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Das Sonarverfahren, auch Ultraschallverfahren genannt, beruht, ähnlich wie die Reflexionsseismik, auf dem Reflexions- und Brechungsverhalten von akustischen Wellen an Gesteinsgrenzen und Inhomogenitäten. Die vom Aktor ausgesendete elasto-dynamische Welle breitet sich im Gestein aus und Ultraschallsensoren registrieren die an Materialgrenzen reflektierten Wellen. Die dem Reflexions- und Transmissionsverhalten der elasto-dynamischen Welle zugrundeliegende physikalische Größe ist der Kontrast der akustischen Impedanz zweier Medien, welche sich als Produkt aus deren Schallgeschwindigkeit und Dichte ergibt. Aufgrund der im Vergleich zu seismischen Wellen deutlich höheren Wellenfrequenzen, kann mit dem Sonar ein deutlich höheres Auflösungsvermögen im Gestein erreicht werden. Kleinräumige Inhomogenitäten, wie z.B. Risse, können so sehr gut nachgewiesen werden. Die mit höheren Frequenzen einhergehende Amplitudendämpfung verringert im Gegenzug allerdings die erzielbare Reichweite der Ultraschallwellen. Neben dem Einsatz zum Nachweis von z.B. luft- und gasgefüllten Inhomogenitäten können Ultraschallsignale Durchfeuchtungszonen nahezu ungedämpft passieren, weshalb sich dieses Verfahren vor allem zur Erkundung von Gesteinsstrukturen in bzw. hinter Durchfeuchtungszonen eignet.