий слабый сигнал является истинной подземной целью.
Хотя мы не будем иллюстрировать это здесь, отображение графика ATA участка до и после применения функций изменяющегося во времени усиления поможет оценить надежность окончательного поперечного сечения при сильном усилении слабых сигналов.
Заключение
Графики ATA доступны в Модуль обработки ЭККО_Проект ™ программного обеспечения. Этот тип обработки представляет собой мощный инструмент, позволяющий пользователям наилучшим образом интерпретировать данные георадара. Возможность отличить шум от реальных подповерхностных отражателей, хотя это не всегда легко определить, означает, что ценность данных георадара увеличивается для конечного использования. Настоящая ценность для всех - избегать неправильной интерпретации данных. Чтобы узнать больше о графиках ATA и других эффективных средствах интерпретации, свяжитесь с нами или посмотрите одно из наших онлайн-видео по анализу данных.
