La sismica a rifrazione si basa sullo studio delle velocità di propagazione delle onde rifratte nel sottosuolo. L’analisi si esegue determinando il tempo di percorrenza delle onde tra una sorgente sismica e dei ricevitori, chiamati geofoni, in grado di captare il movimento generato dalla propagazione dell’onda.

La stima a priori della profondità e della taglia dell’obiettivo, permette di definire la geometria e la dimensione del dispositivo da impiegare. Come regola generale si raccomanda in media, l’impiego di un dispositivo 6 volte più lungo della profondità dell’obiettivo.

Al fine di conoscere la velocità del substrato roccioso è necessario eseguire dei tiri all’esterno del dispositivo di geofoni (tiri offset). La distanza teorica alla quale bisogna eseguire questi tiri è pari a circa al 50% della lunghezza del dispositivo. Il numero di ricevitori da installare sul terreno e la distanza tra essi è funzione alla risoluzione laterale nei primi metri di sottosuolo.

La scelta della sorgente sismica è ottimizzata in funzione della profondità dell’obiettivo, del livello di rumore ambientale e dalla facilità di accesso al terreno. Nel caso di dispositivi corti la sorgente impiegata può essere un semplice martello dal peso di 5 kg, con il crescere della richiesta di energia possono essere impiegate sorgenti via via più potenti come il fucile sismico, la massa battente o l’esplosivo. In ogni caso si effettua un rilievo topografico della posizione dei tiri e dei ricevitori.