我们都分享了在路上开车和听广播时突然有干扰的经历。 有时干扰很微弱,我们可以听到电台,但必须有点紧张; 其他时候,车站完全被噪音淹没,上面什么也听不见。 同样的事情也可能发生在 GPR 信号上,因为它们与 FM 广播电台、CB 收音机、手机、对讲机、2 路收音机和其他无线电设备处于相同的频段。
对于 GPR 操作员来说,这些外部无线电源是 外部噪音.
不管是车载收音机还是 GPR 系统,噪声的定义都是一样的:带内、不需要的信号。 如果您的深度(或时间窗口)设置足够长,则可以在每条 GPR 线的底部看到背景无线电噪声, (图1,左) 当应用时间增益时,作为随机或类似哈希的信号。
平均迹线幅度 (ATA) 图是比较背景噪声水平和 GPR 信号强度的绝佳方式, (图1,右). 在这种情况下,平均背景噪声约为 0.9 mV,而峰值 GPR 信号约为 50 mV。
ATA 图以图形方式显示 GPR 信号衰减到背景噪声水平的 GPR 时间; 换言之,GPR 信号的时间不再能与噪声区分开来。 这是探地雷达穿透的最大深度。
噪音水平在 图1 不禁止使用 GPR,因为它比 GPR 信号弱得多。 当噪声信号的强度与 GPR 信号相似或更大时,就会出现最坏情况下的噪声。 当遇到这种类型的噪声时(在示例中为 7 m 深度),本底噪声会升高到非常高的水平,并且如 ATA 图所示,GPR 探测深度受到严重影响; 在某些情况下,GPR 数据可能无法使用。
图2 显示来自一个非常嘈杂的站点的数据,该站点距离无线电发射塔不到 100 米。 外部无线电发射器在 GPR 接收器的带宽内产生 20 mV 的背景噪声水平,并完全压倒 GPR 信号,导致几乎没有 GPR 信号穿透并使数据完全无用。
背景噪声水平是限制 GPR 信号穿透的因素之一。 比较图 1(7.5 米)和图 2(1.0 米)的穿透深度。 如果图1中的噪声和衰减水平与图2中的数据相同,则数据来自同一站点,因此具有相同的探地雷达信号衰减,极端噪声使穿透深度减少了6.5米!
抑制图 1 和图 2 所示的随机噪声类型的一种方法是增加堆栈的数量 (图3) . 这是 Sensors & Software 在 NOGGIN® Ultra 100 和 pulseEKKO® Ultra 接收器中采用的 Ultra 接收器技术的基础。 Ultra-Receiver 比标准接收器快一千倍,将最大堆栈数从 2048 增加到 65,536。 有关 Ultra Receiver 如何降低噪声以增加 GPR 穿透深度的更多信息,请参阅 https://www.sensoft.ca/blog/ultra-receiver-revolutionizing-low-frequency-data/.
图 1 到 3 都显示了随机噪声,但背景噪声可以根据无线电发射设备的性质呈现出各种模式。 有时它会出现在狭窄的空间位置区域 (图 4a) , 随着时间的推移淡入淡出 (图 4b) ,或具有周期性模式 (图 4c) . 周期性噪声模式可能是由源启动和停止传输或改变位置引起的。 旋转定向发射天线(例如在机场发现的天线)可能会将信号导向 GPR,然后再离开。
GPR 系统如何接收外部噪声的其他变量是天线带宽、到噪声源的距离以及 GPR 天线相对于噪声源的方向。
图4d 显示了一个有趣的倾斜噪声模式,几乎是连贯的。 这意味着外部噪声源以类似于 GPR 系统的重复率传输。
确认 GPR 线路中的可疑信号是外部噪声而不是由 GPR 系统或真实 GPR 反射以某种方式产生的最佳方法是查看第一次中断(或零时间)之前的数据; 所有传感器和软件系统在 GPR 发射器触发前收集大约 10% 的数据(图 4a、b 和 c)。 如果区间深处的信号与第一次断点前的信号相同,则信号源肯定是外部的。
对于绝大多数 GPR 勘测来说,噪声不是问题,但操作员应该在它发生时识别它。 当它确实对 GPR 调查产生不利影响时,请考虑在无线电发射机关闭或更弱的不同时间进行调查; 许多广播电台在夜间降低发射功率。 此外,运行一些测试线以查看当在某个方向(通常与噪声源正交)收集测量线时噪声是否降低。