Yeraltı Radarı
Yeraltı araştırma, yeraltı penetrasyon, yeraltı radarı, gibi birçok isim ile tanımlanan yeraltı radarı (GPR) sistem olarak elektromanyetik frekanslar ile yeraltından bilgi toplamaya dayanır. GPR sisteminin dizaynı çok geniş bir yelpazede tanımlanmakta ve genel olarak yapılacak uygulamaya uygun frekanstaki anten seçimlerine göre yapılır. Seçimde etkili olan hedef derinliği, hedef büyüklüğü ve araştırma yapılacak alandır. Bu sayede GPR yönteminin uygulama alanları doğru seçilecek sistem ile oldukça geniştir.
Genel olarak GPR verileri belirli aralıklar ile belirlenmiş grid alanlarında uygulanır. Yöntem, genel olarak antenlerden üretilen elektromanyetik sinyallerin yeraltındaki gidiş-geliş yolculuğu sırasında uğradığı değişimlerin orijinal sinyallerden farkı ile ilgilenir (Conyers, 2004). GPR sinyalleri seyahatortamlarının fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre hızlarını belirleyerek hedefe ulaşır ve hedef hakkında da bilgi toplar. Yolculuk zamanı bilindiği durumlarda ortamın hızı da bilindiğinden, hedef derinliği dehassas olarak belirlenebilmektedir. GPR sinyallerinin seyahat süreleri nanosaniye (10-9 sn) cinsinden belirlenir.
50 MHz GPR RTA saha çalışması
Bu sayede yer üstündeki antenler, 2 – 20 cm aralığında sabit ya da değişken aralıklarla hareket ederek bilgi toplarlar. Radar antenlerinin nüfuz edeceği derinlik iki ana faktöre bağlıdır;
1) antenin frekansı
2) uygulama alanındaki toprak yapısının özellikleri (genel olarak su içeriği).
İkinci faktör genel olarak anten seçimini de etkilemektedir. Elektromanyetik sinyalin seyahatinin etkileneceği ortamlar ve sinyal saçılımı en önemli unsurlardır. Enerji transferinin iki önemli bileşeni elektrik ve manyetik sabitlerdir. Bağımsız olarak yansıyan dalgalar (dalga formu olarak da adlandırılır) dijital olarak yeraltından yansıyarak toplanır, bu şekilde birçok iz elde edilerek bir araya getirilip 2 boyutlu düşey kesit olarak profil haline getirilir. Çok sayıda izin grid içerisinde bir arada profillerle elde edilmesi sayesinde de gerek 2 boyutlu gerekse 3 boyutlu yeraltı görüntüsüne ulaşılır.
GPR hem verici Tx hem de alıcı Rx antenlerden oluşur. Verici antenler kısa yüksek frekanslı radyo sinyalleri yayarlar (genelde polarize) (Şekil 2.1). Sinyaller, bir hedefe ya da farklı dielektrik sabitli tabakalara çarpıp geri geldiklerinde alıcı antenlerce kaydedilirler.
GPR genelde sismik yansıma ile kıyaslanır. Sadece sismik dalgalar bir tabakada yansıdıklarında ürettikleri yansımaları oluştururken, GPR hem tabakalarda hem de gömülü objelerden yansımalar üretir.Değişik elektromanyetik özelliklerdeki gömülü tank, sediman tabakalar, su tablası veya arkeolojik kalıntılar gibi objeler GPR’da yansımalara neden olur. Genelde, gömülü objenin farklı dielektrik sabitli olması ile GPR yansımaları oluşur. Dielektrik sabiti genel olarak bir maddenin bir elektromanyetik yük üzerine uygulandığı zaman depolayabildiği yükü göstermektedir ve εr = (c / υ)2 formülü ile hesaplanır. Burada “εr” dielektrik sabitini, “c” ışık hızını (30 cm/ns) ve “v” ise elektromanyetik enerjinin maddeden geçiş hızını göstermektedir. Bu sebep ile dieletrik sabiti elektromanyetik hız ile ters orantılıdır.