Status: Idea

Pro hydrologický průzkum je důležité měřit půdní vlhkost v sondážních vrtech s vysokým vertikálním rozlišením. Měření navíc vyžaduje autonomní sběr dat z více vrtů a energetickou nenáročnost sytému.

Z těchto požadavků vychází, že nejlepším řešením bude použití metody, která umožňuje spojité měření s rozlišením závislým na úrovni požadované energetické úspornosti. Takovou metodou je reflektivní měření na optické, elektrické, nebo akustické bázi. Nejvhodnějším principem pro zvolené podmínky je zřejmě ultrazvukové měření na akustickém vedení. Akustické vedení v takovém případě bude zatíženo hmotou s hustotou závislou na měřené vlhkosti.

Zařízení by bylo realizováno tak, že vrt by byl vyložen akustickou izolační vložkou (například plastová trubka). Do ní by měla být koncentricky vložena trubka sloužící jako akustické vedení. Takovým materiálem jsou například ušlechtilé oceli. V případě potřeby může být vzdálenost mezi akustickou izolací a vedením vymezena distančními kroužky.

Prostor mezi akustickým vedením a izolací je pak třeba vyplnit materiálem jehož akustické vlastnosti (hustota materiálu) se mění v závislosti na obsahu vlhkosti. (Může být použit například vhodný typ betonu.)

Ocelová trubka ve středu vrtu pak bude sloužit jako ultrazvukové vedení. Materiál okolo je pak vlhkostně citlivá hmotnostní/impedanční zátěž. Vnější vrstva vyvložkování vrtu slouží jako akustická izolace, zabraňující šíření energie do okolních vrstev, aby systém měl definované parametry a nedocházelo ke zbytečným ztrátám do okolní horniny.

Měření by pak vypadalo tak, že na vyústění vrtu bude našroubovaný ultrazvukový budič. Který bude vytvářet budící impulz. Impulz se bude šířit po akustickém vedení a v místech s odlišnou impedancí od vstupní části bude docházet k odrazům, které lze zaznamenat. Výsledkem měření pak bude reflektogram ze kterého lze vyčíst vertikální průběh vlhkosti v délce vrtu.

Použití ocelové duté trubky k měření vlhkosti má dále výhodu v možnosti využití stejného vrtu i k měření jiných veličin. Například teploty, obsahu plynů, nebo měření konduktivity spodní vody. Případně i k aplikaci látek do podloží.

Pro technickou realizovatelnost je nejkritičtějším problémem volba vhodného snímacího materiálu. Materiál musí mít proměnnou hustotu v závislosti na obsažené vlhkosti. Nesmí však dovolit, aby vlhkost vzlínala materiálem po celé délce vrtu a docházelo tak ke zkreslení měření.

Dalším technickým problém k řešení je realizace ultrazvukového transduceru, Ten musí být realizovaný tak, aby měl vysokou účinnost vybuzení akustického impulzu šířícího se vedením. Zároveň musí být dostatečně citlivý na odrazy a přijatelné časové rozlišení. Časové rozlišení tranduceru bude pak limitovat vertikální rozlišení vlhkosti podél hloubky vrtu.