Eigenbau Bodenradar mit KMY-24 - Seite 5

aquila · 04.10.2009, 17:25

Bitte, hier hast Du zu Fragen der Technik alles was du brauchst: (Quelle: Wikipedia)

curious · 04.10.2009, 20:35

Zitat:

Zitat von aragon

Wikipedia und Consorten, sondlerforen hin oder her: eigentlich kann keiner so richtig an Beispielen die auch beweisbar sind, mit Wort und Bild erklären wie welche Technik funktioniert

Dann lies mal die Beiträge von @Sorgnix zu dem Thema. Zudem arbeitet die Archäologie und der KMRD schon länger mit ähnlichen Systemen.

MarkChampagn · 06.10.2009, 21:07

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.

aquila · 06.10.2009, 21:27

Nutz man einen höheren Frequenzbereich, zur besseren Feinauflösung, empfehlen sich ggfs. paralell betriebene Vivaldi-Antennen. Der Energiebedarf dürfte allerdings gewaltig sein.

Zum Detektieren von Hohlräumen oder größeren Gegenständen, sollt man vielleicht doch einmal die Zeitsender (DCF77)in Betracht ziehen.

LG Aquila

MarkChampagn · 06.10.2009, 23:16

Gut, die Vivaldi- Antenne (oder zumindest das Ding, was ich darunter verstehe) kann für den Mikrowellenbereich auf eine Leiterplatte aufgebracht und damit einfach hergestellt werden. Da aber diese Anwendung die Problemstellung (siehe Dämpfungsverhalten des typ. "Erdbodens" für f > 1GHz) gar nicht berührt, sehe ich da noch keinen praktischen Nutzen für eine Boden- Radar Anwendung.

Die Bemerkung bzgl. Zeitzeichensender verstehe ich auch nicht ganz, zumindest wenn man mal von dem Versuch absieht, die Empfangsqualität eines solchen Senders mit dem eines Handys in einer Tiefgarage zu vergleichen :-).

Grüßle....

aquila · 07.10.2009, 08:21

Hier mal was interessantes zum Thema:

http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/3312003

Zum DCF77 gibt es einige Versuche, die zum Aufspüren großer Körper oder Strukturänderungen führen sollen. Es funktioniert, aber entsprechend grob. Wir sprechen hier ja auch nicht von Hochfrequenz.

LG Aquila

Spürhund · 07.10.2009, 15:18

Hallo ?
http://de.wikipedia.org/wiki/Bodenradar
Ohne weiteren Komentar.

Gruß Hubert

aquila · 07.10.2009, 15:52

Lieber Hubert, hier geht es aber um die Möglichkeiten eines Eigenbaues. Wie ein Radar funktioniert wird, grob zumindest, jeder wissen.

Aber nicht jeder weiß, dass die Technik für Bastler ab einer gewissen Frequenz nicht mehr beherrschbar ist. Von Ausnahmen natürlich abgesehen.

LG Aquila

Spürhund · 07.10.2009, 16:30

Lieber Aquila,
Eigenbau hin und her - als studierter Nachrichtentechniker FH Dortmund ( hau auf die Schei....) sind mir die Probleme schon bekannt !?!
Die bekannten Systeme und von Profis benutzten Systeme sind nun mal aufwendig. Wenn jemand ein zigarettenschachtelgoßes Gerät erfindet, dann kann er damit reich werden.
Ich glaube Objekte nach Material in größerer Tiefe zu bestimmen ist mit Bastleraufwand nicht zu realisieren.
Wenn ihr schon bei Mikrowellentechnick anlangt - schaut doch mahl bei SAT-LNB´s.
Antenne ist da und was als Antenne funktioniert kann man auch als Punkt- Sender mißbrauchen.
Gruß Hubert
P.S.: Ich bin gerade bei Magnometern angelangt und über die Ergebnisse/Testläufe sehr verwirrt ?

aquila · 07.10.2009, 16:39

Ich interessiere mich für dieses Thema, weil ich, lang ist´s her, Hochfrequenztechnik studiert und einige Jahre intensiv an Radargeräten geschraubt habe.

Um die Sache hier für mich jetzt mal abzuschließen: RADAR lohnt sich nur bei vermuteten größeren Objekten - und da ist es sicher auch für den Bastler beherrschbar.

Die Wünsche mancher Sondler, ein Radargerät als besseren Ersatz für eine Sonde einzusetzen, geht mMn fehl. Und zwar aus den oben schon genannten Gründen, aber auch weil eine Materialerkennung nicht realisierbar ist. Ich behaupte nämlich mal, dass ein Stein ein vergleichbares Echo wie ein gleichgroßes Stück Metall abgibt.

Also, in dem Sinne!

LG Aquila

06.10.2009, 21:07	#43
MarkChampagn Geselle Registriert seit: Apr 2002 Ort: Baden- Württemberg Detektor: PI, TR, Magnetometer Beiträge: 81	Was ist eigentlich ein Boden- Radar ganz genau??? 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.

06.10.2009, 21:27	#44
aquila Heerführer Registriert seit: Jun 2007 Ort: Büttenwarder Beiträge: 4,522	Nutz man einen höheren Frequenzbereich, zur besseren Feinauflösung, empfehlen sich ggfs. paralell betriebene Vivaldi-Antennen. Der Energiebedarf dürfte allerdings gewaltig sein. Zum Detektieren von Hohlräumen oder größeren Gegenständen, sollt man vielleicht doch einmal die Zeitsender (DCF77)in Betracht ziehen. LG Aquila __________________ Ich sehe verwirrte Menschen.

06.10.2009, 23:16	#45
MarkChampagn Geselle Registriert seit: Apr 2002 Ort: Baden- Württemberg Detektor: PI, TR, Magnetometer Beiträge: 81	Vivaldi, die Opern und der praktische Nutzen?! Gut, die Vivaldi- Antenne (oder zumindest das Ding, was ich darunter verstehe) kann für den Mikrowellenbereich auf eine Leiterplatte aufgebracht und damit einfach hergestellt werden. Da aber diese Anwendung die Problemstellung (siehe Dämpfungsverhalten des typ. "Erdbodens" für f > 1GHz) gar nicht berührt, sehe ich da noch keinen praktischen Nutzen für eine Boden- Radar Anwendung. Die Bemerkung bzgl. Zeitzeichensender verstehe ich auch nicht ganz, zumindest wenn man mal von dem Versuch absieht, die Empfangsqualität eines solchen Senders mit dem eines Handys in einer Tiefgarage zu vergleichen :-). Grüßle....

07.10.2009, 08:21	#46
aquila Heerführer Registriert seit: Jun 2007 Ort: Büttenwarder Beiträge: 4,522	Hier mal was interessantes zum Thema: http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/3312003 Zum DCF77 gibt es einige Versuche, die zum Aufspüren großer Körper oder Strukturänderungen führen sollen. Es funktioniert, aber entsprechend grob. Wir sprechen hier ja auch nicht von Hochfrequenz. LG Aquila __________________ Ich sehe verwirrte Menschen.

07.10.2009, 15:18	#47
Spürhund Heerführer Registriert seit: Sep 2006 Ort: Howitown, NRW Detektor: MD 3009, Minelab Musketeer XS Pro,Quattro MP, Nase Beiträge: 3,041	Hallo ? http://de.wikipedia.org/wiki/Bodenradar Ohne weiteren Komentar. Gruß Hubert __________________ Gruß Hubertus "Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig." Albert Einstein

07.10.2009, 15:52	#48
aquila Heerführer Registriert seit: Jun 2007 Ort: Büttenwarder Beiträge: 4,522	Lieber Hubert, hier geht es aber um die Möglichkeiten eines Eigenbaues. Wie ein Radar funktioniert wird, grob zumindest, jeder wissen. Aber nicht jeder weiß, dass die Technik für Bastler ab einer gewissen Frequenz nicht mehr beherrschbar ist. Von Ausnahmen natürlich abgesehen. LG Aquila __________________ Ich sehe verwirrte Menschen.

07.10.2009, 16:30	#49
Spürhund Heerführer Registriert seit: Sep 2006 Ort: Howitown, NRW Detektor: MD 3009, Minelab Musketeer XS Pro,Quattro MP, Nase Beiträge: 3,041	Lieber Aquila, Eigenbau hin und her - als studierter Nachrichtentechniker FH Dortmund ( hau auf die Schei....) sind mir die Probleme schon bekannt !?! Die bekannten Systeme und von Profis benutzten Systeme sind nun mal aufwendig. Wenn jemand ein zigarettenschachtelgoßes Gerät erfindet, dann kann er damit reich werden. Ich glaube Objekte nach Material in größerer Tiefe zu bestimmen ist mit Bastleraufwand nicht zu realisieren. Wenn ihr schon bei Mikrowellentechnick anlangt - schaut doch mahl bei SAT-LNB´s. Antenne ist da und was als Antenne funktioniert kann man auch als Punkt- Sender mißbrauchen. Gruß Hubert P.S.: Ich bin gerade bei Magnometern angelangt und über die Ergebnisse/Testläufe sehr verwirrt ? __________________ Gruß Hubertus "Ich habe keine besondere Begabung, sondern bin nur leidenschaftlich neugierig." Albert Einstein

07.10.2009, 16:39	#50
aquila Heerführer Registriert seit: Jun 2007 Ort: Büttenwarder Beiträge: 4,522	Ich interessiere mich für dieses Thema, weil ich, lang ist´s her, Hochfrequenztechnik studiert und einige Jahre intensiv an Radargeräten geschraubt habe. Um die Sache hier für mich jetzt mal abzuschließen: RADAR lohnt sich nur bei vermuteten größeren Objekten - und da ist es sicher auch für den Bastler beherrschbar. Die Wünsche mancher Sondler, ein Radargerät als besseren Ersatz für eine Sonde einzusetzen, geht mMn fehl. Und zwar aus den oben schon genannten Gründen, aber auch weil eine Materialerkennung nicht realisierbar ist. Ich behaupte nämlich mal, dass ein Stein ein vergleichbares Echo wie ein gleichgroßes Stück Metall abgibt. Also, in dem Sinne! LG Aquila __________________ Ich sehe verwirrte Menschen.