Радар для контроля плотности и структуры грунта (георадары)

Высокочастотные радары для зондирования грунта применяются в гражданском строительстве, археологии, криминалистике и т.п. Принцип действия таких радаров классический: они посылают радиоволны и принимают отраженные сигналы. Радиоволны не могут проникать глубоко в почву, камни, а также в большинство других материалов.

Рис. 9.6 Затухание радиоволн в разных материалах.

Коэффициент ослабления зависит от типа материала и рабочей частоты сигнала. На низких частотах (менее 1 МГц) затухание сигнала, в основном, определяется электропроводностью среды, а на высоких частотах (более 1ГГц) – поглощением энергии молекулами воды. Затухание сигнала ограничивает глубину исследования грунта, по мере проникновения вглубь среды мощность потерь увеличивается экспоненциально.

Рис. 9.7 Глубина проникновения радиосигналов для разных материалов (А) и графическое представление исследуемого слоя, расположенного в мокром песке (Б).

Коэффициент экспоненциального ослабления сигнала, как правило, определяется по электропроводности материала. В простых однородных материалах такое затухание является доминирующим фактором. В большинстве материалов энергия сигнала теряется из-за наличия в них неоднородностей и воды.

Влияние воды обусловлено двумя причинами: изменяет объемную проводимость среды и молекулы воды на частотах свыше 1Ггц поглощают электромагнитную энергию. В сухих материалах коэффициент ослабления наименьший, соответственно, глубина проникновения наибольшая. Снижение частоты позволяет увеличить глубину проникновения в грунт.