Как работает георадар

Георадиолокация – это геофизический метод обследования различных сред (в том числе неоднородных) при помощи электромагнитных импульсов. Для этих целей используется специальный прибор – георадар, который представляет собой портативный комплекс, состоящий из следующих компонентов:

• Сменные антенные блоки – это герметичные ударопрочные контейнеры, в которых располагаются пары излучающих и принимающих антенн. Каждая пара антенн работает на собственной частоте, излучатели генерируют сверхширокополосные электромагнитные импульсы (метрового и дециметрового диапазона) очень малой длительности (наносекунды). В отличие от электромагнитных волн, излучаемых радиолокационными станциями, короткие импульсы могут не только производить мониторинг однородных сред (воздуха, воды), но и неоднородных – грунтов, железобетонных конструкций, асфальтированных дорог и прочих.
• Блок управления – это модуль, который состоит из различных датчиков, проводки, преобразователей и прочих радиоэлектронных компонентов. Основная задача блока управления – усилить принятый сигнал и преобразовать его в цифровую информацию.
• Регистрирующее устройство – это встроенный или мобильный компьютер, который обрабатывает полученную с блока управления информацию и при помощи специального программного обеспечения создает графическое изображение (радарограмму), на которой отображаются результаты зондирования.
• Датчик движения, измеритель пути и GPS-приемник – это модули георадара, при помощи которых производится его позиционирование на местности так, чтобы результаты подповерхностного зондирования можно было привязать к плану или карте местности.
• Телескопическая штанга, транспортная тележка, подвески для закрепления на транспорт – это дополнительное оборудование для перемещения георадара при пеших проходах или при перемещении на транспорте (автомобильном, железнодорожном, водном).
• Аккумуляторная батарея, блок питания, кабели, переходники, плечевая разгрузка, ЗИП, транспортные сумки.

Метод георадарного зондирования основан на том, что различные среды обладают собственными электрофизическими свойствами, главным из которых является относительная диэлектрическая проницаемость. Сигнал, излученный передающей антенной, направляется в изучаемую среду, где, сталкиваясь с различными неоднородностями (обладающими большей относительной диэлектрической проницаемостью чем та, которую может преодолеть электромагнитный импульс данной мощности и частоты), после чего отражается и улавливается принимающей антенной. В результате на блок управления поступает комбинация из двух сигналов – прямого (сгенерированного излучателем и уловленного непосредственно принимающей антенной) и отраженного от различных неоднородностей. Зная время распространения и величину удельного затухания сигнала можно рассчитать различные электрофизические параметры среды, которую пронизывают электромагнитные импульсы определенной частоты. Антенные блоки комплектуются определенным количеством пар антенн, работающих на собственной частоте, и в большинстве случаев маркируются по центральной частоте (как правило от 100 до 2500 и боле МГц), но бывают и многочастотные блоки, с двумя и более центральными частотами. Также георадар может снабжаться не одним, а двумя и более антенными блоками – такие приборы комплектуются специальными блоками управления, имеющими несколько разъемов для подключения антенных модулей.

Принятый сигнал поступает в блок управления, где усиливается и преобразуется в цифровую информацию, содержащую сведения о времени распространения импульса, величине его удельного затухания и прочих параметрах. Далее сведения о принятом сигнале поступают в регистрирующее устройство, где обрабатываются при помощи специального программного обеспечения и сохраняются на цифровом носителе в виде графического изображения – трассы (линии, у которой каждый пиксель отображается собственным цветом в зависимости от амплитуды сигнала). Множество линий, полученных в результате обработки всех принятых сигналов при каждом положении георадара формируют радарограмму – это плоскостное ортогональное изображение, на котором представлен разрез обследуемой области. Вертикальная ось данного профиля отображает время от начала отправки сигнала, горизонтальная – расстояние, пройденное георадаром (в метрах). В случае с грунтами на радарограмме можно четко увидеть геологические пачки слоев, скрытые предметы, карстовые пустоты, обводненные участки. В монолитных конструкциях видны арматурные сетки и каркасы, дефекты в виде непроливов, трещин, неравномерного смешения материалов, и прочие дефекты.

Георадар может работать в различных режимах – вести непрерывное зондирование, активироваться только при перемещении, постоянно сохранять радарограмму или просто выводить ее на экран компьютера. Выбор того или иного режима зависит от поставленной задачи и особенностей исследуемой среды. Так, например, при поиске утечек, инженерных сетей и коммуникаций удобнее наблюдать радарограмму в режиме реального времени. Для построения геологического разреза строительной площади необходимо камеральная обработка данных, поэтому данные георадиолокационного обследования необходимо сохранить на цифровом носителе.

При решении задач подповерхностного зондирования данные радарограммы важно привязать к плану местности, карте, проектным чертежам. У георадар имеется дополнительное оборудование для позиционирования (GPS-приемник, измеритель пути, датчик движения), но сам процесс зондирования объекта также должен проводиться с максимальной точностью. Чтобы обеспечить необходимую точность при сканировании земельного участка, его размечают линиями или сеткой (в зависимости от разрешения зондирования и площади территории), по которой производят пешие проходы. При обследовании фундаментов, стен, колонн, перегородок, кровельных и иных конструкций используются специальные разметочные коврики и лазерный указатель.

Перед началом работ георадар необходимо собрать и последовательно включить все блоки. После самодиагностики прибор будет сигнализировать световыми индикаторами и специальными звуками. После включения георадара необходимо запустить программное обеспечение и провести все необходимые настройки и калибровку прибора. На этом этапе оператор задает разрешение (количество точек по глубине), количество трасс, режим сканирования, а также активирует (при необходимости) GPS-модуль, корректирует иные параметры.

Далее производятся проходы, либо георадар перемещается транспортом. После завершения прохода или достижения конечной точки следования необходимо сохранить данные на накопитель, так как во время зондирования все данные сохраняются в памяти компьютера. По завершении работы с прибором необходимо выйти из программного обеспечения, выключить компьютер, отключить все блоки и батарею питания, после чего разобрать георадар и упаковать в транспортные сумки все его компоненты. Детальная обработка данных производится в камеральных условиях, после чего составляется итоговый отчет.

При решении различных задач подповерхностного зондирования важно учитывать такой параметр как разрешающая способность. Ее обеспечивают сменные антенные блоки – высокочастотные способны сканировать верхние разделы среды в высоком качестве, низкочастотные позволяют увеличить глубину зондирования до 25 метров и более.

Георадар может зондировать среды с высокой относительной диэлектрической проницаемостью, что определяет его область применения:

• Строительство, инженерные изыскания, геологоразведка и прочие задачи, для решения которых необходимо получить информацию о геологическом разрезе.
• Обследование акваторий – в данной области георадар используется для картирования дна водоема, определения толщины льда, наличия и мощности слоев природных отложений (ила и сапропеля), а также для поиска затонувших объектов.
• Обследование автомобильных и железных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, различных площадок и плоскостных сооружений. В этом случае георадар используется для определения толщин конструктивных и несущих слоев, для нахождения участков подтопления, карстовых пустот, просадок грунта и прочих дефектов, а также скрытых предметов.
• Обследование строительных конструкций, поиск скрытых внутриплощадочных и внеплощадочных инженерных сетей и сооружений.
• Решение различных задач в области охраны окружающей среды, археологии, криминалистики, военного дела.

Это далеко не полный перечень задач, решить которые поможет георадиолокационное зондирование. Узнать подробнее о работе и области применения георадара Вы можете на нашем сайте. При возникновении вопросов задайте их нашим специалистам посредством чата, либо закажите обратный звонок.