Hallo Leute,
irgendwie seltsam, wie eine einfache Frage, nämlich ob man mit einem KMY-24 ein Bodenradar (auch Bodenradar oder englisch Ground Penetrating Radar genannt) realisieren kann zu solchen kuriosen Dingen, wie gekochte Regenwürmer, Strahlenschäden durch Mikrowellen usw. führen kann. Schauen wir uns doch dazu einmal das Datenblatt genauer an:
KMY-24 ist ein Bewegungsmelder auf Basis eines Doppler- Radars (das ist noch mal ein ganz anderes Problem, da so ein System nur in relativer Bewegung funktioniert). Arbeitsfrequenz ca. 2,45 GHz. EIRP 8dBm(!).
Kann man nun von so einem Gerät (als GPR verwendet) jemals ein vernünftiges Signal erwarten?
Die Reichweite eines GPR wird hauptsächlich durch drei verschiedene Verluste, der Durchgangsdämpfung (Materialverluste), Streuverluste und Reflexionverluste (des Zieles) begrenzt. Verluste ergeben sich außerdem durch Reflexionen an der Grenzschicht zwischen Boden und
Luft beim Ein- und Austritt. Bei höheren Frequenzen kann dagegen evtl. ein Antennengewinn genutzt werden.
In einem konventionellen Radarsystem befindet sich das Ziel im Fernfeld (Fraunhofer- Bereich) der Antenne und die Streuverluste verhalten proportional zur vierten Potenz (R^-4) der Entfernung (vorausgesetzt das Ziel ist mehr oder weniger punktförmig). Bei einem GPR befindet sich das (meist ebene) Ziel im Nahfeld (Fresnel- Zone) in der diese Beziehung so nicht gültig ist. So gilt für linienförmige Ziele (z.B. Rohre) eher eine kubische, für flächenförmige Ziele eher eine quadratische Abhängigkeit vom Abstand. Außerdem hängen die Begriffe Fern- bzw. Nahfeld auch noch von der Art der Antenne ab, so kann z.B. ein isotroper Kugelstrahler (theoretische punktförmige Strahlungsquelle) kein Nahfeld besitzen. Ein Nahfeld ist erst dann vorhanden, wenn die geometrische Ausdehnung der Strahlungsquelle die Größenordnung der Wellenlänge erreicht oder darüber liegt.
Was ist überhaupt ein Ziel? Bei üblichen Radarsystemen geht man auch meist von metallischen Objekten (Flugzeuge, Schiffe,etc.) aus. Bei einem GPR kann ein "Ziel" dagegen ein Luft- oder Wasser- gefüllter Hohlraum sein. Dabei kann es zu Resonanzen kommen, welche die Reflexionsverluste verringern können. Allgemein kann ein "Ziel" auch einfach eine Veränderung der sog. dielektrischen Eigenschaften des Bodens sein (z.B. Störung durch ehemalige Bebauung).
Die Durchgangsdämpfung ist materialabhängig und frequenzabhängig, so kann feuchter Lehm durchaus Dämpfungswerte von 5- 300dB/m bei 100Mhz und bis zu (theoretischen) 3000dB/m bei 1 Ghz aufweisen. Trockener Sand dämpft zwischen 0,01 db bis 20 dB/m. Interessant sind ähnliche Unterschiede zwischen Süss- und Salzwasser.
Daher könnte man meinen, ein GPR müsse eine möglichst niedrige Frequenz nutzen, um diese Verluste zu minimieren. Allerdings verhält sich die Fähigkeit Details von einem Ziel zu erkennen oder zwei benachbarte Objekte zu unterscheiden proportional zur Wellenlänge des Radarsignals. Daher muss ein Kompromiss zwischen Suchtiefe und Ortsauflösung getroffen werden, deshalb verwenden bekannte Systeme eher den Frequenzbereich zwischen 50- 1000 MHz.
Fazit: der Frequenzbereich stimmt nicht, die Leistung stimmt nicht, eben ein ganz anderer Anwendungsbereich. Vielleicht kann man ein Autodach, 5cm vergraben im Wüstensand finden (wenn es sich denn bewegt).
Nur mal ein paar Überlegungen nebenbei.
Grüßle,
M.C.