Opis
W książce z serii Współczesne technologie radarowe przedstawiono najważniejsze aspekty techniki radarowej penetracji gruntu (ang. Ground Penetrating Radar). Opisano w niej zjawiska fizyczne towarzyszące propagacji fal elektromagnetycznych w strukturze gleby i wynikające z ich charakteru techniczne cechy aparatury GPR. Podano również informacje o budowie jej typowych podzespołów oraz o podstawowych algorytmach przetwarzania sygnałów georadarowych, a także wiele informacji dotyczących zastosowań techniki GPR i nowoczesnych rozwiązań urządzeń, nad którymi pracuje się w światowych laboratoriach i które są dostępne na rynku.
Monografia zainteresuje osoby, dla których radar penetracji gruntu stanowi lub może stanowić użyteczne narzędzie pracy.
Książka ani w całości, ani we fragmentach nie może być skanowana, kserowana, powielana bądź rozpowszechniana za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych, w tym również nie może być umieszczana ani rozpowszechniana w postaci cyfrowej zarówno w Internecie, jak i w sieciach lokalnych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich.
Spis treści
Wykaz autorów 5
Wykaz najważniejszych oznaczeń 6
Przedmowa 7
Wprowadzenie 9
1. Radar geofizyczny – polski pierwowzór georadaru 11
2. Podstawy działania radarów penetracji gruntu 20
2.1. Środowisko i zasada pracy radaru geofizycznego 20
2.1.1. Zakłócenia typu clutter 23
2.1.2. Klasyfikacja radarów penetracji gruntu 23
2.1.3. Podstawowe parametry metody GPR 24
3. Podstawowe cechy gleby z punktu widzenia techniki GPR 30
3.1. Budowa podstawowych typów gleb 30
3.2. Dielektryczne własności ziemi piaszczystej 33
4. Rozchodzenie się fal elektromagnetycznych w glebie 36
4.1. Własności propagacyjne gleby 36
4.2. Straty związane z propagacją sygnału w ziemi 39
5. Sygnały ultraszerokopasmowe 43
5.1. Wiadomości ogólne o sygnałach radarowych 43
5.2. Sygnały sondujące proste 46
5.3. Sygnały radarowe złożone 47
5.3.1. Sygnały złożone z manipulacją fazy 49
5.3.2. Sygnały złożone z manipulacją (modulacją) częstotliwości 51
6. Modelowanie propagacji fal elektromagnetycznych w glebie 54
6.1. Wprowadzenie 54
6.2. Model bazujący na zasadach optyki geometrycznej 55
6.3. Model linii transmisyjnej 57
6.4. Model rozpraszania fal elektromagnetycznych na trójwymiarowej inkluzji ulokowanej w n-warstwowym medium dielektrycznym z zastosowaniem diadycznej funkcji Greena 63
6.5. Metody numeryczne 68
7. Podstawowe konstrukcje GPR 72
7.1. Radary impulsowe 72
7.2. Generatory ultrakrótkich impulsów 76
7.3. Radary z liniową modulacją częstotliwości 82
7.4. Radary ze schodkową modulacją częstotliwości 88
7.4.1. Radary impulsowe ze schodkową modulacją częstotliwości 88
7.4.2. Radar z falą ciągłą ze schodkową modulacją częstotliwości 93
7.4.3. Porównanie typów georadarów w aspekcie potencjału energetycznego (zasięgu penetracji) 95
8. Przegląd anten stosowanych w technice GPR 102
8.1. Wprowadzenie 102
8.2. Dipole szerokopasmowe 103
8.3. Anteny Vivaldi 107
8.4. Anteny spiralne 109
8.5. Anteny tubowe 111
8.6. Szerokopasmowe układy dopasowania anten 114
9. Podstawowe algorytmy przetwarzania sygnałów GPR 118
10. Podstawowe formaty danych georadarowych 128
10.1. Format danych firmy GSSI 128
10.2. Format danych firmy Sensors & Software 129
10.3. Format danych firmy MALÅ Geoscience 130
11. Metodyka pomiarów GPR 135
11.1. Pomiary georadarowe 135
11.1.1. Profilowanie refleksyjne 135
11.1.2. Profilowanie prędkościowe 138
11.1.3. Prześwietlanie 140
11.2. Organizacja pomiarów 140
12. Metody przetwarzania sygnałów GPR w aspekcie rozpoznawania i klasyfikacji obiektów niebezpiecznych 143
12.1. Wstęp 143
12.2. Charakterystyka środowiska min i środowiska geologicznego 144
12.3. Charakterystyka czasowo-częstotliwościowa miny 146
12.4. Właściwości polarymetryczne obiektu 146
12.5. Charakterystyka otoczenia min 148
12.6. Zakłócenia 149
12.7. Rozpoznawanie i klasyfikacja obiektów 152
12.8. Metody korelacyjne w procesie rozpoznawania 154
12.9. Ekstrakcja (wydobywanie) cech 156
12.10. Dyskryminacja / klasyfikacja wykrytych obiektów 159
13. Krótka charakterystyka komercyjnych konstrukcji georadarowych 161
13.1. Georadary firmy MALÅ Geoscience 161
13.2. Georadary firmy Sensors & Software 167
13.3. Georadary SIR firmy GSSI 168
13.4. Georadary RIS firmy IDS 170
13.5. Georadary innych firm 172
13.6. Podsumowanie 176
14. Zastosowania techniki GPR 179
