RADAR INTERFERENCYJNY
Radar interferencyjny służy do pomiaru przemieszczeń. Pomiar odbywa się zdalnie a zatem z odległości, bez konieczności bezpośredniego dostępu do badanego obiektu, jedynie z instrumentem pomiarowym nakierowanym na cel. Maksymalna odległość od obiektu jest uzależniona od konfiguracji i może wynosić maksymalnie ok. 1 km dla konfiguracji IBIS-S i do 4 km dla IBIS-L. Należy jednak pamiętać, że wraz z odległością spada dokładność pomiaru (wpływ m.in. czynników atmosferycznych). Badanie może być dynamiczne lub statyczne. Badanie dynamiczne polega na krótkiej rejestracji szybkich przemieszczeń i wtedy może być wykorzystane np. do pomiaru drgań budowli czy mostów pod wpływem wiatru czy przejeżdżających pojazdów. Badanie statyczne to długi monitoring danego obiektu lub powierzchni, w którym interesujące są powolne zmiany rejestrowane w określonych interwałach czasowych. Taki monitoring może służyć m.in. do badania zachowania się obszarów osuwiskowych i wczesnego wykrycia ruchów, które mogą doprowadzić do powstania nagłego zdarzenia. Wyjaśnienie zasad działania radaru interferencyjnego wymaga rozbicia jego nazwy na czynniki pierwsze i wyjaśnienie poszczególnych części:
Radar - to instrument pozwalający na wykrycie za pomocą fal radiowych o określonej częstotliwości obecności obiektu i zmierzenie odległości pomiędzy aparaturą a obiektem. Radar może określać obecność obiektów zarówno w otwartej przestrzeni np. powietrznej jak również wewnątrz jakiejś struktury np. w gruncie (georadar GPR). W zależności od typu wysyłanego sygnału radar może być impulsowy (kiedy wysyła pojedyncze, krótkie impulsy fali elektromagnetycznej o określonej częstotliwości, jak np. w georadarach) lub może stosować falę ciągłą (np. w radarach policyjnych). IBIS to radar stosujący falę ciągłą tzw. SF-CW (Stepped Frequency Continuous Wave - Fala Ciągła z krokową zmianą częstotliwości). Oznacza to, że system wysyła sygnały w postaci odpowiedniej liczby fal elektromagnetycznych w określonym czasie (fala ciągła) ale o różnej częstotliwości (zmienianej krokowo). Dzięki tej technice radar IBIS uzyskuje wysoką rozdzielczość (tzw. range resolution) i umożliwia rozgraniczenie i osobną analizę obiektów znajdujących się blisko siebie tj. w odległości co najmniej 0,5 m. Technika SF-CW jest także niezbędna przy wizualizacji obiektów. System IBIS tworzy bowiem jednowymiarowy wykres zwany range profile, w którym obserwowanym obiektom są przypisane odpowiednie piki (prążki interferencyjne) w zależności od odległości od aparatury i siły odbicia sygnału.
Obraz range profile
Technika interferencyjna, w odniesieniu do radaru IBIS, umożliwia bardzo dokładny pomiar przemieszczeń badanego obiektu na podstawie porównania faz fali odbitej. Fala wysyłana odbija się od obiektu i powraca do odbiornika jako fala o określonej fazie. Po przemieszczeniu się obiektu kolejna fala odbita trafia do odbiornika radaru z inną fazą i na tej podstawie mierzone jest przemieszczenie.
Schemat odbicia fali i zmiany fazy
Ze względu na rozdzielczość radaru (range resolution) pomiar przemieszczeń może być wykonywany dla całego odcinka (piksela) o długości 0,5 m (tzw. range bin). Można to wytłumaczyć wprowadzając pewne uproszczenie zakładające, że cały badany obiekt jest dzielony przez system na szereg odcinków (pikseli) o długości 0,5 m (w monitoringu powierzchniowym IBIS-L - 0,5x4,5 m) i pomiar jest realizowany dla całego takiego odcinka (piksela). Można zatem zidentyfikować przemieszczenie z dokładnością do 0,5 m ale już sam pomiar przemieszczeń to badanie z dokładnością poniżej milimetra. Należy również pamiętać, że system "oświetla" wiązką fal elektromagnetycznych cały badany obiekt na raz, a zatem jednocześnie otrzymujemy informacje o przemieszczeniu wszystkich odcinków (pikseli). Przemieszczenie jest mierzone w kierunku osi anteny, a zatem aby obliczyć przemieszczenie rzeczywiste potrzebne są informacje dotyczące geometrii pomiaru: odległość od obiektu i kąt pochylenia radaru (odczytywany z obudowy instrumentu).
KONSTRUKCJA SYSTEMU
Radar interferencyjny występuje w dwóch podstawowych konfiguracjach: IBIS-S i IBIS-L (IBIS-M to specjalna konfiguracja oparta na bazie IBIS-L).
IBIS-S to radar do pomiarów dynamicznych pojedynczych obiektów ciągłych np. mostów lub wież, ale także budynków (wieżowców), słupów czy pylonów elektrowni wiatrowych.
IBIS-L to radar do monitoringu powierzchni przede wszystkim otwartych przestrzeni m.in. osuwisk ale także dużych złożonych obiektów inżynierskich np. tam. W tej konfiguracji głowica radarowa porusza się po szynie tzw. skanerze liniowym o długości 2 m (szyna musi być założona na bardzo stabilnym najlepiej betonowym fundamencie). Dzięki temu rozszerza się "pole widzenia" radaru i możliwe jest uzyskanie obrazu dwuwymiarowego.
IBIS-M to specjalny zestaw radarowy oparty na konfiguracji IBIS-L ale dedykowany do zastosowań w monitoringu ścian kopalń odkrywkowych (M - mine, czyli kopalnia). Różni się od IBISa-L przede wszystkich zastosowanymi rozwiązaniami w dziedzinie alarmowania o zagrożeniu osuwiskowym, specjalistycznym oprogramowaniem oraz różnymi możliwościami zasilania włącznie z panelami solarnymi do ciągłej pracy niezależnie od źródła prądu.
