Metode GPR

Metode GPR merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari kondisi bawah permukaan berdasarkan sifat elektromagnetik dengan menggunakan gelombang radio dengan frekuensi antara 1-1000 Mhz.

Pengukuran dengan menggunakan GPR ini merupakan metode yang tepat untuk mendeteksi benda benda kecil yang berada di dekat permukaan bumi (0,1-3 meter) dengan resolusi yang tinggi yang artinya konstanta dielektriknya menjadi rendah.

Ada tiga jenis pengukuran yaitu refleksi, velocity sounding, dan transiluminasi. Pengukuran refleksi biasa disebut Continuous Reflection Profiling (CRP). Pengukuran velocity Sounding disebut Common Mid Point (CMP) untuk mementukan kecepatan versus kedalaman, dan transiluminasi disebut juga GPR Tomografi.

Teori Dasar

GPR terdiri dari sebuah pembangkit sinyal, antena transmitter dan receiver sebagai pendeteksi gelombang EM yang dipantulkan. Signal radar ditransmisikan sebagai pulsa-pulsa yang tidak terabsorbsi oleh bumi tetapi dipantulkan dalam domain waktu tertentu. Mode konfigurasi antena transmitter dan receiver pada GPR terdiri dari mode monostatik dan bistatik. Mode monostatik yaitu bila transmitter dan receiver digabung dalam satu antena. sedangkan moded bistatik bila kedua antena memiliki jarak pemisah.

Transmitter membangkitkan pulsa gelombang EM pada frekuensi tertentu sesuai dengan karaketristik antena tersebut (10 MHz – 4 GHz). Receiver diset untuk melakukan scan yang secara normal mancapi 32-512 scan per detik. Setiap hasil scan ditampilkan pada layar monitor (real-time) sebagai fungsi waktu two-way traveltime, yaitu waktu yang dibutuhkan gelombang EM menjalar dari transmitter, target dan  ke receiver. Tampilan ini disebut radargram.

Fenomena elektromagnetik dapat dijelaskan dengan persamaan Maxwell. Persamaan ini terdiri dari 4 persamaan medan dan untuk tiap-tiap persamaan merupakan hubungan antara medan dengan distribusi sumber yang bersangkutan.

Persamaan yang menghubungkan sifat fisik medium dengan medan yang timbul pada medium tersebut dapat dinyatakan dengan :

Keterangan :

H = intensitas medan magnet (ampere/m)

D = perpindahan listrik (coulomb/m2)

є = permitivitas listrik (farad/m)

σ = konduktivitas (1/ohm-m)

Untuk menyederhanakan masalah, sifat fisik medium diasumsikan tidak bervariasi terhadap waktu dan posisi (homogen isotropi). Maka persamaan Maxwell dapat ditulis sebagai berikut :

Persamaan Maxwel ini adalah landasan berpikir dari perambatan gelombang elektromagnet. Pada material dielektrik murni suseptibilitas magnetik (μ) dan permitivitas listrik (є) adalah konstan dan tidak terdapat atenuasi dalam perambatan gelombang. Tidak sama halnya jika berhadapan dengan material dielektrik yang ada.

Sifat-sifat dari material bumi bergantung dari komposisi dan kandungan air material tersebut. Keduanya ini mempengaruhi cepat rambat perambatan gelombang dan atenuasi gelombang elektromagnet.

Keberhasilan dari metoda GPR bergantung pada variasi bawah permukaan yang dapat menyebabkan gelombang tertransmisikan. Perbandingan energi yang direfleksikan disebut koefisien refleksi (R) yang ditentukan oleh perbedaan cepat rambat gelombang elektromagnet dan lebih mendasar lagi adalah perbedaan dari konstanta dielektrik relatif dari media yang berdekatan. Hal ini dapat terlihat pada persamaan berikut :

Keterangan :

V1 = cepat rambat geombang elektromagnet pada lapisan 1

V2 = cepat rambat geombang elektromagnet pada lapisan 2 , dan V1 < V2

є1 dan є2 = konstanta dielektrik relatif lapisan 1 dan lapisan 2

Dalam semua kasus, besarnya R terletak antara -1 dan 1. bagian dari energi yang ditransmisikan sama dengan 1-R. Persamaan diatas daplikasikan untuk keadaan normal pada permukaan bidang datar. Dengan asumsi tidak ada sinyal yang hilang sehubungan dengan amplitudo sinyal.

Jejak yang terdapat pada rekaman georadar merupakan konvolusi dari koefisien refleksi dan impulse georadar ditunjukkan oleh persamaan :

Keterangan :

r(t)  = koefisien refleksi

A(t) = amplitudo rekaman georadar

F(t) = impulse radar

n(t) = noise radar

Besar amplitudo rekaman georadar r(t) akan tampak pada penampang rekaman georadar berupa variasi warna. Refleksi atau transmisi di sekitar batas lapisan menyebabkan energi hilang. Jika kemudian ditemukan benda yang memiliki dimensi yang sama dengan panjang gelombang dari sinyal gelombang elektromagnet maka benda ini menyebabkan penyebaran energi secara acak. Absorbsi ( mengubah energi elektromagnet menjadi energi panas ) dapat menyebabkan energi hilang. Penyebab yang paling utama hilangnya energi karena atenuasi fungsi kompleks dari sifat lstrik dan dielektrika media yang dilalui sinyal radar. Atenuasi (α) tergantung dari konduktifitas (σ), peermeabilitas magnetik (μ), dan permitivity (є) dari media yang dilalui oleh sinyal dan frekuensi dari sinyal itu sendir (2πf). Sifat bulk dari material ditentukan oleh sifat fisik dari unsur pokok yang ada dan komposisinya.

Untuk alatnya sendiri saya pernah menggunakan  GPR dari italy untuk survey kemiringan tower PLN di Ungaran Semarang

Dalam sistem GPR, peralatan yang digunakan terdiri dari control unit ( control unit) antena pengirim (transmitter), antenna penerima (receiver), penyimpanan data yang sesuai dan peralatan display.

Sistem GPR terdiri atas pengirim transmitter) yaitu antenna yang terhubung ke sumber pulsa dan sebagain penerima (receiver) yaitu antenna yang terhubung ke unit pengolahan sinyal(control unit) dan citra(display). GPR memiliki cara kerja yang sama dengan radar konvensional. GPR mengirim pulsa energi antara 10 sampai 2000 MHz kedalam tanah dari suatu antena dan kemuadian merekam pemantulannya dalam waktu yang sangat singkat.

unit kontrol radar menghasilakan pulsa trigger yang tersingkronisasi ke pengirim dan penerima elektronik di antena. pulsa ini mengendalikan pengirim dan penerima elektronik untuk menghasikan sample gelombang dari pulsa radar yang di pantulkan. Anttena merupakan tranduser yang mengkonversikan arus elektrik pada antena logam untuk mengirimkan gelombang Elektromagnetik yang akan di propagasikan ke dalam material.

Antena juga mengubah gelombang EM ke arus pada suatu elemen antena, bertindak sebagai suatu penerima energi EM dengan cara menangkap bagian gelombang EM. frekuensi tengah antena yang disediakan untuk tujuan komersial berkisar anatar 10 sampai 20000 MHz. Secara Umum antena dengan frekuensi rendah dapat menyediakan kedalamn penetrasi yang lebih tinggi namun memiliki resolusi yang lebih rendah dibandingkan dengan antena frekuensi tinggi.

IDS GPR

IDS ( Ingegneria Dei sitemi,S.p.A), Italy adalah perusahaan independent di bidang keteknikan dan sistm teknologi.

Ada beberapa jenis produk IDS

1) detector Duo

produk yang diciptkan untuk mndekteksi utility dan benda benda yang terkubur dbawah tanah. Alat ini sangat praktis dan efektiv dibawa kemana mana ( portable) bersifar real time dan on site sehingga sangat cocok untuk pencarian pipa

2 ) RIS family

terdiri atas

* RIS one yaitu sistem georadar dengan satu antena( single antenna) dimana unit kontrolny hanya satu saluran. sehingga hanya bisa digunakan hanya satu antenna saja. Unit kontrol RIS one ini digunakan dalam semua jenis antena baik antena frekuensi rendah maupun antenna dengan frekuensi tinggi. tetapi hanya satu anttena yang bisa dipakai.

* RIS MF Hi- MOD yakni sistem Georadar yang terdiri dari multi antenna dan multi frekuensi dimana unit kontrol yang dimiliki oleh unit RIS MF merupakan multi saluran dan multi channel. artinya antrnna yang digunakan bisa kombinasi dari beberapa antenna. misalnya kombinasi antara antena rendah dan antena tinggi sehingga kedalaman target dapat dicapai secara bersamaan tanpa harus mengganti antenna.

* Aladdin dan RIS Hi -BrigHT kedua jenis alat ini menggunakan antena dengan frekuensi yang sangat tinggi ( 1- 2 Ghz) untuk mengahsilkan  resolusi yang sangat tinggi.

IMG_3123

ini merupakan tipe GPR RIS one. tipe GPR ini sendiri sangat banyak itu tergantung dari antenna nya masing masing

Antenna 40 MHz ( )
• Separated transmitter and receiver
antennas
(TX-RX spaced up to 1 meter).
• Antenna Type: Unshielded Dipole
• Nominal Frequency: 40 MHz
• Configuration: Bi-static
• Single box size (LxWxH): 200x30x15 cm
• Weight: 18 Kg
• Relat ive humidi ty: <90% (noncondensing)
• Rain Proof (IP 65 on request)

Antenna 2.0 GHz  , Antenna 900 MHz dan banyak anttena lainnya

Advertisements