Messtechnik

Bodenradar ist eine geophysikalische Methode die sehr hochauflösende, strukturelle Bilder des oberflächennahen Untergrunds liefert. Dabei werden ausgesandte elektromagnetische Wellen an Material- und Schichtgrenzen reflektiert und von der Antenne aufgezeichnet. Das Bodenradar arbeitet im Frequenzbereich von Radarwellen (15-1000 MHz), die zwischen dem Bereich der Radiowellen- und dem Mikrowellenbereich liegen. Teilweise überlappt der verwendete Frequenzbereich mit dem UKW-Bereich (88-105 MHz).

Die Antenne wird über die zu untersuchende Strecke (2-dimensionales Arbeiten) oder Fläche (3-dimensionales Arbeiten) gezogen. Die Auswerteeinheit kann am Körper mitgeführt werden oder ist mit den Antennen auf kleine Wagen montiert. Der in regelmäßigen Abständen (i.d.R. alle 5-20cm) vom Sender ausgestrahlte elektromagnetische Impuls (Schuss) umfasst nur einen/wenige Wellenzüge (Wavelet) und wird an "elektromagnetischen Materialgrenzen" (Reflektoren) reflektiert und vom Empfänger über einen gewissen Zeitraum aufgezeichnet (= 1 Spur). Die Eindringtiefe und das Auflösungsvermögen hängt in sehr starkem Maße vom vorgefundenen Material und der gewählten Frequenz ab und liegt maximal bei 30-50m (typisch 2-10 m).

Ob sich ein Untergrund für Radaruntersuchungen eignet wird von den Materialkonstanten "Dielektrizität", "magetische Permitivität" und vor allem der elektrischen Leitfahigkeit bestimmt. Die Dielektrizität beschreibt die "Durchlässigkeit" bzw. die Polarisierbarkeit eines Materials im elektrischen Feld, die magnetische Permitivität die "Durchlässigkeit" bzw. die Polarisierbarkeit eines Materials im magnetischen Feld. Die Leitfahigkeit ist für die Dämpfung des Radarsignals verantwortlich, gut leitende Untergründe sind daher nur bedingt für Radarwellen durchlässig.

Gemessen wird die Laufzeit und Stärke des reflektierten Radarsignals. Im Radargramm sind nach unten die Laufzeit in Nanosekunden (ns) und nach rechts die untersuchte Strecke mit den einzelnen Spuren aufgetragen. Die Farben geben die Amplitudenstärke und Polarität wieder. Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen im Untergrund bekannt ist (oder gemessen wurde) kann die Tiefe des Reflektors berechnet werden. Der Reflektor erscheint umso stärker, je stärker der Kontrast der Dielektrizität, magnetischen Permitivität und der elektrischen Leitfähigkeit des Gesteins ist. Unterschiedliche Gesteine haben unterschiedliche und je nach Durchfeuchtungsgrad und Poreninhalt veränderliche Dielektrizitätskonstanten, magnetische Permitivitäten und Leitfähigkeiten.

Meßprinzip des Georadars

Abb. 1 Das Meßprinzip des Georadars. Die elektromagnetischen Impulse werden an geologischen Grenzflächen reflektiert und in der zeitlichen Reihenfolge ihres Eintreffens an der Oberfläche aufgezeichnet. 1 Impuls = 1 "Schuß" = 1 "Spur" im Radargramm. Das Radargramm entsteht durch Aneinanderreihung von vielen Spuren entlang der Profilstrecke. => x-Achse = Streckenachse, y-Achse = Zeitachse in Nanosekunden [ns].