Отслеживание инфильтрат, который собирает Передние глубины с помощью покадровой мульти смещение собраны с помощью массива антенна георадара

Общая цель данного эксперимента заключается в отслеживании фронта инфильтрации в почве поля с помощью антенной решетки георадара. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области гидрологии вадозных зон, такие как понимание того, как вода проникает в почву во время дождя. Основное преимущество этого метода заключается в том, что покадровый многоофсетный сбор может быть собран без проблем с минимальными усилиями во время динамических подповерхностных процессов, таких как инфильтрация.

Демонстрировать процедуру будут Нобухито Нагаи и Юкио Тобе. Антенная решетка лежит в основе этого эксперимента. В этом корпусе находится 21 антенна для данного эксперимента.

Эта схема содержит дополнительные сведения. Имеется 10 передающих и 11 приемных моноантенн с галстуком-бабочкой, управляемых радарным блоком непрерывной волны ступенчатой частоты. Решетка может переключаться между всеми 110 парами передатчиков-приемников.

Определите место для проведения инфильтрационного теста. Убедитесь, что поверхность голая, ровная и примерно три на три метра. Получите пористые трубки длиной 2,5 метра.

Пористость трубки позволяет воде выходить на землю. Используйте трубки для сооружения ирригационной инфильтрационной системы на участке. Трубки этой системы параллельны и разделены на 15 сантиметров.

Соедините трубки одним концом с клапанным регулируемым входом воды, подключенным к источнику воды. А другой конец подключите к розетке. Затем возьмите тонкую деревянную панель, немного больше, чем антенная решетка, и поместите ее поверх пористых труб.

Панель должна быть ровной и закрывать трубки. Переходим к установке датчиков влажности почвы рядом с панелью. Этот стержневой датчик измеряет влажность на нескольких глубинах.

Сначала установите трубку доступа к датчику в землю рядом с деревянной панелью. Затем поместите датчики стержневого типа в трубку доступа. Начните с размещения антенной решетки на деревянной панели с центром по системе проникновения.

Подключите массив к контроллеру с помощью коаксиальных кабелей и подключите контроллер к компьютеру. Установите последовательность антенн для выполнения полного сканирования всех комбинаций передатчиков и приемников и начните сбор данных. В этот момент подойдите к источнику воды и запустите поток и инфильтрацию.

Остановите подачу воды, когда будет введено заданное количество. Затем прекратите сбор данных с помощью радарной решетки. После сбора данных проанализируйте их, чтобы найти оценку скорости.

Это пример покадровой радарограммы с антенной решетки. Данные были получены в течение 60 минут эксперимента. Каждый регион, ограниченный черными линиями, соответствует данным, собранным одним передатчиком и 11 приемниками.

Местоположение передатчика обозначено красным треугольником. По третьей оси идет общее время от передачи до приема отраженного сигнала. Разными цветами обозначена амплитуда сигнала.

Используя эти данные, постройте общий куб данных средней точки. Новая ось представляет собой разделение передающей и приемной антенн. Это поперечное сечение общего куба данных средней точки в данный момент времени во время эксперимента.

Определите отражение от фронта смачивания для каждого такого кадра. Используйте это уравнение для подгонки гиперболических кривых, регулируя два параметра, t0 и vr. Белая кривая представляет время прохождения отражения от фронта смачивания.

Фиолетовые кривые — это время прохождения воздушных и наземных волн. Это репрезентативная радарограмма для эксперимента по проникновению. Каждая секция связана с передатчиком.

Вдоль вертикальной оси показано время прохождения от передатчика к отражателю и приемнику. На карте оттенков серого цвета указана амплитуда сигнала. В этом промежутке времени от одной из распространенных областей данных средней точки наблюдайте, как сигнал высокой амплитуды неуклонно движется вниз по мере продвижения эксперимента.

Сигнал создается отражениями на фронте смачивания при проникновении воды в недра. Для анализа скоростей используйте общие данные средней точки, получаемые каждую минуту. В этом образце данных, полученных через пять минут после начала эксперимента, наилучшей подходящей кривой для отраженной волны является сплошная белая линия, а кривой воздушной волны — пунктирная линия.

С течением времени время в пути линейно увеличивается. Это графики расчетной глубины фронта смачивания в зависимости от прошедшего времени. Треугольники предназначены для модели унифицированной среды.

Квадраты предназначены для двухслойной модели, которая учитывает деревянную панель под массивом. Интервалы, выделенные черным цветом, указывают, когда показания датчика влажности на заданной глубине начали увеличиваться и когда они стабилизировались. Впервые идея этого метода пришла нам в голову во время демонстрации антенной решетки георадара.

Нам пришло в голову скорректировать данные таймлапса мультиофсета. Самое большое преимущество этой процедуры заключается в том, что нам не нужно было перемещать антенны для сбора многосмещенного сбора, в отличие от обычных больших систем проникновения в грунт. Как только вы начнете измерение, вы просто мониторите и ничего не делаете.

При попытке выполнить эту процедуру важно помнить, что антенны нельзя перемещать так, чтобы обеспечить воспроизводимость данных. После его разработки этот метод откроет путь исследователям в области гидрологии вадозных зон к изучению движения воды в полевых почвах. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как использовать антенную решетку георадара для отслеживания фронтов проникновения.