The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

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Characteristic Changes in Ground-Penetrating Radar Responses from Dielectric-Filled Nonmetallic Pipes Buried in Inhomogeneous Ground

비균일 지하에 묻혀있는 유전체 충진 비금속관에 의한 지표투과레이다 응답의 특성 변화

  • Hyun, Seung-Yeup (School of Electrical, Electronic, Telecommunication and Computer Engineering, Jeju National University)
  • 현승엽 (제주대학교 전기전자통신컴퓨터공학부)
  • Received : 2019.02.14
  • Accepted : 2019.04.18
  • Published : 2019.05.31
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Abstract

The variation of ground-penetrating radar(GPR) signal characteristics from dielectric-filled nonmetallic pipes buried in inhomogeneous ground are compared through a numerical simulation. The relative permittivity distribution of the ground is generated by using the continuous random media(CRM) technique. As a function of the relative permittivity of the material filling the nonmetallic pipe buried in the ground media, GPR signals are simulated by using the finite-difference time-domain(FDTD) method. We show that, unlike the case for homogeneous ground, the distortion characteristics of the reflected waves caused by the front convex surface and the rear concave surface of the pipe buried in inhomogeneous ground are different depending on the permittivity contrast between the inside and outside of the pipe.

비균일 지하에 매설된 비금속관에 의한 지표투과레이다(GPR) 신호 특성의 변화를 수치 모의계산을 통해 비교하였다. 지하의 상대유전율 분포는 연속적인 랜덤 매질(CRM) 기법을 이용하여 생성하였다. 비균일 지하에 매설된 비금속관 속을 채우고 있는 물질의 상대유전율 변화에 따른 GPR 신호를 유한차분시간영역(FDTD)법으로 모의계산하였다. 균일 지하와는 달리, 비균일 지하에 매설된 비금속관의 전방 볼록면과 후방 오목면에 의해 발생한 각각의 반사파에 대한 왜곡 특성이 비금속관 내부와 외부 사이의 유전율 차이에 따라 달라짐을 보였다.

Keywords

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그림 1. GPR 문제 상황 Fig. 1. Situation of a GPR problem.

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그림 2. CRM 기법으로 생성한 비균일 지하매질의 상대 유전율 분포의 검증(∊m = 5, h = 0.8, lc= 3 cm) Fig. 2. Validation of relative permittivity distribution of inhomogeneous ground media generated by the CRM technique (∊m = 5, h = 0.8, lc= 3 cm).

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그림 3. 비균일 지하(∊m = 5, h = 0.8, lc= 3 cm)에 매설된 비금속관 내부의 유전체 충진(∊p = 1∼10)의 함수로 B-scan 영상 비교 Fig. 3. Comparison of B-scan images as a function of dielectric filling(∊p = 1∼10) within nonmetallic pipes buried in inhomogeneous ground(∊m = 5, h = 0.8, lc= 3 cm).

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그림 4. 균일(∊m = 5, h = 0) 및 비균일(∊m = 5, h = 0.8, lc = 3 cm) 지하에 매설된 비금속관 내부의 유전체 충진(∊p =1∼10)에 따른 A-scan 자료 비교 Fig. 4. Comparison of A-scan data as a function of dielectric filling(∊p =1∼10) within a nonmetallic pipe buried in homogeneous(∊m = 5, h = 0) and inhomogeneous(∊m = 5, h = 0.8, lc = 3 cm) grounds.

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