Enerji verimli iki boyutlu bir gpr algoritmasının geliştirilmesi
Development of energy efficient two dimensional gpr algorithm
Yazar: LEVENT SEYFİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ERCAN YALDIZ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Enerji tasarrufu = Energy saving ; Tahribatsız muayene = Nondestructive inspection ; Yer altı radarı = Ground penetrating radar

Özet:
Tahribatsız algılama teknikleri sayesinde araştırılacak olan sahada kazı gibi zahmetli bir işlem yapmadan aranılan nesnenin varlığı tespit edilebilmektedir. Böylece en az zaman kaybı ve masraf ile yeraltı hakkında bilgi toplanıp kaydedilebilmektedir. Yere nüfuz eden radar (Ground Penetrating Radar, GPR), tahribatsız algılama için birçok alanda kullanılan önemli bir tekniktir. GPR, elektromanyetik dalga gönderme ve yansıyıp geri gelen dalgaları algılaması prensibiyle tarama yapar. Bu tez çalışmasında GPR çalışmasının nümerik olarak modellenmesi ve benzetim çalışmaları Matlab programlama dili aracılığıyla 2 boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Benzetimler, zamanda sonlu farklar (Finite Difference Time Domain, FDTD) tekniği kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Benzetimlerde yutucu sınır koşulu olarak mükemmel uyumlu tabaka (Perfectly Matched Layer, PML) kullanılmıştır. GPR, portatif bir cihazdır ve şebeke geriliminin olmadığı sahalarda enerjisini pilleri üzerinden sağlamaktadır. Pillerin enerjisi yettiği sürece GPR ile sahada tarama yapılabilmektedir. Pillerin verimli bir şekilde kullanılması GPR'ın etkin kullanımı için oldukça önemlidir. Bu nedenle bu tez çalışmasında enerji tasarruflu yeni bir GPR algoritması geliştirilmiştir. Önerilen algoritma, GPR'ın araştırılan hedefi algılayabileceği minimum elektromanyetik dalga genliğini ayarlamaktadır. Enerji tasarruflu GPR algoritması sayesinde standart algoritmasına kıyasla daha az enerji harcandığı yapılan benzetim çalışmaları ile gösterilmiştir. Önerilen algoritmanın etkinliği, farklı elektriksel özelliklerde düz ve engebeli katmanlar ile farklı boyutta gömülü cisimler için araştırılmıştır.

Abstract:
Buried objects can be detected in scanned area without any excavation by using non-destructive techniques. Thus, information about subsurface can be collected and recorded with minimum time and cost. Ground Penetrating Radar (GPR) is a significant technique used for non-destructive detection in many areas. GPR sends electromagnetic wave and receives reflected waves from objects to scan a field. In this study, simulations were performed in two-dimensions using Matlab. GPR was modeled with Finite Difference Time Domain (FDTD) Method. Perfectly Matched Layer (PML) was employed as absorbing boundary condition in simulations. GPR is a portable device and works with its battery in fields with no mains supply. Fields can be scanned with GPR until its battery runs out. Efficiently using battery play an important role in effectively utilizing GPR. For this reason, a novel energy efficient GPR algorithm was developed in this study. Proposed algorithm adjusts RF power of GPR minimum level which is enough to detect target. It was shown by simulation results that GPR with energy efficient algorithm consumes less energy compared with common algorithm. Effectiveness of the proposed algorithm was tested for smooth and rough layers and different sized buried objects having various electrical properties.