Georadar: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Resümee puudub |
Resümee puudub |
||
16. rida:
==Tööpõhimõte==
[[Pilt:VIY3 GPR.jpg|pisi|Erinevate sagedusaladega georadari antennid]]
Lihtsustatud skeemi kohaselt koosneb georadar kahest antennist, kus üks antenn on [[Elektromagnetiline kiirgus|elektromagnetlainete]] saatjaks ja teine antenn lainete vastuvõtjaks. Georadarite poolt emiteeritavate elektromagnetlainete sagedus jääb maapõue süvauuringute puhul mõnekümne MHz juurde ning maapinnalähedaste kihtide ja objektide uuringu puhul mõne GHz juurde (Kasutatavad sagedused on 50-1500 MHz) <ref name=“Tuhala“> Heiki Potter 2008 „Tuhala-Nabala salajõed: Kas vitsametod valetab?“ Eesti Loodus</ref>. Keskkonda saadetud elektromagnetlained peegelduvad pinnases leiduvatelt [[Homogeensus ja heterogeensus|heterogeensustelt]] (erinevate [[Dielektrik|dielektriliste]] omadustega kehadelt, suurematelt kividelt ja [[Kiht (geoloogia)|kihtide]] [[Põiksus|katkestuspindadelt]] ) ning maapinnale saabununa registreeritakse vastuvõtuantenniga. Registreeritud peegeldunud lained kannavadki informatsiooni keskkonna siseehituse kohta. Kui georadarist välja saadetud elektromagnetlaine jõuab keskkonnas oleva heterogeensuseni, siis osa energiat saadetakse peegeldunud laine kujul maapinnale tagasi, osa energiat kandub läbi keskkonna ning osa energiat saadetakse sõltuvalt pinna siledusest keskkonnas erinevatesse suundadesse, ehk toimub energia hajumine. Signaali amplituud väheneb keskkonnas peegeldudes sõltuvalt keskkonna dielektrilistest omadustest, keskkonna paksusest ja [[Elektrijuhtivus|elektrijuhtivusest]]. Kihi või objekti paksuse vähenedes väheneb ka peegeldunud laine amplituud. [[Laine amplituud|Laine amplituudi]] vähenemine sõltub lisaks kihi paksusele ka lainepikkusest ja keskkonna dielektrilistest omadustest. Peegeldunud laine amplituudi saab iseloomustada peegelduskoefitsendi ja selle absoluutväärtuse ruudu abil (|<math> R^{2} </math> |) <ref name=“GPR“>J. L. Davis & A. P. Annan 1989 „Ground-penetrating radar for high-resolution mapping of soil and rock stratigraphy“ Geophysical Prospecting 37, 531-551</ref>.
[[Pilt:LINE21.jpg|pisi|Georadari sügavusprofiil. Pildil on hästi nähtavad peegeldused pinnase erinevatelt kihtidelt ja objektidelt. Objekte iseloomustavad koonilised peegeldused.]]
Peegeldunud laine amplituud sõltub olulisel määral keskkondade magnetilistest ja dielektrilistest omadustest, mis kontrollivad keskkonna elektromagnetilist takistust:
23. rida:
Peegelduskoefitsent (R) ja peegeldunud laine amplituud sõltuvad omakorda keskkondade elektromagnetiliste omaduste erinevustest keskkondade piirpinnal:
:<math> R=\frac{\sqrt{Z_1}-\sqrt{Z_2}}{\sqrt{Z_1}+\sqrt{Z_2}}</math>
Kus
Georadari peegeldused kuvatakse sirgjoone peale, mis ristub saate- ja vastuvõtuantenni vahelise mõttelise joone keskpunktiga. Tegelikkuses on lainete levik kooniline, mistõttu levivad lained mitte ainult otse alla, vaid ka külgnevatesse suundadesse. Seetõttu kuvatakse radaripildile ka pinnases mõõtekohaga külgnevad objektid. Sellest tingituna tekivad radargrammile ka hüperboolsed kujutised juhul kui mõõtmiste käigus liigutakse üle punktobjektide (suuremad kivid, avaused kihis jne.) <ref name=Mustassaar />.
42. rida:
Dielektrilist läbitavust väljendatakse keskkonna absoluutse läbitavuse ja vaakumi läbitavuse suhtena:
:<math> \varepsilon =\frac{\varepsilon _1}{\varepsilon _0} </math>
Kus ε = dielektriline läbitavus,
:<math> v=\frac{c}{\sqrt{\varepsilon }} </math>
Kus c = [[valguse kiirus]] vaakumis (0.3 m/ns).
===Elektrijuhtivus===
[[Elektrijuhtivus]] kirjeldab materjali võimet juhtida [[Elektrivool|elektivoolu]]. Elektrijuhtivuse esmane mõju on aine läbimisel tekkiv energia kadu. Samuti väljendab see keskkonnas talletunud energiat, mis on palju väiksem kui tekkiv energia kadu. Heades elektrijuhtides elektromagnetiline energia hajub soojusena ja seega elektromagnetlained ei suuda selles hästi levida, vähendades georadari võimet sellest materjalist läbi näha. Näiteks saab tuua suure soolasisalduse või kõrge savisisaldusega [[Kihind|kihindid]]. Lisaks mõjutab sumbumist kasutatav elektromagnetlaine sagedus ja vee sisaldus<ref name=Basics />.
50. rida:
[[Magnetiline vastuvõtlikkus|Magnetilist vastuvõtlikkust]] mõjutab eelkõige magnetiseeruvate [[Mineraal|mineraalide]] olemasolu keskkonnas. Selle abil saab ligikaudselt hinnata elektromagnetlainete sumbuvuse suurusjärku. Magnetilise vastuvõtlikkuse suurenedes suureneb magnetiline läbitavus ja sellega omakorda suureneb elektromagnetlainete sumbuvus.
:<math> k=\frac{\mu }{\mu _0} </math>
Kus k tähistab magnetilist tundlikkust, μ tähistab magnetilist läbitavust ja
Üldjuhul on magnetiline vastuvõtlikkus looduslikes pinnastes väike ja ei oma georadari töös suuremat efekti. Oletatakse, et µ=μ0. Erandiks on mõned troopilised mullad, mis on üpriski haruldased<ref name=Basics />.
| |||