초록
초광대역 임펄스를 이용한 비파괴 지중 금속 매설물 탐지용 지반 탐사 레이더(Ground penetrating image radar:GPR)를 개발하였다. 탐사 지면의 상대 유전율을 측정하였고, 최대 탐사 깊이 1m 이내의 측정이 가능하도록 시스템을 설계하였다. 전체 경로 감쇄, 시스템의 크기, 해상도를 고려하여 최고 주파수 및 최저 주파수를 선택하였다. 선택된 주파수에 맞는 1 나노세컨더(ns) 이하의 상승 시간을 갖는 초광대역 임펄스를 선택하였으며, 사용한 임펄스의 주파수 범위를 고려하여 소형 평판형 초광대역 다이폴 안테나를 설계하였다. 또한, 지중으로부터 반사되는 신호를 수신하기 위해서 디지털 오실로스코프를 사용하였다. 측정은 monostatic 방식과 마이그레이션(migration) 기법을 사용하였다. 지중 매설물의 영상 처리를 위해서는 A-scan 및 B-scan 평균 제거 방식을 사용하였다. 개발된 시스템은 금속 물체와 비금속 물체가 매설된 실증 시험장에서 시험되었고, 수 센티미터 직경의 작은 지중 금속 매설물까지도 탐지할 수 있는 우수한 성능을 가짐을 보였다.
A ground penetrating image radar (GPR) using an ultra wideband (UWB)impulse waveform is developed for non destructive detection of metallic pipelines buried under the ground. Dielectric constant of test field is measured and then a GPR system is designed for better detection up to 1 meter deep. By considering total path loss, volume of complete system, and resolution, upper and lower frequencies are chosen. First, a UWB impulse for the frequency bandwidth of the impulse is chosen with rising time less than 1 ns, and then compact planar UWB dipole antenna suitable for frequency bandwidth of a UWB impulse is designed. Also, to receive reflected signals, a digital storage oscilloscope is used. For measurement, a monostatic technique and a migration technique are used. For visualizing underground targets, simple image processing techniques of A-scan removal and B-scan average removal are applied. The prototype of the system is tested on a test field in wet clay soil and it is shown that the developed system has a good ability in detecting underground metal objects, even small targets of several centimeters.
