Cosa c'è sotto la superficie del radar che penetra nel terreno?

16 ore fa p Kayla Matthews Una delle cose più affascinanti dei moderni progressi dell'ingegneria è che i ricercatori possono usarli per conoscere antiche civiltà. Prendi il recente esempio di geometri che usano il radar penetrante nel suolo (GPR) per mappare una città romana chiamata Falerii Novi, fondata nel 241 a.C.
Il team si è basato sul GPR per vedere i dettagli degli edifici sepolti senza scavare. Anche la tecnologia LiDAR (rilevamento della luce e del raggio) è entrata in gioco con nuove scoperte archeologiche. Un esempio recente riguardava la ricerca di un sito cerimoniale Maya di 3000 anni.
Questi esempi mostrano che ci sono modi nuovi ed eccitanti per saperne di più sul passato. Qui daremo uno sguardo da vicino alla prima tecnologia menzionata sopra: GPR. Il radar a penetrazione terrestre, o GPR, è un metodo non distruttivo di utilizzo di campi elettromagnetici per acquisire immagini di materiali del sottosuolo.
Si basa sulle frequenze radio all'interno della banda a microonde dello spettro radio. I ricercatori spostano lentamente la propria attrezzatura sull'area desiderata per studiare, a volte utilizzando una piattaforma su ruote contenente l'attrezzatura che assomiglia un po 'a un tosaerba. Finiscono con una sezione trasversale di oggetti sottosuolo.
Cosa c'è esattamente sotto la superficie di questi dispositivi, però? Questo approccio richiede un trasmettitore GPR e un'antenna per inviare un segnale radio ad alta frequenza nel terreno. Una volta che quel segnale si scontra con un oggetto sepolto, viene riflesso, rifratto o disperso sulla superficie. Successivamente, un'antenna ricevente tiene traccia di come il segnale restituito varia da quello inviato.
I ricercatori memorizzano i dati dall'antenna ricevente in un formato digitale. Un computer può quindi analizzare tali informazioni misurando quanto tempo impiega un impulso di onde radio a viaggiare verso e dal suo obiettivo. Imparare che le informazioni dicono ai ricercatori la profondità e la posizione di un oggetto sotterraneo.
Le antenne utilizzate nel sistema di misurazione GPR sono estremamente importanti perché trasmettono e ricevono onde al giusto livello e frequenze. L'apparecchiatura di misurazione GPR include uno schermo che aiuta i ricercatori a visualizzare e interpretare i dati. Vedono le informazioni come immagini o grafici e richiedono una formazione per valutarle accuratamente.
Ad esempio, le onde GPR possono penetrare in una varietà di materiali, inclusi suolo e cemento. Fattori come la quantità di saturazione dell'acqua e le proprietà conduttive del materiale influenzano le onde GPR e il modo in cui i dati appaiono. Come ingegnere elettrico, potresti aiutare a progettare sistemi GPR da zero o apportare miglioramenti a un modello esistente.
Esaminiamo le parti delle apparecchiature GPR e le funzioni che servono. Questa parte ha elettronica per innescare l'impulso radar che l'antenna trasmette a terra. L'unità di controllo ha anche un computer integrato e un sistema di memoria digitale per conservare i dati raccolti per un successivo esame.
Dopo aver ottenuto informazioni da un'antenna ricevente, l'unità di controllo li mostra come una carta computerizzata. Alcune unità di controllo sul mercato si collegano a un computer portatile contenente software specializzato. Questa configurazione facilita l'elaborazione e l'interpretazione dei dati in modo più semplificato poiché elimina la fase di trasferimento dei dati dall'antenna ricevente su un'altra macchina.
L'antenna trasmittente si trova a livello del suolo o in prossimità del sito scelto per l'analisi. I ricercatori devono scegliere antenne di frequenze particolari a seconda di quanto vogliono andare nel terreno. Le antenne a frequenza più alta non vanno così profondamente nel terreno come le opzioni a frequenza più bassa.
Tuttavia, le scelte a frequenza più alta rilevano oggetti relativamente più piccoli. Una volta che un'antenna riceve l'impulso dall'unità di controllo, la amplifica e la invia a terra a una certa frequenza. Le onde radar si verificano dirigendo l'alta tensione vicino al centro di una piastra di rame mentre invia impulsi di energia regolati.
Il campo elettromagnetico si forma attorno alla piastra di rame mentre la corrente passa continuamente dal centro della piastra ai suoi bordi. L'antenna ricevente cattura i dati delle onde radio inviati da terra. Le antenne trasmittenti e riceventi devono trovarsi alla distanza corretta l'una dall'altra.
Se le stringono troppo vicine possono distorcere i dati ricevuti. Tale problema si verifica a causa della risonanza della piastra di rame associata all'antenna trasmittente. Le apparecchiature che penetrano nel terreno richiedono una fonte di alimentazione.
Le batterie sono famose per la loro portabilità. Alcuni modelli utilizzano batterie ricaricabili o per automobili. Tuttavia, altri lavorano con fonti di energia esterne a 110/220 volt.
Il radar penetrante nel terreno offre un vasto assortimento di possibili usi. Ad esempio, questa tecnologia è attualmente utilizzata in un progetto per scavare una nave vichinga sepolta in Norvegia. Altre possibilità sorgeranno quando ulteriori innovazioni elettroniche saranno forgiate in questo campo.
Hai mai lavorato con GPR? Cosa puoi dirci della tua esperienza pratica con i suoi circuiti? Condividi le tue esperienze nei commenti qui sotto ..