Ứng dụng thiết bị radar để đo độ ẩm đất

Như với hầu hết các công nghệ, radar đang nhận được cách thức mới và tốt hơn để sử dụng và nó đang được thử nghiệm. Jonathan Algeo, một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Rutgers, đã dành thời gian nghiên cứu của mình làm cho radar xuyên qua bề mặt đất tốt hơn cho các mục đích khác nhau, chẳng hạn như đo độ ẩm của đất.

Algeo giải thích: “Đây là một công cụ rất phổ biến trong nghiên cứu, trong nông nghiệp, kỹ thuật và quân đội để xem xét các đồ vật bị chôn lấp và đo hàm lượng nước”. “Một trong những lợi ích chính của nó là rất nhanh. Chẳng hạn đó là một công cụ có bánh xe cho phép thiết bị radar thực hiện các phép đo khi bạn kéo nó dọc theo mặt đất. Bằng cách này, bạn có thể đo rất nhanh một cánh đồng lớn hoặc đường dài một dặm. Thiết bị Radar có thể được sử dụng nhanh trên một khu vực rộng lớn để trả lời nhiều câu hỏi khác nhau”.

Công nghệ này có thể được sử dụng để tìm các đường hầm dưới mặt đất, nền đá hoặc các vết nứt kim loại trong hỗ trợ xây cầu. Đối với đất, các câu hỏi có thể khác nhau. Bao nhiêu nước ở gần bề mặt? Nó thay đổi như thế nào ngoài đồng ruộng? Hàm lượng nước gần bề mặt có thể ảnh hưởng đến khí hậu, vì vậy điều quan trọng đối với các mô hình khí hậu dựa trên máy tính cũng bị tác động.

Việc có thể đo độ ẩm đất ngoài đồng cho phép nông dân tối ưu hóa việc sử dụng nước để họ không sử dụng quá nhiều hoặc quá ít, đặc biệt là ở các vùng khô hạn, nơi nước bị hạn chế. Nhìn vào lớp đất bên dưới rất nông cho phép nông dân kiểm tra hiệu quả của các hệ thống tưới tiêu.

Nó làm điều này như thế nào? “Radar thâm nhập vào đất sử dụng hai ăng ten. Một ăng ten đưa ra tín hiệu và một ăng ten khác nhận tín hiệu”, Algeo nói. “Tín hiệu gửi đi tương tự như tín hiệu điện thoại di động hoặc vi sóng. Tín hiệu đó truyền đi theo mọi hướng, nhưng hầu hết năng lượng được hướng vào mặt đất. Khi có vật bị chôn lấp hoặc thay đổi vật liệu, tín hiệu radar phản xạ trở lại bề mặt, nơi nó được thu nhận bởi ăng ten khác”.

Ông nói thêm rằng khi có nhiều nước trong đất, sóng sẽ di chuyển chậm hơn. Khi có ít nước hơn, chúng di chuyển nhanh hơn. Nhà khoa học có thể sử dụng thông tin ăng ten thu thập từ các sóng để ước lượng hàm lượng nước trong đất.

Các phương trình và phương pháp mà các nhà nghiên cứu sử dụng để ước tính hàm lượng nước đến từ nhiều phương thức khác nhau. Công trình gần đây của Algeo đã thử nghiệm xem nghiên cứu nào là tốt nhất cho viêc ước tính hàm lượng nước. Các phương trình phân tích tín hiệu sớm ban đầu. Đây là những sóng radar đầu tiên quay trở lại ăng ten tiếp nhận sau khi đi xuyên qua tầng canh tác của đất. Độ mạnh của tín hiệu này thay đổi dựa trên hàm lượng nước của tầng canh tác của đất. Nó có thể được đo ngay cả trong đất chứa nhiều sét, nơi radar thường không hữu dụng.

Algeo và nhóm của ông đã so sánh hai phương pháp tính toán giá trị cho tín hiệu sớm ban đầu để xác định một trong hai phương pháp nào tốt hơn dùng theo dõi những thay đổi về độ ẩm của đất. Họ phát hiện ra hai phương pháp đều thành công. Điều này mang đến cho các nhà nghiên cứu khả năng ước tính nhanh chóng hàm lượng nước trên các khu vực rộng lớn.

“Để có một phương pháp sử dụng rộng rãi trong ngành, nó cần phải vượt qua  sự nghi ngờ của các nhà nghiên cứu như chúng tôi”, Algeo nói. “Chúng tôi đang cố gắng tìm hiểu tất cả các chi tiết về địa điểm, cách thức và việc phân tích tín hiệu giai đoạn đầu ích lợi nhất khi nào. Điều này có nghĩa là người sử dụng radar xuyên qua mặt đất sẽ có một công cụ khác trong hộp công cụ của họ khi họ đang cố gắng đo nhanh hàm lượng nước dưới bề mặt đất”.

"Radar xuyên qua bề mặt đất là công cụ địa vật lý ưng ý của tôi bởi vì chúng tôi có thể nhận được nhiều thông tin từ bên dưới bề mặt đất", ông nói thêm. "Nếu có một câu hỏi về bên dưới bề mặt đất, rất có thể nó sẽ có thể cung cấp cho bạn một số thông tin chi tiết về những gì đang xảy ra".

Nguồn: http://iasvn.org