Evaluation of the Iron State in Humid Zones Using GPR with 1.6 GHz Bowtie Antenna

Abstract

У роботі пропонується дослідження стану заліза у вологих зонах за допомогою георадара (GPR), що працює на частоті 1,6 ГГц. Останній є геофізичним інструментом розвідки, який аналізує поширення, заломлення та відбиття електромагнітних (ЕМ) хвиль високої частоти (від 300 МГц до 2,3 ГГц). Щоб відтворити GPR сигнали, ми використали програму GPRMAX, яка дозволила нам моделювати електричні та магнітні властивості грунту, а також сам GPR. Було створено кілька моделей для повторення різних геологічних ситуацій. Моделювання почалося з прямокутного блоку як вихідної моделі. Перша і друга моделі є основними профілями, які ілюструють поширення EM хвиль. Третя модель використовується для дослідження поширення EM хвиль (відбитих хвиль) у сухому та вологому бетоні, щоб продемонструвати вплив вологи на EM хвилі. Для моделювання різних властивостей діелектричного середовища було побудовано набір моделей. Ми змоделювали кілька різних фізичних середовищ, використовуючи підхід кінцевої різниці в часовій області (FDTD), що є методом, на якому базується код наукового обчислення програми моделювання GPRMAX. Коли радіолокаційний сигнал поширюється в навколишньому середовищі, наявність гіпербол вказує на наявність похованих об'єктів.

This report offers a study of iron status in moist zones using a 1.6 GHz Ground Penetrating Radar (GPR). The latter is a geophysical prospecting tool that analyzes the propagation, refraction, and reflection of high-frequency electromagnetic (EM) waves (from 300 MHz to 2.3 GHz). To replicate GPR signals, we used the GPRMAX program, which allowed us to model the soil's electrical and magnetic properties as well as the GPR itself. Several models were created to replicate various geological situations. The simulation began with a rectangular block as the starting model. The first and second models are basic profiles that illustrate the propagation of an EM wave. The third model is used to investigate the propagation of EM waves (reflected waves) in dry and wet concrete in order to demonstrate the influence of moisture on EM waves. To simulate different properties of a dielectric medium, a set of models was built. We simulated several different physical media using a finite difference time domain (FDTD) approach, which is the method on which the scientific calculation code of the GPRMAX simulation program is based. When a radar signal propagates through an environment, the presence of hyperbolas indicates the presence of buried objects.