Logo Zakładu Geofizyki AGH Logo firmy Mala GeoScience Logo firmy Sensors & Software Logo firmy GSSI

home.agh.edu.pl/karcz - strona Jerzego Karczewskiego

Georadary firmy Mala GeoScience...

Znana z produkcji wysokiej jakości sprzętu geofizycznego szwedzka firma Mala GeoScience zaprezentowała wiosną 1994 roku georadar RAMAC/GPR. Jest to pierwszy radar powierzchniowy tej firmy, reklamowany jako wyjątkowo prosty w obsłudze.

RAMAC/GPR w komplecie

fot.: Mala GeoScience

RAMAC/GPR w komplecie

Może on współpracować z kompletami anten nieekranowanych o częstotliwościach: 25, 50, 100, 200MHz oraz antenami ekranowanymi o częstotliwościach: 100, 250, 500, 800MHz. Wszystkie te anteny są antenami bistatycznymi (dwoma oddzielnymi antenami: nadawczą i odbiorczą). Na zamówienie firma wykonuje również anteny o częstotliwości 12.5MHz i 400MHz.

Oprócz tego firma produkuje anteny RTA (Rough Terrain Antenna) przeznaczone do pracy w trudnym terenie, np. lesie - RTA25, RTA50 i RTA100, odpowiednio o częstotliwościach 25, 50 i 100MHz.

Antena RTA 25MHz

fot.: Mala GeoScience

Antena RTA 25MHz

Są to anteny o zupełnie odmiennej konstrukcji (w postaci kilkumetrowego kabla) ciągnięte za radarem. Dipole anteny nadawczej i odbiorczej są ułożone w jednej linii. Podczas pomiaru dipole pomiarowe przemieszczają się wzdłuż linii profilu, podczas gdy podczas typowego profilowania dipole przemieszczają się prostopadle do profilu. Wadą tych anten jest rejestracja dużej liczby zakłóceń od obiektów znajdujących się na powierzchni terenu. Przykładowo, RTA50 jest anteną o częstotliwości 50MHz, ma długość prawie 10 m, (przy czym odległość pomiędzy nadajnikiem, a odbiornikiem wynosi 4 m).

Poniżej pokazano typowe anteny ekranowane firmy Mala GeoScience. Są to anteny typu bow-tie. Składają się one z dwóch metalowych trójkątów równoramiennych połączonych zwróconych do siebie wierzchołkami.

Anteny ekranowane

fot.: Mala GeoScience

Anteny ekranowane

Im antena ma niższą częstotliwość, tym jest cięższa. Antena 100MHz waży aż 25kg. Do niedawna firma Mala GeoScience produkowała antenę ekranowana o częstotliwości 1000MHZ (obecnie zastąpiły ją anteny HF). Anteny ekranowane o częstotliwościach 250-800MHz są obecnie najbardziej popularnymi antenami produkowanymi przez Mala GeoScience.

W roku 2007 firma rozszerzyła ofertę produkowanych przez siebie anten o anteny wysokoczęstotliwościowe (anteny HF): 1.2GHz, 1.6GHz i 2.3GHz. Anteny takie mogą współpracować jedynie z najnowszym georadarem ProEx System, wyposażonym w specjalną przystawkę wysokoczęstotliwościową.

Antena 2300MHz

fot.: Mala GeoScience

Antena 2300MHz

Obok pokazano antenę wysokoczęstotliwościową 2300MHz. Ma ona niewielki zasięg, ale za to bardzo dużą rozdzielczość. Może służyć do badania betonu, warstw tynku, lokalizacji fresków, itp. Anteny o wyższych częstotliwościach wyglądają identycznie.

Oprócz anten powierzchniowych Mala GeoScience produkuje anteny przeznaczone do geofizyki otworowej (100MHz i 250MHz). Mają one stosunkowo duży radialny zasięg (w porównaniu z innymi metodami geofizyki otworowej).

Anteny otworowe 100MHz

fot.: Mala GeoScience

Anteny otworowe 100MHz

Za pomocą tych anten można również prześwietlać obszar pomiędzy dwoma otworami położonymi w niewielkiej odległosci od siebie. Anteny otworowe wymagają specjalnego trójnoga rozstawianego nad otworem wiertniczym. Najczęściej robi się anteny dostosowane do pomiarów w płytkich otworach geotechnicznych, do głębokosci kilkunastu metrów. Maksymalna głębokość pomiaru anten o częstotliwości 250MHz wynosi 3000 m. Należy podkreslić, że nie są to anteny kierunkowe, informacja jest zbierana radialnie, a interpretacja jest mocno utrudniona. Firma Mala GeoScience robi na zamówienie anteny kierunkowe, ale są one bardzo kosztowne.

Anteny georadaru RAMAC/GPR połączone są z jednostką centralną światłowodami. Poprawia to niesłychanie zakres dynamiczny aparatury i uniemożliwia zakłócenia spowodowane interferencją pomiędzy kablami. Aparatura zapisuje próbki w formacie 16 bitowym, amplituda pojedynczej próbki może się więc zmieniać od 0 do 65000. Radar ten potrafi zarejestrować do 200 tras na sekundę. W związku z tym, aparaturą tą można wykonywać pomiary z prędkością 50km/h. Przy tak dużej prędkości rejestruje się pojedynczą trasę co 10cm profilu.

Anteny+nadajnik+odbiornik

Anteny 200MHz + nadajnik
+ odbiornik + baterie

Jednostka centralna georadaru RAMAC/GPR

Jednostka centralna
georadaru RAMAC/GPR

Każda trasa ma wtedy tylko 128 próbek (przy mniejszej prędkości przesuwu anten trasa może liczyć nawet 2048 próbek). Maksymalna liczba złożeń wynosi nawet 32768, co praktycznie całkowicie eliminuje niskoamplitudowy szum losowy i zwiększa niesłychanie stosunek S/N. RAMAC/GPR może współpracować z systemem GPS, co w praktyce umożliwia bardzo dokładną lokalizację nawet każdej trasy.

Georadar ten jest sterowany podłączonym komputerem IBM PC (notebookiem). Podstawowy pakiet oprogramowania umożliwia wybór podstawowych parametrów pomiarowych (długość okna czasowego, częstotliwość próbkowanie, sumowanie i wzmocnienie sygnału), zawiera on ponadto podstawowe procedury interpretacyjne.

Drewniany stelaż z zamontowanymi antenami

Drewniany stelaż z zamontowanymi antenami

Pomiary tym sprzętem mogą być wykonane przez jednego operatora, co w przypadku radarów innych firm jest absolutnie wykluczone. Radar ten jest wyjątkowo lekki (4,9kg + ok. 2.4kg anteny) i wygodny w użyciu. Dużą zaletą tego georadaru jest wysoka wydajność wykonywania pomiarów.

Następcą tego georadaru jest model RAMAC/GPR CU II z wielokanałowym modułem Mc4 (pojawił się na rynku w 2000 roku). W swojej podstawowej wersji jest to jednostka jednokanałowa, można ją natomiast łatwo rozbudować za pomocą wielokanałowych modułów MC-4 i MC-16. Do modułu MC-4 podpina się fizycznie dwie anteny nadawcze i dwie anteny odbiorcze, do modułu MC-16 podpina się cztery pary anten nadawczo-odbiorczych).

Georadar RAMAC/GPR CU II

fot.: Mala GeoScience

Georadar RAMAC/GPR CU II

Tak więc, można podczas jednego profilowania badać czterokrotnie szerszy obszar, dzięki temu skraca się czas pomiaru. Można stosować także anteny o różnych częstotliwościach, co umożliwia rejestrację sygnału z różnych głębokości. Radar ten jest kompatybilny ze wszystkimi antenami produkowanymi przez firmę Mala GeoScience. W georadarze CU II wprowadzono automatyczne składanie sygnału (dostosowane do prędkości przesuwania anten),zwiększono znacznie częstotliwość próbkowania. Zwiększono prędkość transmisji danych do komputera, zmieniono typ baterii używany w radarze.

W czerwcu 2007r. firma Mala GeoScience zaprezentowała georadar o nazwie ProEx System (Professional Explorer). Jest to radar dwukanałowy (w najprostszej konfiguracji), o poprawionych parametrach pomiarowych (m.in. wbudowany port Ethernet o przepustowości 100Mbit/s do przesyłania danych).

Georadar ProEx System

fot.: Mala GeoScience

Georadar ProEx System

Georadar ProEx można wyposażyć w trzy jednostki rozszerzające (ProEx Expansion Unit) i do każdej z nich podpiąć dwie kolejne anteny. Tak więc, do tego georadaru można maksymalnie podłączyć osiem par anten. W georadarze ProEx częstotliwość repetycji impulsu wynosi 200kHz - pozwala to na zwiększenie szybkości pomiaru lub zastosowanie wyższych złożeń sygnału. Akwizycję danych zapewnia program Ground Vision2 (nowa wersja programu Ground Vision).

Inną budowę ma georadar X3M. Jest on konstrukcją zintegrowaną (umieszcza się go wprost na antenie) z antenami ekranowanymi o częstotliwościach 100, 250, 500 i 800MHz. Parametry pomiarowe tego radaru są dokładnie takie same, jak georadaru RAMAC/GPR CU II.

Georadar X3M

fot.: Mala GeoScience

Georadar X3M

Wymaga podłączenia laptopa do sterowania i akwizycji danych. Łączy się go z komputerem poprzez port Ethernet, jest sterowany za pomocą programu Ground Vision2. Wyróżnia go długi czas pracy na bateriach.

Najnowszym (konstrukcja z 2002 roku) zintegrowanym z antenami georadarem firmy Mala GeoScience jest georadar o nazwie RAMAC X3M Corder. Jest on przystosowany do współpracy tylko z ekranowanymi antenami o częstotliwościach od 100-800MHz.

RAMAC X3M Corder

fot.: Mala GeoScience

RAMAC X3M Corder

Georadar ten nie wymaga do pracy podłączenia do komputera (jest wyposażony w wewnętrzną pamięć). Korzysta z ustawionych przez producenta parametrów pomiarowych, użytkownik nie ma na nie wpływu.Dopiero po podłączeniu zewnętrznego komputera, użytkownik może zmieniać wszystkie parametry. Radar jest on częściowo wodoodporny, automatycznie określa częstotliwość podłączonej anteny, ma maksymalnie uproszczony dobór parametrów pomiarowych. Pewną jego wadą jest, moim zdaniem, zbyt krótki czas pracy na bateriach.

Georadary firmy Mala GeoScience mogą być podłączone do specjalnego urządzenia zastępującego klasyczny komputer laptop. Monitor XV może pracować w ujemnych temperaturach, może pracować w każdych warunkach pogodowych, nie wymaga klawiatury (ma ekran dotykowy).

Monitor XV

fot.: Mala GeoScience

Monitor XV

Innym urządzeniem produkowanym przez firmę Mala GeoScience jest Easy Locator. Jest to urządzenie specjalnie zaprojektowane do wykrywania podziemnych instalacji. Może on być wyposażony w wysokoczęstotliwościowe anteny umożliwiające badanie ośrodka geologicznego do 4m pod powierzchnią terenu.

Easy Locator

fot.: Mala GeoScience

Easy Locator

Współpracuje on z dwoma typami anten: o częstotliwości 350MHz (Deep Antenna) i o częstotliwości 500MHz (Shallow Antenna). Urządzenie jest bardzo proste w obsłudze, automatycznie rozpoznaje podłączoną antenę, wybór parametrów pomiarowych jest zredukowany do minimum.

Na zdjęciu poniżej urządzenie Mala CX przeznaczone do badania betonu (najnowszy georadar z tej serii nosi nazwę CX12).

Mala CX

fot.: Mala GeoScience

Mala CX

Może współpracować ze wszystkimi antenami wysokoczęstotliwościowymi (antenami HF) firmy Mala GeoScience. Profile prowadzi się po specjalnej macie, która ułatwia precyzyjne profilowanie. Oprogramowanie sterujące georadarem jest wyposażone w zaawansowane procedury do tworzenia obrazów trójwymiarowych.

Georadar Ground Explorer

fot.: Mala GeoScience

Georadar Ground Explorer

Najnowszym georadarem firmy Mala GeoScience (luty 2014r.) jest model o nazwie Ground Explorer. Georadar ten współpracuje z antenami ekranowanymi o częstotliwościach: 80, 160, 450 i 750 MHz. Są to anteny ekranowane o odmiennej konstrukcji, zintegrowane z nadajnikiem i odbiornikiem, wyposażone w system GPS. Anteny są połączone z jednostką centralną kablem koncentrycznym. Podczas akwizycji georadar zapisuje próbki w formacie czterobajtowym, poprawia to stosunek S/N.

Najbardziej zaawansowanym georadarem firmy Mala GeoScience jest MIRA (Mala Imaging Radar Arrays). Jest to wyspecjalizowany georadar wielokanałowy, do którego można podłączyć 32 anteny jednocześnie. Jest on wyposażony w zespół anten umożliwiający rejestrację materiału pomiarowego dostosowanego do wizualizacji trójwymiarowej.

MIRA

fot.: Mala GeoScience

MIRA

Użytkownik ma do wyboru anteny o częstotliwości 200, 400 i 1300MHz. Są to anteny o nowej konstrukcji - ekranowane w oddzielnych obudowach (Separable Shielded Antennas). Georadar ten jest oczywiście przystosowany do współpracy z systemem GPS. Jest montowany na pojeździe, wyzwalacz odległościowy instaluje się na kole pojazdu. Specjalne oprogramowanie o nazwie MIRAsoft umożliwia trójwymiarową wizualizację wyników i zapewnia pełną integrację z systemami CAD i GIS. Jego zaletą jest bardzo wysoka wydajność pomiaru, oczywistą wadą bardzo wysoka cena (przekraczająca 1 milion złotych).

Podsumowując, gdybym miał wybierać spośród wszystkich produktów firmy Mala GeoScience, wybrałbym georadar ProEx, ewentualnie RAMAC/GPR CU II (już nie produkowany), z możliwie jak największą ilością anten, ekranowanych i nieekranowanych. Georadary X3M i X3M Corder mogą współpracować jedynie z ekranowanymi antenami, co w pewien sposób ogranicza ich możliwości.