بررسی و تحلیل امکان آشکارسازی عوارض زیرسطحی از طریق رادار زمین نفوذ بر اساس شبیه‌سازی امواج الکترومغناطیسی

Abstract

در این تحقیق امکان‌سنجی رادار زمین نفوذ (GPR) برای آشکارسازی و تعیین موقعیت عوارض زیرسطحی در شرایط مختلف بر اساس داده­های شبیه‌سازی‌شده مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، عملکرد امواج رادار در آشکارسازی اهداف با جنس‌های متفاوت، در شرایط محیطی با رسانایی الکتریکی مختلف بررسی شده است. معیار مورد بررسی عملکرد GPR در این مطالعه قدرت تفکیک امواج در استفاده از امواج رادار با فرکانس‌های مرکزی مختلف است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که انتخاب فرکانس مرکزی در روش GPR تأثیر بسیار زیادی بر اندازه ابعاد هدف در شناسایی با تصویر‌سازی قابل‌قبول را دارد و اهداف با اندازه تقریبی قطر کمتر از 3، 6، 12، 25 و 125 سانتیمتر در آنتن‌های رادار نفوذی زمین با فرکانس‌های مرکزی به ترتیب 2 گیگاهرتز، 1 گیگاهرتز، 500، 250 و 50 مگاهرتز قابلیت مشخص شدن را نخواهند داشت. نتایج به‌دست‌آمده برای محیطی با سرعت 15/0 متر بر نانوثانیه (به‌عنوان‌مثال آبرفت با دانه­بندی متوسط و یا ماسه خشک) صادق است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی شرایط مختلف بر اساس مشخصه‌های K (گذردهی نسبی)، δ (رسانندگی هر لایه) و D (ضخامت لایه‌های خاک) نشان می‌دهد که رسانایی الکتریکی بیش‌ترین تأثیر را نسبت به دیگر پارامترها در نتایج روش GPR را دارد و لایه­هایی با رسانایی الکتریکی بیش از کمتر از 1/0 اهم-متر به‌شدت دامنه موج گسیل‌شده در این روش را تضعیف می‌کند و امکان نفوذ برای شناسایی هدف را با مشکل مواجه می‌سازد.