DEVELOPMENT OF ADVANCED GPR SIMULATION SYSTEM. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS Thesis) MS_SALEM_ALOTAIBI_233645.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

يعتبر الرادار مخترق الأرض أحد الاختبارات اللاإتلافية المتقدمة ذات التطبيقات المتعددة. ويتمثل هذا الاختبار في إرسال موجات كهرومغناطيسية إلى سطوح المواد ومن ثم تحليل وتفسير الإشارات المنعكسة لمعرفة خواص تلك المواد وتكويناتها الداخلية. ولكن أحد العوامل المقننة للاستفادة من الرادار مخترق الأرض هي الصعوبة المرتبطة بتحليل وتفسير تلك الإشارات. ولكي نحصل على نظام رادار فاعل فإننا نحتاج لفهم تأثير خواص المواد على انتشار الموجات الكهرومغناطيسية وهو ما يساعد على استخلاص معلومات ذات موثوقية عالية من الإشارات المستقبلة. يمكن تقليل الأخطاء الناتجة عن تحليل وتفسير تلك الإشارات من خلال استخدام نظام محاكاة يحوي نماذج تمثيلية دقيقة للمواد المستقبلة للموجات. في هذه الرسالة تم تطوير نظام محاكاة متقدم للرادار مخترق الأرض وذلك باستخدام خوارزمية الاستقطاب العامة لحل المعادلات التفاضلية حسابيا. إن ما يميز الخوارزمية المطورة هي القدرة على محاكاة انتشار موجات الرادار مخترق الأرض في بعدين أو ثلاثة أبعاد وخلال مواد ذات صفات مختلفة كالمواد المثالية والمواد الماصة لطاقة الموجات والمواد ذات التشتيت الكهربي أو التشتيت المغناطيسي أو كليهما. تم مقارنة الخوارزمية المطورة مع خوارزميات سابقة تحوي نماذج لمواد ذات خواص التشتيت الكهربي وحلول حسابية وكانت النتائج متوافقة بدرجة عالية. كما تم استخدام النظام المطور لمحاكاة انتشار موجات الرادار الأرضي خلال أنظمة تحوي مواد ذات صفات تشتيت مختلفة وممثلة بنماذج مطورة مؤخراً. وكذلك تمت معالجة الإشارات الناتجة من هذه الأنظمة بواسطة التحليل الزمني الترددي لتحديد الصفات المميزة لهذه الإشارات.

English Abstract

Ground Penetrating Radar (GPR) is considered as one of the advanced Non-Destructive Testing (NDT) methods with many applications. In this method, electromagnetic wave is transmitted into materials’ surfaces then the reflected signals are interpreted to know the materials properties and their internal content. However, one of the limiting factors of the GPR usefulness is the difficulty associated with received signals interpretation. For GPR system to be effective, there is a need to understand the contribution of different materials properties on the EM wave propagation to extract reliable information from the received signals. The interpretation errors can be minimized once a reliable GPR simulation system with precise materials models is used. In this thesis, we develop an advanced GPR simulation system using the general polarization FDTD-ADE algorithm. The developed algorithm is capable of simulating two and three dimensional GPR signal propagation through lossy, electric and/or magnetic dispersive or non-dispersive materials. The developed algorithm was validated against previous developed algorithm and analytical solution with excellent agreement. Several cases for different dispersive systems with recent material models were presented.The extracted simulation results were processed using Time-Frequency analysis. General characteristics features have been identified for different wet soil moisture percentages.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Earth Sciences Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Al-Sunaidi, Mohammed
Committee Co-Advisor:	Yamani, Ahmad
Committee Members:	Al-Shuhail, Abdullatif and Muqaibel, Ali and Iqbal, Sheikh Sharif
Depositing User:	SALEM ALI AL-OTAIBI (g200336450)
Date Deposited:	08 Aug 2012 07:26
Last Modified:	01 Nov 2019 15:36
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138752